机构运动简图绘制思考题和习题

第二章习题及解答2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。

（a）（b）题图2-1解：1)分析该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。

2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。

3)自由度计算其中n=5，P L=7, P H=0,F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1故该机构具有确定的运动。

2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。

（a）（b）题图2-2解：1)分析该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。

2) 绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。

3)自由度计算其中n=4，P L=5, P H=1F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1故该机构具有确定的运动。

2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。

试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。

题图2-3解：1)分析2)绘制其机构运动简图(图2-3 b)选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b ）所示。

3)计算机构自由度并分析其是否能实现设计意图由图b 可知，45200l h n p p p F ''===== 故3(2)34(2520)00l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯+--=因此，此简易冲床根本不能运动，需增加机构的自由度。

机构运动简图测绘与分析实验一、实验目的1、通过对一些实物机械的测绘，掌握机构运动简图的测绘方法；2、针对实物机械，熟练掌握机构自由度的计算；3、实验验证机构具有确定运动的条件；4、加深对机构组成及其结构分析的理解。

二、实验原理和方法1、原理由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺表是各运动副的相对位置，以此表示机构的运动特征。

2、方法（1）测绘时使被测绘的机械缓慢运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。

（2）根据相互联接的两构件间的接触情况和相对运动的特点，确定各个运动副的类型。

（3）在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接顺序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图的草图。

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。

（4）仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副某点导路的方位线等，选定原动件的位置，并按下式选择一定的比例尺画出正式的机构运动简图。

＝实际长度（m）/图上长度（mm）比例尺1三、实验设备和工具1、典型实物机械若干台；2、量具；3、自备铅笔、三角尺、橡皮、草稿纸；四、实验步骤和要求1、对于指定的几种机械或构件，要求其中至少有两种需按比例尺绘制机构运动简图，其余的可凭目测，使图与实物大致成比例，这种不按比例尺绘制的简图通常称为机构示意图。

2、计算机构自由度，并将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。

3、对上述机构进行结构分析（高副低代、分离杆组和机构级别等）。

五、思考题（1）通过本实验，阐述机构运动简图的内涵。

机构运动简图应准确反映实际机构中的哪些项目？（2）绘制机构运动简图时，原动件的位置为甚没可以任意选择？会不会影响简图的正确性？（3）机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？机构具有确定运动的条件是什么？对所测绘的机构能否改进和创意新的机构运动简图？实验报告班级：级别：姓名：实验日期：成绩：教师：一、完成表1内容；表1机构运动简图测绘与分析实验＝（m/mm）机构运动尺寸：机构运动简图比例尺1所含杆组机构自由度计算F= 机构级别二、思考题讨论；三、实验心得、建议和探索。

机构运动简图的测绘及分析一、目的要求1.学会根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图，了解运动副及构件的实际结构；2.分析和验证机构自由度，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.加深对机构组成原理、机构结构分析的理解。

二、设备和工具1.各类典型机械的实物（如：牛头刨床、缝纫机头、插齿机等）；2.钢皮尺、内外卡钳、量角器（根据需要选用）；3.三角扳、铅笔、橡皮、草稿纸（自备）。

三、原理和方法1. 机构运动简图是表征机器和机构传动原理及运动特征的简单图形，由于机构的运动特性主要与机构的构件数目、构件与构件组成的运动副数目、运动副的类型和同一构件上各运动副的相对位置有关，因此在对机构进行分析时可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，用图1~4所示的符号示例来简略地代表相应的构件和运动副，绘制出能表明机构运动特性的简单图形—机构运动简图。

2.测绘机构运动简图的方法：(1)使被测机构缓慢运动，从原动件开始仔细观察机构运动的传递路径，了解其工作原理，从而确定组成机构的构件数目。

(2)根据相联结的两构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的类型。

(3)选择最能描述各构件相对运动关系的运动平面作为投影面，让机械停止在便于绘制简图的位置。

从原动件开始，用规定的符号及构件的联接次序(一个构件至少与两个构件用运动副联接)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。

(4)仔细测量机构的运动学尺寸(如构件上两回转副的中心距和移动副导路的位置等),按适当的比例尺将示意图画成正规的机构运动简图。

长度比例尺 毫米）图中表示该构件的长度构件实际长度（米）(=l μ(5)按公式 '')2(3F P P P n F H L --+-=式中：n —机构活动构件数P—平面低副个数LP—平面高副个数H'P—虚约束个数'F—局部自由度个数四、1.先在草稿上徒手绘制机构示意图，标注出必要的运动学尺寸，再按适当比例画成正规的机构运动简图，如果只要求画机构示意图可不进行测量，这时可凭目测使简图中构件的尺寸与实物大致成比例。

实验一机构运动简图的测绘和分析一、概述在设计新的机械或对现有机械进行分析研究时需要画出能表明其组成情况和运动情况的机构简图，而机构各部分的运动情况，是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的类别（例如是高副还是低副，是转动副还是移动副等）和机构的运动尺寸(确定各运动相对位置的尺寸)来决定的。

而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及固连方式、运动副的具体结构无关。

所以，只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例确定出各运动副的位置，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动情况表示出来，这种表示机构运动情况的简单图形，就是所谓的机构运动简图。

机构运动简图应与原机械具有完全相同的运动特性，它不仅可以简明的表示出机构运动情况，而且还可以根据该图对机构进行运动及动力分析。

有时，如果是为了表明机构的运动情况，而不需要求出其运动参数的数值，也可以不要求严格的按比例来绘制简图，而通常把这样的机构运动简图称为机构的示意图。

二、实验目的1.学会根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图;2.通过对实际机械或机构模型的直接测绘掌握绘制机构运动简图的方法，分析和验证机构自由度，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.深对机构组成原理、结构分析的了解。

三、实验设备和工具1.各类典型机械的实物（牛头刨床、插齿机、缝纫机机头等）；2.各类典型机械的模型（内燃机模型、油泵模型等）；3.钢板尺，内外卡钳，量角器（根据需要选用）；4.三角板，铅笔，橡皮，草稿纸（自备）。

四、实验原理和方法1.实验原理由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号（见教科书或机械设计手册中有关“常用构件和运动副简图符号”的规定）来代替构件和运动服，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以表示机构的运动特性。

表1-1为常用符号示例。

机构运动简图测绘与分析实验实验⼀机构运动简图测绘与分析实验⼀、实验⽬的1．根据机构模型，掌握正确绘制平⾯机构运动简图的⽅法和技能。

2．验证和巩固机构⾃由度的计算，进⼀步理解机构⾃由度的概念。

3．应⽤机构⾃由度的计算⽅法，分析平⾯机构运动的确定性。

4．掌握平⾯机构的组成原理，能够对平⾯机构进⾏结构分析。

⼆、实验设备1、机构模型（铆钉机构B1、简易冲床B2、装订机机构B3、鄂式破碎机B4、步进输送机B5、假肢膝关节机构B6、机械⼿腕部机构B7、抛光机B8、⽜头刨床B9、制动机构B10等）；2．所⽤⼯具：钢板尺、游标卡尺、三⾓板、铅笔、圆规、橡⽪、纸（除钢板尺和游标卡尺外，其余学⽣⾃备）。

三、实验内容1. 选择5种机构模型进⾏测量，绘制机构运动简图；2. 计算机构⾃由度，并注明其活动构件数、低副数、⾼副数，然后代⼊公式进⾏计算。

3．对所选择的机构进⾏结构分析，确定机构的级别。

四、实验原理、⽅法和⼿段在对现有机械设备进⾏分析或设计新的机械设备时，都需要运⽤其机构运动简图。

⽽机构各部分的运动是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的数⽬、类型，运动副相对位置和构件的数⽬来确定的，⽽与构件的外形、断⾯尺⼨、组成构件的零件数⽬及运动副的具体构造等⽆关。

所以，只要根据机构的运动尺⼨，按⼀定的⽐例尺定出各运动副的位置，就可以⽤运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图画出来。

常⽤符号见下表：1、机构运动简图的概念抛开构件的复杂外形和运动副的具体结构，利⽤简单的线条和规定的符号来代表每⼀个构件和运动副，并按⼀定的⽐例将机构的运动特征表达出来的简单图形称为机构运动简图。

机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，因⽽可以根据该图对机构进⾏运动分析和动⼒分析。

2、测绘⽅法（1）分析运动情况。

绘制机构运动简图时，⾸先要把该机器或模型的实际构造和运动情况搞清楚。

为此，先应确定出原动件和从动件，再使被测机器或模型缓慢运动，然后按照运动的传递路线，把原动件和从动件之间的各构件的运动情况观察清楚，尤其应注意有微⼩运动的构件，分清各构件间的接触情况及相对运动的性质，从⽽确定组成机构的运动构件数⽬、联接次序和运动副数⽬、种类等。

1、 试述构件和零件的区别与联系？何谓机架、原动件和从动件？两构件构成运动副的特征是什么？如何区别平面及空间运动副？2、 何谓自由度和约束？转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？3、 何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？什么是虚约束？4、 机构具有确定运动的条件是什么？1、 画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

2、一简易冲床的初拟设计方案如图。

设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。

3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。

1、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？2、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？3、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。

该机构存在的几何条件是什么？给定其摆杆的行程速度变化系数K 后，怎么用K 值表达AB 和AC 杆的长度关系？题3、4图 题5图4、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。

若AB AC 2 ，那么，其摆杆的行程速度变化系数为何值？又若摆杆顺时针方向转动为回程，要求有比工作行程较大的平均速度，那么，应如何选择AB 杆的转向？5、试回答图示曲柄滑块机构存在的几何条件。

若AB 杆等角速转动，而滑块向右移动为回程。

要求回程比工作行程少占用时间，那么，应如何选取AB 杆的转向？题1图 题2，5图2、图示两种曲柄滑块机构，若已知a =120mm ，b =600mm ，对心时e =0及偏置时e =120mm ，求此两机械的极位夹角θ及行程速比系数K 。

又在对心曲柄滑块机构中，若连杆BC 为二力杆件，则滑块的压力角将在什么范围内变化？1、 连杆机构和凸轮机构在组成方面有何不同，各有什么优缺点？2、 凸轮机构中，刚性冲击是指什么？举出一种存在刚性冲击的运动规律。

机构运动简图与⾃由度习题及答案⼀、填空题1.机构中各个构件相对于机架能够产⽣独⽴运动的数⽬称为（⾃由度）。

2.平⾯机构的⾃由度计算公式为：（F=3n-2P L-P H）。

3.从机构结构观点来看，任何机构是由_原动件_、__机架_、_从动件三部分组成。

4.构件的⾃由度是指构件所具有的独⽴运动的数⽬5.两构件之间以线接触所组成的平⾯运动副，称为⾼副，它产⽣1个约束，⽽保留 2 个⾃由度。

6.机构中的运动副是指使两构件直接接触并产⽣⼀定相对运动的连接7.机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的⾃由度。

8.在平⾯机构中若引⼊⼀个⾼副将引⼊_1_个约束，⽽引⼊⼀个低副将引⼊_2_个约束，构件数、约束数与机构⾃由度的关系是F=3n-2PL -PH。

9.当两构件构成运动副后，仍需保证能产⽣⼀定的相对运动，故在平⾯机构中，每个运动副引⼊的约束⾄多为 2 ，⾄少为 1 。

10.在平⾯机构中，具有两个约束的运动副是低副，具有⼀个约束的运动副是⾼副。

11.计算平⾯机构⾃由度的公式为Ｆ= F=3n-2PL -PH，应⽤此公式时应注意判断：A. 复合铰链，B.局部⾃由度，C.虚约束。

12.机构中的复合铰链是指；局部⾃由度是指；虚约束是指。

13.机构运动简图是的简单图形。

14.机构中，若两构件之间既相互直接接触，⼜具有⼀定的相对运动，形成⼀种可动连接称为运动副，通过⾯接触⽽形成的联接称为低副，通过点或线接触⽽形成的联接称为⾼副。

15.构成机构的要素是零件和构件；构件是机构中的运动单元体。

16.运动副是指能使两构件之间既能保持_直接_接触，⽽⼜能产⽣⼀定的形式相对运动的_联接__。

17.图⽰机构要有确定运动需要有__1_个原动件。

18.平⾯运动副可分为低副和⾼副，低副⼜可分为转动副和移动副。

19.运动副是使两构件接触，同时⼜具有确定相对运动的⼀种联接。

平⾯运动副可分为低副和⾼副。

20.平⾯运动副的最⼤约束数为2 。

21、机构具有确定相对运动的条件是机构的⾃由度数⽬等于主动件数⽬。

机构运动简图测绘与分析实验一、实验目的1、通过对一些实物机械的测绘，掌握机构运动简图的测绘方法；2、针对实物机械，熟练掌握机构自由度的计算；3、实验验证机构具有确定运动的条件；4、加深对机构组成及其结构分析的理解。

二、实验原理和方法1、原理：由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺绘制各运动副的相对位置，以此表示机构的运动特征。

2、方法：（1）测绘时使被测绘的机械缓慢运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。

（2）根据相互联接的两构件间的接触情况和相对运动的特点，确定各个运动副的类型。

（3）在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接顺序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图的草图。

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。

（4）仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副某点导路的方位线等，选定原动件的位置，并按下式选择一定的比例尺画出正式的机构运动简图。

比例尺l ＝实际长度（m ）/图形长度（mm ）三、实验设备和工具1、典型实物机械若干台2、量具3、自备绘图工具四、实验步骤和要求1、对于指定的几种机械或构件，要求其中至少有两种需按比例尺绘制机构运动简图，其余的可凭目测，使简图与实物大致成比例，这种不按比例尺绘制的简图通常称为机构示意图。

2、计算机构自由度，并将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。

3、对上述机构进行结构分析（高副低代、分离杆组和机构级别等）。

五、思考题1、通过本实验，阐述机构运动简图的内涵。

机构运动简图应准确反映实际机构中的哪些内容？2、绘制机构运动简图时，原动件的位置如何确定？是否会影响简图的正确性？3、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？机构具有确定运动的条件是什么？4、对所测绘的机构能否改进和创意新的机构运动简图？深圳大学实验报告课程名称：机械原理实验名称：机构运动简图测绘与分析实验学院：机电与控制工程学院专业：机械设计制造及其自动化指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务处制一、完成下表内容：机构组成情况机构运动简图（比例尺：=l μ ）构件及简图：运动副及简图：基本杆组及简图：机构级别： 自由度计算： 是否具有确定运动？二、思考题讨论：三、实验心得、建议和探索：。

《机构测绘、分析及设计》实验思考题参考答案1．一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？机构运动简图应着重表达机构各构件间的相对运动关系，应包括原动件的运动规律、机构中所有构件和运动副的类型、数目及其相对位置(即转动副的中心位置、移动副的中心线位置和高副接触点的位置)，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及其固联方式和运动副的具体结构无关。

因此绘制机构运动简图可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副的相对位置。

2．根据所装配的曲柄滑块机构，分析此机构中曲柄存在条件是什么？连杆长度与机构传力性能之间有什么关联？曲柄滑块机构中曲柄存在条件是：L AB+e<=L BC连杆长度越长则机构传力性能越好，因为连杆越长则压力角越小。

3．牛头刨六杆机构中滑杆的行程长度如何调整？调整曲柄长度4．曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构之间的演化关系如何？举例说明机构演化的方法有哪些？铰链四杆机构可以通过四种方式演化出其它形式的四杆机构。

即①取不同构件为机架；②转动副变移动副；③杆状构件与块状构件互换；④销钉扩大。

曲柄滑块机构曲柄摇块机构摆动导杆机构曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构之间通过取不同构件为机架来演化。

对心曲柄滑块机构偏心轮滑块机构牛头刨六杆机构正弦机构曲柄摇杆机构《平面机构特性分析》实验思考题参考答案1、铰链四杆机构（L1=50 mm，L2=100 mm，L3=80 mm）中，通过改变机架长度可得到何种机构？设四杆机构中机架L4<=50，L4=L min，则由曲柄存在条件：最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和(L max+L min<=L2+L3)可得：100＋L4<=50＋80 即0<L4<=30时为双曲柄机构而30<L4<=50时为双摇杆机构设四杆机构中机架50<L4<100，L4既不L max也不L min，则由曲柄存在条件：最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和(L max+L min<=L4+L3)可得：100＋50<= L4＋80 即70<=L4<100时为曲柄摇杆机构而50<L4<70时为双摇杆机构设四杆机构中机架L4>=100，L4=L max，则由曲柄存在条件：最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和(L max+L min<=L2+L3)可得：L4＋50<=100＋80 即100<=L4<=130时为曲柄摇杆机构而130<L4<230(50+100+80)时为双摇杆机构则0<L4<=30时为双曲柄机构; 30<L4<70，130<L4<230时为双摇杆机构; 70<=L4<=130时为曲柄摇杆机构2、如何用传动角γ来判断传力性能的优劣？压力角是点C的受力方向与其速度方向间所夹的锐角，传动角是压力角的余角。