機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪及分析實(shí)驗(yàn)

1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪及分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法，掌握從實(shí)際機(jī)構(gòu)中測(cè)繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的技能；2、 鞏固機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析原理及自由度計(jì)算方法；3、 加深理解平面四桿機(jī)構(gòu)的演化過(guò)程及驗(yàn)證曲柄存在條件。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具1、 測(cè)繪用各種機(jī)構(gòu)實(shí)物模型；2、 測(cè)量用尺、分規(guī)、鉛筆及草稿紙。三、實(shí)驗(yàn)原理1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的常用符號(hào)如圖1至圖4所示（詳見機(jī)械制圖GB446084“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)”）。（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副，如圖1所示。（a）全為活動(dòng)構(gòu)件時(shí)（b）構(gòu)件1為機(jī)架時(shí)圖1 轉(zhuǎn)動(dòng)副（2）移動(dòng)副，如圖2所示。（a）全為活動(dòng)構(gòu)件時(shí)（b）構(gòu)件1為機(jī)架時(shí)圖2 移動(dòng)副（3）高副，如圖3所示。（a）全為活動(dòng)

2、構(gòu)件時(shí)（b）構(gòu)件1為機(jī)架時(shí)圖3 高副（4）構(gòu)件圖例，如圖4所示（a）具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素時(shí)（b）具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素時(shí)（c）具有四個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素時(shí)圖4 構(gòu)件圖例2、實(shí)驗(yàn)原理機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動(dòng)，是由其原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、該機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)副的類型（高副、低副，轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副等）和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸來(lái)決定的，而與構(gòu)件的外形、斷面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及固聯(lián)方式等無(wú)關(guān)。所以，只要根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，就可以用運(yùn)動(dòng)副的代表符號(hào)和簡(jiǎn)單的線條把機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖作出來(lái)。正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中各構(gòu)件的尺寸、運(yùn)動(dòng)副的類型和相對(duì)位置以及機(jī)構(gòu)組成形式應(yīng)與原機(jī)構(gòu)保持一致，從而保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與原機(jī)構(gòu)具有完

3、全相同的運(yùn)動(dòng)特性，以便根據(jù)該圖對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力分析。所謂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖就是從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，用規(guī)定的符號(hào)和簡(jiǎn)單的線條按一定的尺寸比例來(lái)表示實(shí)際機(jī)構(gòu)的組成及各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。3、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法及步驟（1）分析機(jī)構(gòu)的實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況任選原動(dòng)件并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)各構(gòu)件之間有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，分清機(jī)構(gòu)是由哪些構(gòu)件組成的；按照機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳遞順序，仔細(xì)觀察各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，從而確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。（2）合理選擇投影面和原動(dòng)件位置，作機(jī)構(gòu)示意圖選擇恰當(dāng)?shù)耐队懊?，一般選擇與大多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的平面為視圖平面；合理選擇原動(dòng)件的一個(gè)位置，以便簡(jiǎn)單清楚地將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況正確地表達(dá)出來(lái)。撇

4、開各構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)形狀，找出每個(gè)構(gòu)件上的所有運(yùn)動(dòng)副，用簡(jiǎn)單的線條聯(lián)接該構(gòu)件上的所有運(yùn)動(dòng)副元素來(lái)表示每一個(gè)構(gòu)件。即用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定符號(hào)來(lái)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，從而在所選投影面上作出機(jī)構(gòu)的示意圖。（3）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)示意圖是否正確a、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F=3n-2PL-PH式中： n機(jī)構(gòu)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)PH平面低副個(gè)數(shù)PL平面高副個(gè)數(shù)b、核對(duì)計(jì)算結(jié)果機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：機(jī)構(gòu)的自由度大于零且等于原動(dòng)件數(shù)。因本實(shí)驗(yàn)中各機(jī)構(gòu)模型均具有確定的運(yùn)動(dòng)，故各機(jī)構(gòu)計(jì)算自由度應(yīng)與其原動(dòng)件數(shù)相同：否則說(shuō)明所作示意圖有誤，應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)重新進(jìn)行分析、作示意圖。注意：轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副雖同為低副，但因其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同，在

5、作示意圖時(shí)一定不能混淆互換?？蓡螁瓮ㄟ^(guò)自由度計(jì)算，又不能發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)副與移動(dòng)副相混淆的錯(cuò)誤情況，故應(yīng)將所作圖中的各運(yùn)動(dòng)副類型與原機(jī)構(gòu)進(jìn)行逐一核對(duì)檢查。（4）量取運(yùn)動(dòng)尺寸運(yùn)動(dòng)尺寸是指與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的、能確定各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的尺寸。在原機(jī)構(gòu)上量取機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，并將這些尺寸標(biāo)注在機(jī)構(gòu)示意圖上。（5）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選取適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度比例尺，依照機(jī)構(gòu)示意圖，按一定順序進(jìn)行繪圖，并將比例尺標(biāo)注在圖上，即為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。長(zhǎng)度比例尺的意義如下：例如：某構(gòu)件的長(zhǎng)度LAB=1m，繪在圖上的長(zhǎng)度AB=1000mm，則長(zhǎng)度比例尺為：（6）標(biāo)注比例尺和運(yùn)動(dòng)尺寸，畫斜線表示機(jī)架，在原動(dòng)件上畫箭頭表示運(yùn)動(dòng)方向。四、例題：繪制出

6、偏心輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。圖5（a） 圖5（b）1、選擇手柄作為原動(dòng)件并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)各構(gòu)件之間有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，分清機(jī)構(gòu)是由哪些構(gòu)件組成的。在圖5（a）中，機(jī)構(gòu)由1機(jī)架，2手柄（即曲柄，本例中取為原動(dòng)件），3連桿，4滑塊（即從動(dòng)件）組成。2、從原動(dòng)件開始，按照機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳遞順序，仔細(xì)觀察各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。在圖5（a）中，曲柄2為原動(dòng)件，則運(yùn)動(dòng)傳遞順序?yàn)椋呵?，連桿3，滑塊4?；剞D(zhuǎn)件的回轉(zhuǎn)中心是相對(duì)回轉(zhuǎn)表面的幾何中心，而構(gòu)件2可以繞構(gòu)件1的偏心軸A作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故構(gòu)件3與構(gòu)件2在B點(diǎn)處也組成轉(zhuǎn)動(dòng)副；構(gòu)件4與構(gòu)件3在C點(diǎn)處又組成轉(zhuǎn)動(dòng)副；構(gòu)件4沿X-X方向在

7、構(gòu)件1上作相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，組成移動(dòng)副。3、合理選擇原動(dòng)件的一個(gè)位置，以便簡(jiǎn)單清楚地將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況正確地表達(dá)出來(lái)，如圖5（b）所示，用規(guī)定的符號(hào)和簡(jiǎn)單的線條畫出機(jī)構(gòu)的示意圖。4、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度（1）機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F=3n-2PL-PH本例所作示意圖中，n=3，PL=4，PH=0，代入上式得： F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1（2）核對(duì)計(jì)算結(jié)果觀察各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)可知該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是確定的，則機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)大于零且等于原動(dòng)件數(shù)，由計(jì)算得：F=1=原動(dòng)件數(shù)，從而驗(yàn)證以上所作機(jī)構(gòu)示意圖的正確性。5、量取運(yùn)動(dòng)尺寸在構(gòu)件2、3上分別量取兩相臨轉(zhuǎn)動(dòng)副中心之間的距離LAB、LBC；量取轉(zhuǎn)動(dòng)副A到滑塊運(yùn)動(dòng)軌跡X-X之間的距離，并將所量尺寸標(biāo)注在機(jī)構(gòu)示意圖上。6、作圖（略）五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、據(jù)上述原理對(duì)選擇23種機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪，并說(shuō)明是何種機(jī)構(gòu)，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。2、并可任意選擇一種機(jī)構(gòu)驗(yàn)證曲柄存在的條件。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪與分析班級(jí) 姓名 實(shí)驗(yàn)日期