实验11 机构结构分析及运动简图
机构运动的结构分析
机构运动的结构分析机构运动的结构分析一、机构运动简图的绘制与结构分析1. 机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的一个重点，也是一个难点。
初学者一般可按下列步骤进行。
①分析机械的实际工作情况，确定原动件(驱动力作用的构件)、机架、从动件系统(包括执行系统和传动系统)及其最后的执行构件。
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，确定构件的总数、运动副的种类和数目。
③合理选择投影面。
④测量构件尺寸，选择适当比例尺，定出各运动副之间的相对位置，用表达构件和运动副的简单符号绘出机构运动简图。
在机架上加上阴影线，在原动件上标上箭头，按传动路线给各构件依次标上构件号1，2，3，…将各运动副标上字母A，B，C，…⑤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。
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：运动链相对于机架的自由度大于零，且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。
因此机构自由度计算是本章学习的重点之一。
准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理，是自由度计算中的难点，也是初学者容易出现错误的地方。
(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。
准确识别复合铰链的关键是要分辨哪几个构件在同一处形成了转动副。
复合铰链的正确处理方法是：若有k个构件在同一处形成复合铰链，则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自由度，它仅仅局限于该构件本身，而并不影响其他构件的运动。
局部自由度常发生在为减小高副磨损而将滑动摩擦变成滚动摩擦所增加的滚子处。
正确的处理方法是：在计算自由度时，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。
机构运动简图
第二章机构的结构分析——机构运动简图用运动副的代表符号及国标规定的常用机构的运动简图符号和构件的表示方法，将机构的运动情况表示出来，这种简化图形就称为机构运动简图。
用运动副的代表符号及国标规定的常用机构的运动简图符号和构件的表示方法，将机构的运动情况表示出来，这种简化图形就称为机构运动简图。
●机构运动简图必须与原机械具有相同的运动特性●影响机构运动的尺寸（运动尺寸），及各构件之间的联接关系需要反映在简图上。
常用机构运动简图符号在机架上的电机齿轮齿条传动带传动圆锥齿轮传动链传动圆柱蜗杆蜗轮传动凸轮传动外啮合圆柱齿轮传动棘轮机构内啮合圆柱齿轮传动一般构件的表示方法机构运动简图应满足的条件：1.构件数目与实际相同2.运动副的性质、数目与实际相符3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。
机构示意图4.构件用1、2、3…数字表示，运动副处用大写英文字母A、B、C表示，机架用斜线表示，原动件用箭头表示。
S 3123S’3θ1A CD B二、画法步骤1. 搞清该机械的实际构造和运动情况。
先定出原动件和工作部分，再把两者之间的传动部分搞清楚。
从而了解该机械由哪些构件组成，各构件之间形成了何种运动副。
2. 选择合适的投影面（多数构件的运动平面）。
3. 选择合适的比例尺，定出各运动副之间的相对位置。
L μ=实长图长4. 用简单的线条和各种运动副符号绘制简图。
例1：绘制图示偏心轮机构的运动简图。
S 3123θ1ACD B例：绘制下图机构运动简图。
小结§2-2机构运动简图问题？。
机构的组成及运动简图的绘制
定义：最简单的F＝0的构件组，称为基本杆组。
举例：将图示八杆机构拆分成基本机构和基本杆组。
2 1 3 4 5 7 8 6
结论：该机构包含一个基本机构和两个基本杆
组，换句话说，将两个基本杆组添加到基本机
构上，构成了该八杆机构。 推论：任何一个平面机构都可以认为是在基本
机构的基础上，依次添加若干个杆组所形成的。
§1.4 机构具有确定运动的条件
1
2
θ 1 S’3 S3 3 1 θ
2
3
1
4 θ
4
给定S3＝S3(t)，一个独立参数 θ1＝θ1（t）唯一确定，该机 构仅需要一个独立参数。
若仅给定θ1＝θ1（t）,则θ2、 θ3、 θ4 均 不能唯一确定。若同时给定θ1和θ4 ，则 θ3 、θ2 能唯一确定，该机构需要两个 独立参数 。
自由度数 1（θ） + 1（x） + 2（x,θ） +
约束数 2（x，y） =3 2（y，θ）=3 1（y） =3
结论：构件自由度＝3－约束数
§1.3
活动构件数 数 n
平面机构的自由度计算
构件总自由度 3× n 低副约束数 2 × PL (低副数) 高副约束
1 × Ph (高副数)
计算公式： F=3n－(2PL +Ph ) 要求：记住上述公式，并能熟练应用。
1
a)原动件作移动 (如直线 电机、流体压力作动筒)。
b)原动件作转动 (如电动 机 )。
2
1
2
2.基本杆组 机构具有确定运动的条件是原动件数＝自由度。 现设想将机构中的原动件和机架断开，则原动件 与机架构成了基本机构，其F＝1。剩下的构件组 必有F＝0。将构件组继续拆分成更简单F＝0的构 件组，直到不能再拆为止。
机构运动简图和分析
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
出料口
进料口
2）机构运动尺寸旳测绘：测量出运动副间相对位置尺寸
3）选择合适旳百分比尺μl 和恰当旳视图 μl =实际尺寸 m
/ 图上长度mm
4）先拟定基架位置，然后用要求旳符号从原动件开始， 沿传递路线依次绘出机构旳运动简图。最终标出运动 副旳符号和用箭头标出原动件。
四 . 举例：绘制破碎机和偏心泵旳机构运动简图。
1、绘制图示鳄式破碎机旳运动简图。
2A 1 B
3 D
C4
自由度计算：
F 3n (2 pl ph p) F 3 3 (2 4 0 0) 0 1
曲柄存在条件验证：1）杆长条件； 2）机架位置。
2、绘制图示偏心泵旳运动简图
3C 2 A1 B 4
偏心泵
自由度计算：
F 3n (2 pl ph p) F 3 3 (2 4 0 0) 0 1
数目和构件所构成旳运动副旳数目、种类 、相对位 置有关。而与构件和运动副旳详细构造、形状、剖 面尺寸以及构成构件旳零件数等无关，所以，能够 忽视与机构旳运动无关旳原因，仅考虑与机构运动 有关旳原因，用国标要求旳简朴符号和线条表达运 动副和构件，并以一定旳百分比尺绘制旳简要图形 称为机构运动简图。
2、常用运动副及构件旳表达措施
常见运动副符号旳表达: 国标GB4460－84
运动副 名称
常用运动副旳符号 运动副符号
两运动构件构成旳运动副 两构件之一为固定时旳运动副
2 转
机构运动简图及机构具有确定运动的条件
第二章机构的结构分析——机构运动简图用运动副的代表符号及国标规定的常用机构的运动简图符号和构件的表示方法，将机构的运动情况表示出来，这种简化图形就称为机构运动简图。
用运动副的代表符号及国标规定的常用机构的运动简图符号和构件的表示方法，将机构的运动情况表示出来，这种简化图形就称为机构运动简图。
●机构运动简图必须与原机械具有相同的运动特性●影响机构运动的尺寸（运动尺寸），及各构件之间的联接关系需要反映在简图上。
常用机构运动简图符号在机架上的电机齿轮齿条传动带传动圆锥齿轮传动链传动圆柱蜗杆蜗轮传动凸轮传动外啮合圆柱齿轮传动棘轮机构内啮合圆柱齿轮传动一般构件的表示方法机构运动简图应满足的条件：1.构件数目与实际相同2.运动副的性质、数目与实际相符3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。
机构示意图4.构件用1、2、3…数字表示，运动副处用大写英文字母A、B、C表示，机架用斜线表示，原动件用箭头表示。
S3123S’3θ1A CD B二、画法步骤1. 搞清该机械的实际构造和运动情况。
先定出原动件和工作部分，再把两者之间的传动部分搞清楚。
从而了解该机械由哪些构件组成，各构件之间形成了何种运动副。
2. 选择合适的投影面（多数构件的运动平面）。
3. 选择合适的比例尺，定出各运动副之间的相对位置。
L μ=实长图长4. 用简单的线条和各种运动副符号绘制简图。
例1：绘制图示偏心轮机构的运动简图。
S 3123θ1ACD B例：绘制下图机构运动简图。
小结§2-2机构运动简图问题？第二章机构的结构分析——机构具有确定运动的条件§2-3机构具有确定运动的条件问题：取运动链中某个构件为机架，其余构件在什么条件下才具有确定运动？给定一个独立运动参数：其余构件有确定位置。
四杆机构五杆机构给定一个独立运动参数：机构没有确定运动。
给定两个独立运动参数：机构有确定运动。
机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。
机构运动简图实验报告
机构运动简图实验报告机构运动简图实验报告引言：机构运动是机械工程中的重要课题，它研究的是机械结构在特定条件下的运动规律。
本次实验旨在通过绘制机构运动简图，研究机构运动的特性和规律，以及对机构运动进行分析和优化。
实验目的：1. 了解机构运动的基本概念和术语；2. 学习使用绘图工具绘制机构运动简图；3. 分析机构运动的特性和规律；4. 探索机构运动的优化方法。
实验步骤：1. 确定实验所用机构：选择一种简单的机构，如四连杆机构；2. 绘制机构运动简图：使用绘图工具，按照机构的几何尺寸和运动规律，绘制机构运动简图；3. 分析机构运动的特性和规律：观察机构运动简图，记录机构各部分的运动轨迹和相对运动关系；4. 优化机构运动：根据机构运动的特性和规律，提出改进机构的方法，并进行实验验证。
实验结果：通过实验，我们得到了四连杆机构的运动简图。
在该机构中，我们观察到四个连杆的运动轨迹以及它们之间的相对运动关系。
通过分析机构运动的特性和规律，我们发现四连杆机构在运动过程中存在一些问题，如运动不平稳、能量损耗等。
为了优化机构运动，我们可以尝试调整连杆的长度、改变连杆的材料等方法，以提高机构的运动效率和稳定性。
讨论与分析：机构运动是机械工程中的重要研究课题，它与机械设计、控制系统等领域密切相关。
通过实验我们可以深入了解机构运动的特性和规律，为机械设计和控制系统的优化提供理论基础和实践经验。
在实验过程中，我们发现机构运动的特性受到多种因素的影响，如连杆长度、材料、运动速度等。
这些因素的改变会导致机构运动的变化，因此在机械设计中需要综合考虑这些因素，以达到最优的运动效果。
此外，机构运动的优化方法也是一个重要的研究方向。
通过改变机构的结构、优化连杆的长度和材料等方式，可以提高机构的运动效率和稳定性。
在实验中，我们可以尝试不同的优化方法，比较它们的效果，并根据实验结果进行改进。
结论：通过本次实验，我们了解了机构运动的基本概念和术语，并学会了使用绘图工具绘制机构运动简图。
机构及机构运动简图
D C
4.肘板
D
C
1
17
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
思考——如图所示的破碎机应如何绘制运动简图？？
A B
E
4/15/2020
DC
FG
18
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
练习
4/15/2020
19
练习1解答
3
C23 4
2
B12
1
A14
C234
3
2
4
B12
1
4
A14
低副约束数
3×n
2 × PL
=>
F=3n-2PL-PH
高副约束数 1 × Ph
4/15/2020
21
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
实例一：铰链四杆机构
n=3 pL=4 ph=0 F=3n-2pL-ph=1
4/15/2020
22
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
实例二——颚式破碎机
2
＝-1 错！
1
实际自由度 为1，为什
么？？
存在虚约束！！
4/15/2020
32
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
虚约束定义
对机构的运动实际不起作用的约束
B 2E
C
1
4
3
A
F
D
3 2
1
A
B
4/15/2020
33
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
虚约束出现场合
两构件之间构成多个运动副时 两构件某两点之间的距离在运动过程中始终保持不变时 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时 机构中对运动不起作用的对称部分
机构运动简图测绘与分析实验
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：。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
11.1 实验目的
1 ．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。
11.2 设备和工具
1．各类典型机械的实物（如：印刷机、车窗升降
2．测绘机构运动简图的方法： （1）使被测机械缓慢运动，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）根据相联接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。
11.3 原理和方法
（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，用规定符号及 构件的联接次序（一个构件至少与二个构件 用运动副相联接）逐步画出机构示意图，然 后用数字（1、2、3……）分别标注各构件，
1．机械运动简图有什么用途？一个正确的“机 构运动简图”应能说明那些内容？ 2．绘制机构运动简图时，原动构件的位置为什 么可以任意选定？会不会影响运动简图的正确性？ 3．计算机构自由度对机构分析和设计有何意义？ 4．零件与构件的区别是什么？ 5．分析机构的级别有何意义？你对机构的组成 原理有何认识？
11.4 实验步骤
1．先在草稿纸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。 2．计算机构的自由度，并将计算结果与实际机 构对照，观察是否相符。否则应重新绘制机构 简图或重新进行计算。 3．对上述机构进行结构分析（拆分杆组、确 定机构的级别）。
11.5绘制机构运动简图示例
颚式破碎机 机构简图 O1
O2
O1－圆盘回转中心， O2－圆盘几何中心
11.5 绘制机构运动简图示例
齿轮-连杆组合机构
机构简图
11.5 绘制机构运动简图示例
差速器 机构简图
4
5 2 1 2 3
H
汽车直线运动 汽 车 转 弯
左、右两轮转速相同 左、右两轮转速不同
思考题
（5）按公式F=6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P1计算机构自 由度，注意局部自由度、复合铰和虚约束。 式中：n为活动构件数目；P1、P2、P3、P4、 P5分别为I级副、2级副、3级副、4级副和5级副。
（6）除去原动件（原动件和机架）、去除虚约束、 注意复合铰链中回转副的数目、高副低代后，观 察经整理后的机构运动简图中有无IV级或III级基 本杆组，若没有，则按II级基本杆线的5种形式将 机构拆分。最后根据所含基本杆组的最高级别确 定机构的级别。
用英文字母A、B、C……分别标注各运动副。
11.3 原理和方法
（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:
构件AB实际长度 l AB (米) l 图中表示该构件的长度 AB(毫米)
11.3 原理和方法
机构、牛头刨床、插齿机、缝纫机头等）；
2．各类典型机械的模型（如：内燃机、油泵等）；
3．钢皮尺，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）。
11.3 原理和方法
1. 撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造， 用简单的线条和符号来表示相应的构件和 运动副，绘制出能表明机构传动原理和运 动特性简单图形—机构运动简图。