机构运动简图的绘制机械原理

第一章绪论基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。

第二章平面机构的结构分析机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。

1. 机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。

为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。

2. 运动链成为机构的条件判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。

运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。

机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。

机构自由度计算是本章学习的重点。

准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。

(1) 复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。

正确处理方法：k个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为(k-1)个。

(2) 局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。

局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。

正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。

(3) 虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。

正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。

虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。

对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。

3. 机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。

第一章平面机构的结构分析本章主要内容：１）平面机构运动简图的绘制２）平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件３）机构的组成原理及结构分析1-1. 研究机构结构的目的(1) 探讨机构运动的可能性及其具有确定运动的条件(2) 将各种机构按结构加以分类，并按分类建立运动分析和动力分析的一般方法(3) 了解机构的组成原理(4) 绘制机构运动简图1-2. 运动副、运动链和机构一、运动副基本概念：1运动副：两构件直接接触形成的可动联接运动副1 运动副2 运动副2运动副元素：参与接触而构成运动副的点、线、面。

3自由度：构件所具有的独立运动的数目4约束：对独立运动所加的限制运动副的分类：1根据运动副的接触形式，运动副归为两类:1）低副：面接触的运动副。

如转动副、移动副。

2）高副：点或线接触的运动副。

如齿轮副、凸轮副。

2根据两构件的空间运动形式，可将运动副分为平面运动副和空间运动副。

1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。

2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空间运动。

如螺旋副，球面副运动副的约束特点：具有两个约束而相对自由度等于一的平面运动副：转动副和移动副。

具有一个约束而相对自由度等于二的运动副：高副约束一个相对转动而保留两个相对移动的运动副是不可能存在的。

二、运动链•运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统。

•闭链：组成运动链的每个构件至少包括两个运动副元素，该运动链为封闭系统。

•开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。

三、机构从运动链的角度，机构需具有下列特点:•1) 运动链中有机架•2) 各构件间有确定的运动1-3．平面机构运动简图一、机构运动简图的定义及作用说明机构各构件间相对运动关系的简单图形.机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置.•组成：线条和符号•符号：表示运动副二、机构运动简图的绘制1.运动副的表示符号：1)两构件构成转动副2)两构件构成移动副3)两构件组成平面高副用两构件接触点（线）附近的两段轮廓表示2.构件的表示方法将该构件上的运动副元素按其位置表示出来，再用简单的线条将这些运动副联接起来，就可表示这个构件。

《机械设计基础》实验指导书课程编号：02106220、02106420、02107220、02106520课程名称:机械设计基础（A)、机械设计基础(B）、机械设计基础（C）注：1、实验01和10可合并在一起,分两个单元进行;2、实验03和04应根据学时和专业方向从中选择一个。

实验一机构认识实验一、实验目的1。

初步了解《机械原理》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用实例。

2.增强学生对机构与机器的感性认识.二、实验内容陈列室展示各种常用机构的模型，通过模型的动态展示，增强学生对机构与机器的感性认识.实验教师只作简单介绍，提出问题，供学生思考，学生通过观察，增加对常用机构的结构、类型、特点的理解，培养对课程理论学习和专业方向的兴趣。

三、实验设备和工具机构陈列室机构展柜和各种机构模型。

四、实验原理(一)对机器的认识：通过实物模型和机构的观察，学生可以认识到:机器是由一个机构或几个机构按照一定运动要求组合而成的。

所以只要掌握各种机构的运动特性,再去研究任何机器的特性就不困难了。

在机械原理中，运动副是以两构件的直接接触形式的可动联接及运动特征来命名的。

如：高副、低副、转动副、移动副等。

(二)平面四杆机构：平面连杆机构中结构最简单，应用最广泛的是四杆机构，四杆机构分成三大类:即铰链四杆机构；单移动副机构；双移动副机构。

1.铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，即根据两连架杆为曲柄，或摇杆来确定。

2。

单移动副机构，它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。

可分为：曲柄滑块机构，曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等.3.双移动副机构是带有两个移动副的四杆机构,把它们倒置也可得到：曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构.（三)凸轮机构：凸轮机构常用于把主动构件的连续运动,转变为从动件严格地按照预定规律的运动。

只要适当设计凸轮廓线，便可以使从动件获得任意的运动规律。

实验名称实验四机械结构的分析及运动简图测绘(二)
课程名称机械原理实验时间实验地点 S401 组号同组人成绩
一、实验目的
1.熟悉机构运动简图的画法，掌握从实际机构中测绘其运动简图的技能。

2.巩固机械结构的分析原理及自由度计算方法。

3.加深理解四杆机构的演化过程及验证曲柄存在的条件。

二、仪器设备
1.设备：唧筒、手摇抽气机、内燃机模型
2.工具：卷尺 0-3m；
游标卡尺 0-150mm，精度0.02mm；
游标卡尺 0-300mm，精度0.02mm；
三、实验原理简要
1.什么是机构运动简图？
2.在绘制机构运动简图时，长度比例尺及投影面怎样选择？
长度比例尺： ＝
投影面的选择方法：
四、实验过程和步骤
画图，格式如下：
序号.机构名称
长度比例尺：
机构自由度计算：
是否有确定的运动：
机构运动简图：
五、数据记录与处理：
继续画图，格式同上
六、实验结论分析与讨论：
请用红色水笔标注出本次实验中的机构运动简图所缺失的尺寸，并按顺序编号。

总计缺失的尺寸数目是个。

1。

简图表示法内 容1、 运动副的画法 1）转动副：当回转轴线垂直纸面时，在回转中心处画一个小圆圈即可。

回转轴线不平行纸面时，见左属第4个图。

2）移动副：注意移动方向 3）高副：画出高副接触点处的曲线轮廓，注意曲率中心与构件的实际曲率中心要一致。

2、构件的画法原则：忽略构件的外形和截面尺寸，突出特征尺寸。

1）含两个运动副的构件 2）含三副构件 3）特殊构件：如：齿轮要用点划线或细实线画出相互啮合齿轮的一对节圆； 凸轮、滚子要画出全部轮廓 3、简图的画法（1）分清机构中的原动件，从动件，机架，点清构件个数； （2）分清运动副的种类和数目，确定运动副的位置。

（3）选择恰当的比例尺，选择合理的投影平面（多数构件所在的平面）（4）用规定的线条和符号表示构件和运动副，画图。

例：绘制图1-3鄂式破碎机的机构运动简图如左图所示。

机构运动简图一定要画到最简，构件尽量用直线表示，运动副用规定的符号表示。

内容2-3 平面机构的自由度一、平面机构的自由度机构具有的独立运动的数目，就是机构的自由度。

设机构由N 个构件组成（活动件数目n=N-1），其中含有L P 个低副，H P 个高副，则机构的自由度L H 32F n P P =--二、机构具有确定运动的条件通过计算，三角架、铰链四杆机构、铰链五杆机构的自由度分别为0，1，2，我们知道，若0F ≤，构件的组合不能运动；只有当0F >时，构件的组合才可以运动。

若自由度数大于原动件的个数，运动不确定；若自由度数小于原动件的个数，必将导致薄弱环节的破坏。

所以，机构具有确定运动的条件是：0F >且机构的自由度数等于原动件的个数。

三、计算机构自由度时应注意的事项问题的引出：给出几个机构：平行四边形机构、静定的五杆机构、尖顶滚子从动件盘形凸轮机构，求它们的自由度。

引出：计算平面机构的自由度时，要注意以下特殊问题。

（一）复合铰链若在同一点形成两个或两个以上的转动副，则该点称为复合铰链。

2015～ 2016学年第一学期姓名: 班级: 学号: 实验成绩：实验名称实验二机构运动简图的绘制指导老师：一、实验目的1、熟悉并掌握机构运动简图绘制的原理和方法，学会用机构运动简图表达机械系统，2、学会根据实际机械和模型绘制机构运动简图的技能。

二、实验内容1、以指定的四种机构模型为研究对象，进行机构运动简图的绘制。

2、分析所画各机构的构件数、运动副类型和数目，计算机构的自由度。

三、实验设备1、运动机构模型（实验教师指定）。

2、学生自备铅笔、直尺、圆规、橡皮、草稿纸等。

表1 常见机构运动简图两运动构件形成的运动副两构件之一为机架时形成的运动副转动副移动副二副元素构件三副元素构件多副元素构件构件凸轮机构棘轮机构凸轮及其它机构带传动链传动外齿轮内齿轮齿轮机构圆锥齿轮齿轮齿条蜗杆蜗轮四、实验步骤1、确定组成机构的构件数：缓慢转动机构，沿着运动传递的线路仔细看清各构件间的相对运动(有些相互连接构件间的相对运动非常微小)，从而确定组成机构的构件数目。

2、确定运动副的类型：根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动特点，确定各个运动副的类型。

3、选定视图平面：一般选择与多数构件运动平面平行的平面为视图平面。

4、绘制机构示意图的草图：凭目测在草稿纸上徒手按规定的运动副代表符号，从原动件开始，按各构件的连接次序，用简单的线条代表构件，逐步画出机构示意图的草图。

用数字1、2、3……分别标准各构件，用字母A、B、C……分别标准各运动副。

5、计算机构的自由度数：同时将计算结果与实际机构的自由度相对照，观察二者是否相符。

机构自由度的计算公式：F=3n-2P L-P H(式中： n为活动构件的数目；P L为低副的数目； P H为高副的数目。

)6、测量机构运动尺寸：对转动副测量回转中心间的相对尺寸；对移动副测量导路方向线和与其有关的其他运动副间的相对尺寸。

7、选取适当的比例尺： 长度比例尺 )()(mm mm l 图纸上所画的长度构件实际长度=μ8、绘制机构运动简图：按一定的比例，用制图工具画出相应机构的运动简图。

2-11.图示为一简易冲床的初拟设计方案。

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（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案（要求用机构示意图表示出来）。

解⑴分析：绘制机构运动简图沿着运动传递的路线，根据各个活动构件参与构成运动副的情况（两构件组成的运动副的类型，取决于两构件之间的相对运动关系），确定表示各个构件的符号，再将各个构件符号连接起来，就得到机构运动简图（或机构示意图）。

构件2：与机架5构成转动副A；与构件3构成凸轮高副。

所以构件2的符号为图a)。

构件3：与构件2构成凸轮高副；与机架5构成转动副；与机架4构成转动副。

所以构件3的符号为图b)。

构件4：与机架3构成转动副；与机架5构成移动副。

所以构件4的符号为图c)或图d)。

将这些构件符号依次连接起来，就得到机构运动简图，如题2-11答图a)或b)所示。

机构运动简图，如题2-11答图a)或b)所示。

⑵分析：是否能实现设计意图在机构的结构分析中判断该方案否能实现设计意图，应该从以下两点考虑：①机构自由度是否大于零；②机构原动件的数目是否等于机构自由度的数目。

因此，必须计算该机构的自由度F=3n-(2p L+p H)=3×3-(2×4+1)=0。

因为机构的自由度为F=3n-(2p L+p H)=3×3-(2×4+1)=0可知，该机构不能运动，不能实现设计意图。

⑶分析修改方案因为原动件的数目为1，所以修改的思路为：将机构的自由度由0变为1。

因此，修改方案应有2种。

方案1：给机构增加1个构件（增加3个独立运动）和1个低副（增加2个约束），使机构自由度增加1，即由0变为1。

如题2-11答图c)、d)、e)所示。

方案2：将机构中的1个低副（2个约束）替换为1个高副（1个约束），使机构中的约束数减少1个，从而使机构自由度增加1，即由0变为1。

《机构的认识及机构运动简图绘制》实验报告一、实验目的1．通过观察典型机构运动的演示，初步了解《机械原理》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用实例，增强对机构与机器的感性认识。

2．学会根据各种机械实物模型，绘制机构运动简图；理解构件、运动副的概念；分析和验证机构自由度，掌握机构自由度的计算和判定机构运动是否确定的方法。

二、实验方法实验室展示各种常用机构的模型，通过模型的动态展示，观察了解常用机构的结构、类型、特点，绘制结构的机构运动简图。

三、实验步骤1.仔细观察各种连杆机构、凸轮机构、齿轮机构及轮系、间歇运动机构及机构的串并联形式，对常用机构的结构、类型、特点有一定的了解，回答课后问题。

2.选取3个机构，绘制机构运动简图。

首先了解所选机构结构和用途，找出原动件；其次从原动件开始，按机构的传动路线观察并分析机构的运动情况，弄清机构中的原动件、从动件和固定件及其数目，了解各构件之间的相对运动关系；根据机构各联接构件间的接触情况判断每二个构件接触处所组成运动副及其类型并数出个数；最后选择适当的比例和能充分反映机构运动特征的视图平面画出机构的运动简图，用1、2、3，……标注各构件，用Ａ、Ｂ、Ｃ、……标注各运动副，注明原动件的运动方向，测量并标注机构各部相关尺寸。

机架用斜线表示。

3. 计算机构的自由度，计算公式：；判定该机构运动是否确定，并32L H F n P P =--与原始物（或模型）对照，看计算是否有错。

四、实验内容1）问题及回答：1. 何谓机构、机器、机械？2. 平面四杆机构有哪些基本类型？有哪些演变形式？3. 一般情况下，凸轮是如何运动的？推杆（从动件）是如何运动的？举例说明凸轮的应用实例。

4. 一般情况下，一对齿轮传动实现了怎样的运动传递和变换？常用的齿轮传动有哪些种类？举例说明齿轮传动的应用实例。

5. 何谓轮系，轮系分为哪些种类？周转轮系中行星轮的运动有何特点？轮系的功用主要有哪些？6. 常用的间歇机构有哪些？并举例说明这些主要间歇机构的应用实例。

机构运动简图(Kinematic sketch)（2）机构运动简图的应用1）表示机构的组成情况；2）表示机构的运动情况，在机构运动简图上可对机构进行运动分 析和力分析。

（3）机构示意图：不按比例绘制的机构简图。

它只能表明机构的组成状况和结构特征，不能用来进行运动分析和力分析。

1、机构运动简图（1）定义：根据机构的运动尺寸，按一定的比例定出运动副的位置，再用表示运动副的符号和表示构件的几何图形将机构的运动情况表示出来，这种表示机构结构和运动特征的简单的图形称为机构运动简图。

机构运动简图常用的符号（1）分析机械的构成：认清机架、主动件（原动件）、中间从动件、最后的执行 构件（输出件），确定机械包含的构件总数；（2）分析机械的运动情况：从原动件开始，循着运动传递路线，分析各构件间的相对 运动性质，判定运动副的数目和类型；（3）合理选择投影面：选择多数构件的运动平面或平行于运动平面的平面做投影 面，必要时可选择辅助投影面或局部简图来表示主投影面难以 表达清楚的部分;（4）选择适当的比例尺：确定构件尺寸及各运动副之间的相对位置；）图上尺寸 ） 实际尺寸 mm m l ( ( = m （5）选定机械运动的某个位置，用表示构件和运动副的简单符号， 按一定顺序绘制简图 。

2、机构运动简图的绘制步骤例1 内燃机的机构运动简图绘制内燃机动画 1.认清机架、原动件、从动件（输出件）2.判别运动副数量和类型3.合理选择投影面4.选择比例尺5.绘制简图构件数:7 转动副：4 移动副：3 高副：3例2 小型压力机的机构运动 简图绘制 1.认清机架、原动件、从动件（输出件）2.判别运动副数量和类型3.合理选择投影面4.选择比例尺5.绘制简图。