机构运动简图测绘实验指导手册

一、实验目的

（1）通过对各种机械实物或模型的测绘，绘制出机构运动简图，了解运动副的实际结构。

（2）熟练掌握机构自由度的计算方法，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，即为机构运动简图。

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）判断原动件数目与机构的自由度是否相等，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

根据相连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(https://www.xing528.com)

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F表示，计算平面机构自由度的公式为F=3n-2PL-PH，其中n为机构中活动构件的数目，PL为平面低副数目，PH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，应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2-1所示，构件1中的LAB、LAD，构件2中的LBC，构件4中的LDE，构件5中的LFE、LFG，构件6中的LGH以及机架构件8中的LAF和夹角α。

（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2-1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LD，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90°时，可以省略。

（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2-1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μl为

图2-1　蒸汽机机构运动简图

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所示为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他构件用转动副连接的表示方法。

（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。