【知识目标】

1.各种运动副、构件和机构的表示符号。

2.机构自由度概念、机构自由度的计算公式。

【技能目标】

1.能依据实际机械和机构模型,绘制其机构运动简图。

2.能根据绘制的机构运动简图,正确计算该机构的自由度。

2.1.1　实验设备

①各种机构模型。

②钢尺、绘图工具。

2.1.2　实验内容

①绘制机构模型的运动简图。

②测量各运动副之间的尺寸。

③计算机构的自由度,并判定运动的确定性。

2.1.3　实验原理

(1)机构运动简图的作用

在对现有机械进行分析或设计新的机械时,都需要绘制其机构运动简图。由于机构各部分的运动是由其原动件的运动规律、机构中各运动副的类型和机构的运动尺寸来决定的,而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目和联接方式无关。因此,只需要根据机构的运动尺寸,按一定的比例定出各运动副的位置,就可用运动副及常用机构运动简图的代表符号和一般构件的表示方法将机构的运动传递情况表示出来。机构运动简图使了解机械的组成及对机械进行运动和动力分析变得十分简便。

(2)常用符号

1)常用运动副符号

为了便于表示运动副和绘制机构运动简图,运动副常用简单的图形符号来表示(见GB/T 4460—2013),表2.1 和表2.2 为常用运动副和机构简图符号。

表2.1　常用运动副符号

2)常用机构运动简图符号

表2.2　常用机构运动简图符号

续表

3)一般构件的表示方法

一般构件的表示方法见表2.3。

表2.3　一般构件的表示方法(www.daowen.com)

续表

(3)平面机构的自由度计算

1)自由度计算公式

自由度计算公式为

式中　n——活动构件数目;

Pl——低副数目;

Ph——高副数目;

P′——虚约束数目;

F′——局部自由度数目。

2)计算自由度的注意事项

①正确计算运动副数目。

②正确计算局部自由度。

③正确计算虚约束。

2.1.4　实验步骤

①缓慢转动被测绘机构的模型,从机构的主动件开始,顺着运动传递的路线仔细观察各构件的运动情况。

②确定机架、活动构件及其数目。

③仔细观察,并判别各直接接触构件之间的接触情况及其相对运动性质,确定运动副的类别和数目。

④从主动件开始,按照规定的符号和连接顺序逐步绘制机构运动简图的草图。其中,各构件用数字1,2,3,…标注,各运动副用字母A,B,C,…标注。

⑤计算机构的自由度,并判定机构是否有确定的运动。

⑥测量机构中与运动有关的尺寸,并选取适当的比例尺绘制机构的运动简图。

2.1.5　思考题

①机构运动简图主要有什么用途?

②机构自由度对机构的分析和设计有何意义?

③零件与构件有什么区别?