实验2  机构运动简图测绘实验

2.1  机构运动简图测绘实验指导书

一、实验目的

1.通过对各种机械实物或模型的测绘，绘制机构运动简图，了解运动副的实际结构；

2.熟练掌握机构自由度的计算，验证机构具有确定运动的条件。

二、实验设备和工具

1.若干机械实物或机构模型；

2.钢直尺、卷尺，精密测绘时还应配备游标卡尺及内外卡钳；

3.自备铅笔、橡皮、草稿纸。

三、实验原理

机构的运动仅与机构中构件的数目，各构件组成的运动副的类型、数目以及各运动副的相对位置有关，而与构件的复杂外形和运动副的具体结构无关。用简单的线条或图形轮廓表示构件，以规定的符号代表运动副，按一定比例尺寸关系确定运动副的相对位置，绘制出反映机构在某一位置时各构件间相对运动关系的简图，即机构运动简图。

四、实验内容

1.绘制机械实物或机构模型，指出它是什么机构类型，并计算机构的自由度；

2.判断原动件数目与原动件数目是否相等，分析机构运动的确定性。

五、实验步骤

1.确定机构中构件的数目

缓慢地驱动被测绘的机械实物或机构模型，确定原动件。从原动件开始仔细观察所测绘机构中各构件的运动，分出运动单元，确定机构的构件数目，进而确定原动件、执行构件、机架及各从动件。

2.确定运动副的类型和数目

根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动性质，确定各运动副的类型和数目。

3.合理选择机构运动简图的投影面

一般选择与机构的多数构件的运动平面相平行的平面作为投影面，必要时也可以就机构的不同部分选择两个或两个以上的投影面，然后展开到同一平面上，或者把主运动简图上难以表达清楚的部分，另绘一局部简图。总之，以简单清楚地把机构的运动情况正确地表示出来为原则。

4.画出机构运动简图的草图

将原动件转到某一适当位置，以便在绘制机构运动简图时，能清楚地表示各构件之间和运动副之间的相对位置。根据各构件在投影面上的投影状况，从原动件开始，循着运动传递路线，在草稿纸上，按规定的符号，目测各运动副的相对位置，使实物与机构运动简图大致成比例，徒手画出机构简图的草图。

5.计算机构的自由度

机构的自由度用表示，计算平面机构自由度的公式为，其中为机构中活动构件的数目，为平面低副数目，为平面高副数目。将计算结果与实物对照，观察自由度是否与原动件数目相等，特别注意机构中存在虚约束、局部自由度、复合铰链情况下自由度的计算。

6.确定比例尺，作正式的机构运动简图，注明构件的运动学尺寸。

仔细测量机构的运动学尺寸，任意假定原动件的位置，并按一定的比例绘制机构运动简图。

运动学尺寸是指同一构件上两运动副元素之间的相对位置参数。通常包含以下几类：

1）对于同一构件上任意两转动副，其中心间的距离即为运动学尺寸，若该构件是机架，则还需加上两转动副中心连线与参考直线之间的夹角。如图 l 所示，构件 1 中的、，构件 2 中的 ，构件 4 中的，构件5中的、，构件 6 中的以及机架构件 8 中的和夹角。

2）对于同一构件上两移动副，如果其导路方向线平行，其导路中心线间的垂直距离即为机构的运动学尺寸。如图 l 所示，机架 8 上 C 、 H 两处移动副导路中心线之间的垂直距离，即为其运动学尺寸；若两移动副导路方向线不平行，则其导路中心线间的夹角即为机构的运动学尺寸，特殊的当其夹角为90o 时，可省略。

3）对于同一构件上某一转动副与另一移动副，则从转动副中心到移动副导路中心线间的垂直距离即为机构的运动学尺寸。如图 1 所示，机架 8 上转动副中心 A 到移动副 C 的导路中心线的垂直距离等于零，故可以省略。

4）在高副中，凸轮副的轮廓形状应按实际描绘。

根据测量的运动学尺寸，选定比例尺

在实验报告纸上，用三角板和圆规，将上述草图，按选定的比例尺，画出正式的机构运动简图。用箭头标示原动件，以阿拉伯数字（1、2、3、…）依次标注各构件，大写英文字母（A、B、C、…）标注各运动副，并列表说明构件的运动学尺寸，如图2-1蒸汽机机构运动简图。

                       图2-1  蒸汽机机构运动简图      

六、注意事项

1.绘制机构运动简图时，须将原动件转到某一适当位置，使各构件不相互重叠；

2.注意一个构件在中部与其它构件用转动副联接的表示方法；

3.机架的相关尺寸不应遗漏；

4.两个运动副不在同一运动平面时，应注意其相对位置尺寸的测量方法。

七、思考题

1.何谓机构运动简图？

2.机构运动简图应准确反映实际机构中的哪些项目？

3.机构中各构件的运动学尺寸有哪些？

4.绘制机构运动简图时，原动件的位置为什么可以任意假定？会不会影响简图的正确性？

5.机构具有确定运动的条件是什么？

2.2 机构运动简图测绘实验报告

一、 实验目的

二、绘制机构运动简图

注：上面所画的机构运动简图中，如有复合铰链、局部自由度、虚约束应在图中指明。

实验一、平面机构运动简图测绘实验

一、实验目的

1、掌握根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图的方法；

2、运用并熟悉一些常用的构件及运动副的代表符号；

3、验证和巩固机构自由度的计算。

二、实验原理

机械中实际的机构，其结构往往比较复杂，但机构的运动情况却与构件外形、断面尺寸和运动副大小无关，而决定于机构中联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，用运动副的的具体形状和结构，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，用运动副的规定符号和简单线条绘出图形，这样的图称为机构运动简图。

三、实验步骤

1、分析被测机器或模型的结构组成，用手拨动机器，使其慢慢地运动，从原动件开始仔细观察机构运动，分清各个运动单元，确定组成机构的构件数；

2、根据相互联接两构件的接触情况和相对运动的性质，判断各运动副的类型；

3、确定某一瞬时的机构位置（要求这一位置时各构件不相互重叠），选取视图平面（一般取平行于机构运动的平面）；

4、再草稿纸上徒手按规定的符号画出机构简图（绘制三个）。用数字1、2、3分别标注各构件，用字母A、B、C分别标注各运动副；

5、测量机构的运动学尺寸（如转动副间的中心距、移动副导路的位置或角度等），注于草图上；

6、按一定的比例将机构简图草图画成机构运动简图；选取合适的长度比例尺，在实验报告中绘出机构运动简图并填写有关内容。机构运动简图的长度比例尺：

7、计算机构的自由度。

四、主要仪器：

1、各种机械实物；

2、各种机构模型；

3、钢板尺；

4、外卡钳；

5、铅笔和橡皮（自备）；

6、纸张（自备）。

五、实验结果

六、思考题

1、正确的机构运动简图应能说明那些内容？

2、机构自由度的意义是什么？如果原动件数目与自由度数不相等将会产生什么后果？

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