机械设计-机构简图
1. 引言
机械设计作为工程领域中的重要分支，旨在研究和实现各种机械结构的设计与优化。对于任何一项机械设计项目而言，机构设计是其中的核心环节。机构简图作为机构设计的重要产物之一，扮演着重要的角色。本文将介绍机构简图的概念、作用及其在机械设计中的应用。
2. 机构简图的概念
机构简图是指将机械结构的构件按照一定的规则和准则进行简化和编码，用特定的符号和线条在图纸上绘制出来的图形。它展示了机构结构的基本组成、连接关系以及相对运动关系等信息。
3. 机构简图的作用
机构简图在机械设计中具有以下重要作用： 3.1 传递设计意图
机构简图以直观的方式呈现机构的主要构件和组装方式，能够直观地传递设计意图。通过简图，设计人员能够向制造人员和使用者明确地传达设计要求，确保设计目标的一致性。
3.2 明确结构关系
通过机构简图，设计人员可以清晰地看到机构中各个构件之间的连接关系和相对运动方式。这有助于理解机构的功能和特点，并为后续的设计与分析工作提供基础。
3.3 辅助设计优化
机构简图在机械设计的优化过程中起到了至关重要的辅助作用。通过简图，设计人员可以直观地比较不同设计方案之间的差异，识别潜在的问题，并进行必要的调整和改进。 3.4 维护和更新
机构简图还具有维护和更新的作用。随着机构设计的变化和发展，简图可以方便地进行修改和更新，保证设计文档的准确性和一致性。
4. 机构简图的绘制规则和要求
为了确保机构简图的准确性和可读性，需要遵循一定的绘制规则和要求：
4.1 符号和线条
在机构简图中，应使用统一的符号和线条来表示不同的构件和连接方式，以确保图纸的一致性和易读性。常用的符号和线条包括实线、虚线、箭头、代表构件的符号等。
4.2 比例和尺寸
机构简图应按照一定的比例绘制，以确保图纸的准确性。图纸中的尺寸应与实际构件的尺寸保持一致，并标明相应的尺寸标注。 4.3 标注和说明
机构简图应包含必要的标注和说明，以确保图纸的可读性和理解性。标注和说明应简洁明了，清楚地表达出设计意图。
1． 计算齿轮机构的自由度.
解：由于B. C 副中之一为虚约束，计算机构自由度时，应将 C副去除。即如下图所示：
该机构的自由度1213233231hppnF
2. .机构具有确定运动的条件是什么如果不能满足这一条件，将会产生什么结果
机构在滚子B处有一个局部自由度，应去除。
该机构的自由度017253231hppnF 定轴轮系 A B C
1 2 3
4
图2－22 A B C D G
E
H F 当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。
该机构当修改为下图机构，则机构可动：
N=4, PL=5, Ph=1;
自由度342511F
3. 计算机构的自由度.
1) 由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
自由度342511F
2) 由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
自由度31211F
3) 由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
自由度33241F
第一章 平面机构的运动简图及自由度
一、判断题（认为正确的，在括号内画√，反之画×）
1.机构是由两个以上构件组成的。 （ ）
2.运动副的主要特征是两个构件以点、线、面的形式相接触。 （ ）
3.机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度大于零。 （ ）
4.转动副限制了构件的转动自由度。 （ ）
5.固定构件（机架）是机构不可缺少的组成部分。 （ ）
个构件在一处铰接，则构成4个转动副。 （ ）
机械原理课程设计---牛头刨床主体机构的分析与综合
1 课程设计的目的和任务
牛头刨床是常见的一种金属加工机床如图1所示。其主体机构的机构运动简图有多种形式，图2所示的是常用的五种主体机构的示意图。
图 1 牛头刨床
图2 牛头刨床的主体结构机构运动简图
课程设计的内容包括：
1）牛头刨床主传动系统总体传动方案的设计
构思一个合理的传动系统。它可将电机的高速转动（1440 转/分）变换为安装有刨刀的滑枕5 的低速往复移动（要求有三挡速度：60，95，150 次/分）。其中，将转动变为移动的装置（主体机构）采用图2 所示的连杆机构。在构思机构传动方案时，能做到思路清晰，各部分的传动比分配合理，最后在计算机上绘出主传动机构的原理示意图。
2）牛头刨床主体机构的尺度综合
已知数据如表1所示图中的参数如图3所示。
图3参数表达形式
表1 项目 方案1 方案2 方案3
序号 名称 代号 计算式
1 行程长度 H（mm） 600 600 600
2 机架高度 O2O4（mm） 360 350 380
3 行程速比系数 K 1.6 1.8 1.6
4 连杆长度 BC（mm） 0.3 BO4
5 摆动导杆长度 BO4（mm） H/2/ H/2/ H/2/
6 曲柄长度 AO2（mm） O2O4
7 曲柄转速 n（rpm） 50 30 40
3）牛头刨床主体机构的运动分析 sin2sin2sin2sin2根据已定出的主体机构的尺度参数，按曲柄处于最低转速、滑枕处于最大行程的工况对主体机构进行运动分析。设各具有旋转运动的构件对x 轴的转角分别为i i θ , ( 为旋转构件的标号），相应的角速度和角加速度分别为ωi ,ε i ；用解析法求出当曲柄转角θ1 从刨刀处于最右侧时起，沿逆时针方向转动每隔100 计算一组运动参数，其中包括：各杆的角位置、角速度、角加速度及刨刀的位置刀s （以最右点为零点）、速度刀v 和加速度刀a ，应用计算机在同一幅图中绘出刨刀的位移曲线、速度曲线和加速度曲线，并分析计算结果的合理性。
第一章 平面机构及其运动简图
案例导入：通过硬纸片是否钉在桌面上及常见的推拉门、活页等例子，引入自由度、铰链、铰接、约束条件和运动副、运动链、机构等概念，介绍运动副的分类；以牛头刨床为例子导入运动简图，介绍用简单的符号和图形表示机器的组成和传动原理。
第一节 平面运动副
一、平面运动构件的自由度
平面机构是指组成机构的各个构件均平行于同一固定平面运动。组成平面机构的构件称为平面运动构件。
两个构件用不同的方式联接起来，显然会得到不同形式的相对运动，如转动或移动。为便于进一步分析两构件之间的相对运动关系，引入自由度和约束的概念。如图1-1所示，假设有一个构件2，当它尚未与其它构件联接之前，我们称之为自由构件，它可以产生3个独立运动，即沿x方向的移动、沿y方向的移动以及绕任意点A的转动，构件的这种独立运动称为自由度。可见，作平面运动的构件有3个自由度。如果我们将硬纸片（构件2）用钉子钉在桌面（构件1）上，硬纸片就无法作独立的沿x或y方向的运动，只能绕钉子转动。这种两构件只能作相对转动的联接称为铰接。对构件某一个独立运动的限制称为约束条件，每加一个约束条件构件就失去一个自由度。
二、运动副的概念
机构是具有确定相对运动的若干构件组成的，组成机构的构件必然相互约束，相邻两构件之间必定以一定的方式联接起来并实现确定的相对运动。这种两个构件之间的可动联接称为运动副。例如两个构件铰接成运动副后，两构件就只能绕轴在同一平面内作相对转动，称为转动副，见图1-2a)、b)所示。又如图1-2d)所示，一根四棱柱体1穿入另一构件2大小合适的方孔内，两构件就只能沿轴线X作相对移动，称之为移动副；图1-2c)所示为车床刀架与导轨构成的移动副。我们日常所见的门窗活叶、折叠椅等均为转动副，推拉门、导轨式抽屉等为移动副。
图1-1 自由构件
图1-2 平面低副 5
三、运动副的分类
两构件只能在同一平面作相对运动的运动副称为平面运动副。构成运动副的点、线或面称为运动副元素，根据运动副元素的不同，平面运动副可分为低副和高副。
