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機械原理實驗指導書 實驗一 機構(gòu)運動簡圖測繪與分析實驗 一、實驗目的 1．根據(jù)機構(gòu)模型，掌握正確繪制平面機構(gòu)運動簡圖的方法和技能。 2．驗證和鞏固機構(gòu)自由度的計算，進一步理解機構(gòu)自由度的概念。 3．應用機構(gòu)自由度的計算方法，分析平面機構(gòu)運動的確定性。 4．掌握平面機構(gòu)的組成原理，能夠?qū)ζ矫鏅C構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析。 二、實驗設(shè)備 1、機構(gòu)模型（鉚釘機構(gòu)B1、簡易沖床B2、裝訂機機構(gòu)B3、鄂式破碎機B4、步進輸送機B5、假肢膝關(guān)節(jié)機構(gòu)B6、機械手腕部機構(gòu)B7、拋光機B8、牛頭刨床B9、制動機構(gòu)B10等）； 2．所用工具：鋼板尺、游標卡尺、三角板、鉛筆、圓規(guī)、橡皮、紙（除鋼板尺和游標卡尺外，其余學生自備）。 三、實驗內(nèi)容 1. 選擇5種機構(gòu)模型進行測量，繪制機構(gòu)運動簡圖； 2. 計算機構(gòu)自由度，并注明其活動構(gòu)件數(shù)、低副數(shù)、高副數(shù)，然后代入公式進行計算。 3．對所選擇的機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析，確定機構(gòu)的級別。 四、實驗原理、方法和手段 在對現(xiàn)有機械設(shè)備進行分析或設(shè)計新的機械設(shè)備時，都需要運用其機構(gòu)運動簡圖。而機構(gòu)各部分的運動是由其原動件的運動規(guī)律、該機構(gòu)中各運動副的數(shù)目、類型，運動副相對位置和構(gòu)件的數(shù)目來確定的，而與構(gòu)件的外形、斷面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及運動副的具體構(gòu)造等無關(guān)。所以，只要根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸，按一定的比例尺定出各運動副的位置，就可以用運動副的代表符號和簡單的線條把機構(gòu)的運動簡圖畫出來。 常用符號見下表： 1、機構(gòu)運動簡圖的概念 拋開構(gòu)件的復雜外形和運動副的具體結(jié)構(gòu)，利用簡單的線條和規(guī)定的符號來代表每一個構(gòu)件和運動副，并按一定的比例將機構(gòu)的運動特征表達出來的簡單圖形稱為機構(gòu)運動簡圖。機構(gòu)運動簡圖與原機構(gòu)具有完全相同的運動特性，因而可以根據(jù)該圖對機構(gòu)進行運動分析和動力分析。 2、測繪方法 （1）分析運動情況。繪制機構(gòu)運動簡圖時，首先要把該機器或模型的實際構(gòu)造和運動情況搞清楚。為此，先應確定出原動件和從動件，再使被測機器或模型緩慢運動，然后按照運動的傳遞路線，把原動件和從動件之間的各構(gòu)件的運動情況觀察清楚，尤其應注意有微小運動的構(gòu)件，分清各構(gòu)件間的接觸情況及相對運動的性質(zhì)，從而確定組成機構(gòu)的運動構(gòu)件數(shù)目、聯(lián)接次序和運動副數(shù)目、種類等。 （2）選擇投影面。投影面的選擇應以能簡單清楚地把機構(gòu)運動情況正確地表達出來為原則。一般應先確定機構(gòu)原動件的位置，原則是選擇機構(gòu)中的每一構(gòu)件均能清楚地表達出來的最佳位置（避免構(gòu)件間的交叉和重疊），然后將機構(gòu)投影到與多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的平面上。必要時可就機器的不同部分選擇兩個或兩個以上的投影面，應盡量減少投影面。 （3）選擇適當?shù)谋壤?。在確定了原動件和投影面以后，就可以測量機構(gòu)的運動尺寸，按照一定的比例尺畫出各構(gòu)件和各運動副之間的相對位置。比例尺： μL＝實際長度LAB（m）／圖示長度AB(mm)。 五、實驗步驟 1．先了解測繪的機械實物或模型的名稱、用途和結(jié)構(gòu)，并找出它的機架、原動構(gòu)件和活動構(gòu)件數(shù)目。 2．緩慢驅(qū)動被測的機器或機構(gòu)模型，從原動件開始，根據(jù)運動傳遞路線，仔細觀察相聯(lián)接兩零件間是否有相對運動，特別要注意那些運動很微小的構(gòu)件，認清機架，原動件和從動件，弄清機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)目。 3．分析各構(gòu)件之間相對運動的性質(zhì)，確定各運動副的類型、運動副的數(shù)目。根據(jù)運動傳遞的順序，仔細分析相互連接兩構(gòu)件間的接觸方式及相對運動形式，確定運動副類型和數(shù)目。 4．合理選擇機構(gòu)運動簡圖的投影面。要以清楚地把機構(gòu)的運動情況正確地表達出來為原則。一般選擇與機構(gòu)中多數(shù)構(gòu)件的運動平面平行的平面為投影面。 5．繪制機構(gòu)運動簡圖的草圖。首先將原動件轉(zhuǎn)到適當?shù)奈恢茫ū荛_構(gòu)件之間重合），大致定出各運動副之間的相對位置，在草稿紙上，用規(guī)定的符號畫出運動副，并用線條連接起來，然后用數(shù)字1、2、3……及字母A、B、C……分別標注相應的構(gòu)件和運動副，并用箭頭表示原動件的運動方向和運動形式，量出機構(gòu)對應運動副間的尺寸，再將草圖按比例畫入實驗報告中。 6．計算自由度，并與實際機構(gòu)對照，觀察原動件數(shù)與自由度是否相等。計算公式： 7．分析機構(gòu)運動的確定性。將前面計算的機構(gòu)自由度與實際機構(gòu)的自由度相對照，若與實際相符，則機構(gòu)具有確定的運動；若與實際情況不符，要找出原因及時改正。 在實驗報告紙上用三角板和圓規(guī)，將上述草圖按選定的長度比例尺，在實驗報告上繪制正式的機構(gòu)運動簡圖，計算機構(gòu)的自由度。 8．對機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析，并判斷機械的級別。 9．舉例繪制如圖2-1(a)所示的小型壓力機的機構(gòu)運動簡圖。 解：該小型壓力機的工作原理是電機帶動偏心輪1′作順時針轉(zhuǎn)動，通過構(gòu)件2、3將主運動傳給構(gòu)件4；同時另一路運動自與偏心輪1′固聯(lián)的齒輪1輸出，經(jīng)齒輪8及與其固聯(lián)的槽型凸輪8′，傳遞給構(gòu)件4；兩路運動經(jīng)構(gòu)件4合成，由滑塊6帶動壓頭7作上下移動，實現(xiàn)沖壓工藝動作。顯然該壓力機的機架是構(gòu)件0，原動件為組件1-1′，其他為從動件。 仔細觀察各連接構(gòu)件之間的相對運動特點后可知，構(gòu)件0和1(1′)、1′和2、2和3、3和4、4和5、6和7及0和8(8′)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動副；而構(gòu)件0和3、4和6及0和7間構(gòu)成移動副；高副為1和8、8′和5之間形成。 圖2-1(a) 圖2-1(b) 選定視圖投影面及比例尺=0.001m/mm，順序確定轉(zhuǎn)動副A、H和移動副導路D、M的位置，根據(jù)原動件1′的位置及各桿長等繪出轉(zhuǎn)動副B、C、E、F、J的位置按規(guī)定符號繪出各運動副(包括高副G、N)及各構(gòu)件等，最后得到該壓力機的機構(gòu)運動簡圖，如圖2-1(b)所示。 由上述分析可知，該機構(gòu)活動桿件數(shù)為8，轉(zhuǎn)動副數(shù)為7，移動副數(shù)為3，高副為2。但構(gòu)件4與凸輪8′之間以滾子5實現(xiàn)滾動接觸，故此處引進了一個局部自由度，應排除(即設(shè)想將滾子與構(gòu)件4焊成一體)。這樣n=7；PL=9；PH=2；計算自由度得 。 六、思考題 1．一張正確的機構(gòu)運動簡圖應包括哪些必要的內(nèi)容？ 2．繪制機構(gòu)運動簡圖時，原動件的位置能否任意選定？會不會影響運動簡圖的正確性？ 3．機構(gòu)自由度大于或小于原動件數(shù)時會產(chǎn)生什么結(jié)果？ 七、實驗報告 平面機構(gòu)運動簡圖的測繪與分析實驗報告 實驗名稱 日期 班　級 姓名 學號 指導教師 成績 一、實驗預習 常用運動副、構(gòu)件的表示法（舉三個例子）。 二、測繪結(jié)果及分析 編號 1 機構(gòu)名稱 比例尺(m/mm) 機構(gòu)運動簡圖 自由度計算 判斷原動件數(shù)及是否有確定運動 F=3n-2PL-PH= 編號 2 機構(gòu)名稱 比例尺(m/mm) 機構(gòu)運動簡圖 自由度計算 判斷原動件數(shù)及是否有確定運動 F=3n-2PL-PH= 編號 3 機構(gòu)名稱 比例尺(m/mm) 機構(gòu)運動簡圖 自由度計算 判斷原動件數(shù)及是否有確定運動 F=3n-2PL-PH= 編號 4 機構(gòu)名稱 比例尺(m/mm) 機構(gòu)運動簡圖 自由度計算 判斷原動件數(shù)及是否有確定運動 F=3n-2PL-PH= 編號 5 機構(gòu)名稱 比例尺(m/mm) 機構(gòu)運動簡圖 自由度計算 判斷原動件數(shù)及是否有確定運動 F=3n-2PL-PH= 三、思考題討論 - 6 -