机构运动简图的测绘和分析实验指导

2.1.1 实验目的

(1) 正确理解和掌握平面运动副及其构件的表示法，学会根据各种实物或模型绘制机构运动简图。

(2) 分析机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法。

(3) 加深对实际机构及机器的感性认识。

2.1.2 实验设备和工具

(1) 各类典型机械的实物和模型，如缝纫机机头、牛头刨床、插齿机、油泵、内燃机和冲床等(可视具体情况选用)。

(2) 根据需要可选用钢直尺、内外卡钳、量角器等。

(3) 自备三角尺、圆规、铅笔、橡皮和报告纸。

2.1.3 实验原理

机械中的实际机构，其结构往往比较复杂，但机构的运动情况却与构件外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及其固连方式和运动副的具体结构无关，而取决于机构中连接各构件的运动副类型和各运动副的相对位置尺寸以及原动件的运动规律。 因此，在进行机构的分析和综合时，所绘制的旨在表达机构各构件之间的相对运动关系和运动特性的图形，必须撇开构件和运动副的具体形状和结构，根据构件之间的相对运动性质，确定各运动副的类型，然后按一定的比例，用简单的线条和运动副规定的符号绘制图形，这种能准确表达机构运动情况的简化图形称为机构运动简图。

机构运动简图与原机械的运动特性完全相同，因而可以用机构运动简图对机械进行结构、运动和动力分析。 若图形不按精确的比例绘制，仅仅为了表达机械的运动结构特征，这种简化图形称为机构示意图。

在绘制机构运动简图过程中，为了便于交流，国家标准已对各类运动副、构件及各种机构等的符号做了规定，见表2- 1。

2.1.4 实验方法和步骤

(1) 使被测机械的实物或模型缓慢地运动，从原动件开始仔细观察机构传递运动的路线，注意哪些构件是活动的、哪些是固定的，从而确定组成机构的构件数目。

(2) 根据相连接的两构件间的接触情况及相对运动性质，判别各个运动副的类型，并确定运动副的个数。

表2- 1 机构运动简图常用图形符号(摘自GB/T4460—2013)

(续表)

(3) 选择最能描述构件相对运动关系的运动平面作为投影面，让被测机械的实物或模型停止在便于绘制运动简图的位置上。 在报告纸上，徒手按规定的符号及构件的连接次序，从原动件开始，凭目测使简图中的构件尺寸与实物大致成比例，逐步画出机构示意图，然后用数字1、2、3、…分别标注各构件，用英文字母A、B、C、…分别标注各运动副，用箭头标注原动件。

(4) 仔细测量与机构运动有关的尺寸，即构件上两回转副的中心距和移动副导路的位置尺寸及角度等，按适当的长度比例尺将机构示意图画成正式的机构运动简图。 长度比例尺用μl表示，在机械设计中规定为

(5) 按公式F=3n-(2pl+ph)计算机构自由度，注意局部自由度、复合铰链和虚约束，并将计算结果与实际机构的自由度对照，观察计算结果与实际是否相符，分析机构运动的确定性。

2.1.5 思考题

(1) 机构运动简图有何用途？ 一个正确的机构运动简图应能说明哪些内容？

(2) 绘制机构运动简图时，原动件的位置为什么可以任意选定？ 会不会影响运动简图的正确性？

(3) 机构自由度大于或小于原动件数时会产生什么结果？

(4) 在牛头刨床的六杆机构中，滑杆的行程长度如何调整？

(5) 列举几个运动简图相同但实际应用不同的机器或机构实例，由此说明机构运动简图的作用。