平面机构的运动简图及其绘制

1.平面机构运动简图

实际机构的外形和结构一般很复杂，在研究机构的运动关系时，为了简化问题、提高工作效率，可以把那些与运动无关的因素（如构件形状、截面尺寸、组成构件的零件数目及固联方式等）忽略，而只考虑那些能清晰、准确表明机构运动特征的决定性因素，进而绘制出相对简单的图形来分析相关问题。这种用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例确定运动副相对位置绘制出的，能够准确表达机构组成和各构件间运动关系的简单图形，称为机构运动简图。

有时，只是为了表明机构的结构或运动原理，也可以不按比例来绘制运动简图，这种图形称为机构示意图。

机构运动简图中通常应表达出下列内容：

①构件数目；

②运动副的数目和类型；

③与运动变换相关的构件尺寸参数；

④原动件及其运动特性。

2.机构运动简图中一些常用的表示方法

1）构件的表示方法

如图2－4所示，杆、轴类构件或一般构件可用线条或小方块来表示。如果该构件是机架，可在相应的符号上添加阴影线。其他构件按国家标准规定的画法表示。

图2－4 构件的表示方法

2）运动副的表示方法

两构件组成转动副时，其表示方法如图2－5所示。数字1和2表示两个构件，圆圈表示转动副，其圆心必须与回转轴线重合。图2－5a中的两个构件均为活动件。图2－5b中的构件1是机架，固定不动。图2－5c是回转轴线与纸面平行时的表示方法。

图2－5 转动副的表示方法

两构件组成移动副时，其表示方法如图2－6所示。移动导路必须与相对移动方向一致。

两构件组成平面高副时，应画出两构件接触处的轮廓曲线，如图2－7所示的凸轮副和齿轮副。

图2－6 移动副的表示方法

图2－7 高副的表示方法

3）含运动副构件的表示方法

一个构件存在与其他构件构成几个低副的可能性，就称之为几副元素构件。图2－8所示为常用的两副元素构件的表示方法。其中，图2－8a构件上的两个圆圈表示该构件可与其他构件构成两个转动副；图2－8b表示一个构件可与其他构件形成一个转动副和一个移动副，方块上的点画线表示移动副的导路；图2－8c则表示该构件可与其他构件形成两个移动副。图2－9所示为常用的三副元素构件的表示方法，运动副的构成与两副元素构件类似。

图2－8 两副元素构件的表示方法

图2－9 三副元素构件的表示方法

4）常用机构的表示方法

国家标准《机械制图机构运动简图符号》（GB／T 4460—1984）对一些常用机构在机构运动简图中的表示方法作了规定，现摘录其中一部分以供参考（见表2－1）。

表2－1 机构运动简图中常用机构的表示方法

续表

3.机构运动简图的绘制

1）机构运动简图绘制的一般步骤

（1）分析机构运动，找出机架、原动件和从动件。

（2）从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间的相对运动性质，确定活动构件的数目、运动副的类型和数目。

（3）选择能清晰表达各构件间运动关系的视图平面和机构运动时的瞬时投影位置。

（4）选择适当的比例尺μl，μl＝实际长度／图示长度（单位：m／mm或mm／mm）。

（5）按比例确定各运动副之间的相对位置，用规定符号绘制机构运动简图。

（6）用阿拉伯数字给各构件编号，用大写英文字母标出各个运动副，并用箭头表示出机构的原动件。

2）机构运动简图绘制的实例分析

例2－1 绘制图2－10a所示颚式破碎机主体机构的机构运动简图。

解 （1）颚式破碎机主体机构由机架1、偏心轴2、动颚板3和肘板4组成。带轮5和偏心轴2固联在一起绕回转中心（点A处的转动副）转动时，偏心轴2带动动颚板3运动（偏心轴2与动颚板3绕偏心轴2的几何中心（点B处的转动副）相对转动），由于在动颚板和机架之间装有肘板4，动颚板运动时将不断打碎矿石。由此可知，偏心轴2是原动件，动颚板和肘板为从动件。

图2－10 颚式破碎机主体机构及运动简图

1—机架；2—偏心轴；3—动颚板；4—肘板；5—带轮

（2）偏心轴2一端（也是大带轮轴）与机架1组成转动副（点A处），另一端与动颚板3组成转动副（点B处），动颚板3与肘板4组成转动副（点C处），肘板4与机架1组成转动副（点D处）。整个机构共有四个转动副。

（3）选择构件的运动平面作为视图平面，图示机构瞬时位置为投影位置，测量出各转动副中心间的尺寸l AB、l BC、l CD和l DA。

（4）按照选定的比例尺及各转动副中心间的尺寸依次确定转动副的位置，用规定符号绘制出机构运动简图。

（5）最后用阿拉伯数字给各构件编号，用大写英文字母标出各转动副的位置，并在原动件2上标上箭头。

例2－2 绘制图2－11a所示内燃机的机构运动简图。

解 （1）整个内燃机由气缸体1、曲轴2、连杆3、活塞4、进气阀5、排气阀6、推杆7、凸轮8和齿轮9、10组成。其中气缸体1是机架，活塞4是原动件，其余为从动件。

（2）活塞4与气缸体1组成移动副，又与连杆3组成转动副，连杆3另一端与曲轴2组成转动副，曲轴2和小齿轮10固联在一起与机架组成转动副。小齿轮10驱动左、右两个大齿轮9，大齿轮9与凸轮8同轴，相当于固联在一起与机架组成转动副，凸轮8通过滚子将运动传递给推杆7，齿轮10与齿轮9、凸轮8与滚子之间组成了高副连接，滚子与推杆7组成转动副，推杆7上下往复移动与机架构成移动副。

（3）合理选择视图平面和机构瞬时运动位置，用一定的比例尺和规定的线条，符号绘制出图2－11b所示的机构运动简图。

图2－11 内燃机及其机构运动简图

1—气缸体；2—曲轴；3—连杆；4—活塞；5—进气阀；6—排气阀；7—推杆；8—凸轮；9、10—齿轮

（4）对机构中各构件编号，以大写英文字母标示各运动副，在原动件活塞上标明表示运动方向的箭头。