知识要求：

1．了解运动副、高副、低副等概念；

2．熟悉机构运动简图的定义；

3．掌握机构运动简图的绘制步骤及方法。

技能要求：

1．能分析常用机构的运动过程；

2．能绘制常用机构的运动简图。

在机械分析、设计过程中，需要对机械结构进行清晰的表达，一般采用机构运动简图或示意图的方式对机械进行结构及运动分析。那么什么是机构运动简图？如何绘制机构运动简图呢？本任务将详细介绍相关内容。

1．运动副

机构是由具有确定相对运动的若干构件组成的。组成机构的相邻两构件之间必定以一定的方式连接起来并实现确定的相对运动。这种两个构件之间的可动连接称为运动副。本书主要分析平面机构中的运动副，即平面运动副。构件组成运动副后，其独立运动将受到限制。例如，图1－5中脚踏板与机架之间形成的转动连接就是运动副，此时，脚踏板仅能绕机架做相对转动。

2．运动副的分类

运动副中两构件接触形式不外乎点、线、面三种，根据运动副接触形式不同，通常将运动副分为低副和高副。两构件通过面接触形成的运动副称为低副，按两构件间相对运动形式不同，还可将低副分为转动副和移动副。如图1－16（a）所示，两个构件铰接成运动副后，两构件仅能绕轴在X－Y平面内做相对转动，这种运动副称为转动副。如图1－16（b）所示，将构件1与构件2连接后，两构件就只能沿X轴轴线方向做相对移动，这种运动副称为移动副。我们日常所见的门窗活叶、折叠椅等构成的运动副均为转动副，推拉门、导轨式抽屉、车床刀架与导轨构成的运动副均为移动副。

图1－16　运动副的类型

两构件通过点或线接触形成的运动副称为高副。如图1－17（a）中齿轮1与齿轮2、图1－17（b）中凸轮与从动件、图1－17（c）中火车轮与钢轨分别在接触点A处形成高副。

图1－17　平面高副
（a）齿轮1与齿轮2；（b）凸轮1与从动件2；（c）火车轮2与钢轨1

此外，机械结构中常用的运动副还有如图1－18（a）所示的球面副和图1－18（b）所示的螺旋副，它们都属于空间运动副，即两构件的相对运动为空间运动。空间运动副已超出本书讨论范围，故在此不再赘述。

图1－18　空间运动副
（a）球面副；（b）螺旋副

1．平面机构构件的分类

构件是机构中具有独立运动的单元体，是组成机构的基本要素。根据构件在机构中运动情况的不同，可将其分为三类。

（1）机架

将机构中被固定的构件称为机架，任何一个机构中必定只有一个构件为机架。

（2）原动件

将机构中运动规律已知的活动构件称为原动件，通常是驱动力所作用的构件（图中用箭头表示的构件）。

（3）从动件

将机构中除原动件和机架以外的所有构件称为从动件，其运动规律取决于原动件的运动规律和机构的组成情况。

2．平面机构运动简图及机构示意图(www.daowen.com)

在研究机构运动特性时，为了使问题简化，通常只考虑与运动有关的运动副的数目、类型及相对位置，不考虑构件与运动副的实际结构和材料等与运动无关的因素。用简单线条与规定符号表示构件和运动副的类型，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表示机构组成和各构件间运动关系的简单图形，称为平面机构运动简图。机构运动简图保持了其实际机构的运动特征，其简明地表达了实际机构的运动情况。

机构示意图是指为了表示机构的结构组成及运动原理而不严格按比例绘制的机构运动简图，是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特征。

常用构件和运动副的简图符号在国家标准GB／T4460—2013中已有规定，表1－1给出了最常用的构件和运动副的简图符号，可供参考。

表1－1　构件和运动副的简图符号

3．平面机构运动简图的绘制

在绘制机构运动简图时，首先必须分析该机构的实际结构和运动情况，分清机构中的主动件（输入构件）及从动件；然后从主动件（输入构件）开始，顺着运动传递路线，仔细分析各构件之间的相对运动情况，从而确定组成该机构的构件数、运动副数及性质。在此基础上按一定的比例及特定的构件和运动副符号，正确绘制出机构运动简图。绘制时应撇开与运动无关的构件的复杂外形和运动副的具体构造。同时应当注意，绘制机构运动简图时，原动件的位置选择不同，所绘制的机构运动简图的图形也不同。当原动件的位置选择不恰当时，构件会相互重叠或交叉，使图形不易辨认。为了清楚表达各构件间的相互关系，绘图时应选择合适的原动件位置。

绘制平面机构运动简图可按以下步骤进行。

1）观察机构的运动情况，分析机构的具体组成，确定机架、原动件和从动件（类型和数目）。

2）由原动件开始，根据相连两构件间的相对运动性质和运动副元素情况，确定运动副的类型和数目。

3）根据机构实际尺寸和图纸大小确定适当的长度比例尺μ1，按照各运动副间的距离和相对位置，以与机构中大多数构件的运动平面平行的平面为投影面，用规定的线条和符号绘图。

4）选择一个恰当的原动件位置，用规定的符号和线条绘制成简图（从原动件开始画）。

［例1－2］试绘制图1－5所示的缝纫机脚踏板机构运动简图。

解：1）分析机构的组成和运动，找出机架、主动件与从动件。

由图1－5所示可知，该机构由4个构件组成。缝纫机体为机架，脚踏板为主动件，连杆与曲轴为从动件。

2）从主动件开始，按照运动传递的顺序，分析各构件之间相对运动的性质和接触情况，确定构件数目及运动副类型和数目。

脚踏板与连杆、连杆与曲轴、曲轴与机架、机架与脚踏板分别组成转动副，共有4个转动副。

3）合理选择视图平面。该机构为平面机构，故选择与各构件运动平面相平行的平面为视图平面。

4）选择合适的比例尺μ1。

5）按比例定出各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘制机构运动简图，如图1－19所示。标注构件符号、转动副代号，用箭头表示原动件运动。

图1－19　缝纫机脚踏板机构运动简图

根据所学知识，完成以下两个任务。

1）绘制图1－14所示单缸内燃机主体结构机构运动简图。

2）绘制图1－15所示颚式破碎机主体结构的机构运动简图。

1．什么是运动副？运动副的作用是什么？运动副分为哪几类？

2．什么是平面机构运动简图？什么是机构示意图？