機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪與分析實(shí)驗(yàn)

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機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 實(shí)驗(yàn)一 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪與分析實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．根據(jù)機(jī)構(gòu)模型，掌握正確繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法和技能。 2．驗(yàn)證和鞏固機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算，進(jìn)一步理解機(jī)構(gòu)自由度的概念。 3．應(yīng)用機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法，分析平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性。 4．掌握平面機(jī)構(gòu)的組成原理，能夠?qū)ζ矫鏅C(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、機(jī)構(gòu)模型（鉚釘機(jī)構(gòu)B1、簡(jiǎn)易沖床B2、裝訂機(jī)機(jī)構(gòu)B3、鄂式破碎機(jī)B4、步進(jìn)輸送機(jī)B5、假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)B6、機(jī)械手腕部機(jī)構(gòu)B7、拋光機(jī)B8、牛頭刨床B9、制動(dòng)機(jī)構(gòu)B10等）； 2．所用工具：鋼板尺、游標(biāo)卡尺、三角板、鉛筆、圓規(guī)、橡皮、紙（除鋼板尺和游標(biāo)卡尺外，其余學(xué)生自備）。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 選擇5種機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行測(cè)量，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖； 2. 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，并注明其活動(dòng)構(gòu)件數(shù)、低副數(shù)、高副數(shù)，然后代入公式進(jìn)行計(jì)算。 3．對(duì)所選擇的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。 四、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段 在對(duì)現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)新的機(jī)械設(shè)備時(shí)，都需要運(yùn)用其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。而機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動(dòng)是由其原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、該機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目、類(lèi)型，運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置和構(gòu)件的數(shù)目來(lái)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(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造等無(wú)關(guān)。所以，只要根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，就可以用運(yùn)動(dòng)副的代表符號(hào)和簡(jiǎn)單的線條把機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖畫(huà)出來(lái)。 常用符號(hào)見(jiàn)下表： 1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念 拋開(kāi)構(gòu)件的復(fù)雜外形和運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)，利用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)來(lái)代表每一個(gè)構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征表達(dá)出來(lái)的簡(jiǎn)單圖形稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與原機(jī)構(gòu)具有完全相同的運(yùn)動(dòng)特性，因而可以根據(jù)該圖對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析。 2、測(cè)繪方法 （1）分析運(yùn)動(dòng)情況。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，首先要把該機(jī)器或模型的實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況搞清楚。為此，先應(yīng)確定出原動(dòng)件和從動(dòng)件，再使被測(cè)機(jī)器或模型緩慢運(yùn)動(dòng)，然后按照運(yùn)動(dòng)的傳遞路線，把原動(dòng)件和從動(dòng)件之間的各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況觀察清楚，尤其應(yīng)注意有微小運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，分清各構(gòu)件間的接觸情況及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，從而確定組成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、聯(lián)接次序和運(yùn)動(dòng)副數(shù)目、種類(lèi)等。 （2）選擇投影面。投影面的選擇應(yīng)以能簡(jiǎn)單清楚地把機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況正確地表達(dá)出來(lái)為原則。一般應(yīng)先確定機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的位置，原則是選擇機(jī)構(gòu)中的每一構(gòu)件均能清楚地表達(dá)出來(lái)的最佳位置（避免構(gòu)件間的交叉和重疊），然后將機(jī)構(gòu)投影到與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的平面上。必要時(shí)可就機(jī)器的不同部分選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的投影面，應(yīng)盡量減少投影面。 （3）選擇適當(dāng)?shù)谋壤?。在確定了原動(dòng)件和投影面以后，就可以測(cè)量機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按照一定的比例尺畫(huà)出各構(gòu)件和各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置。比例尺： μL＝實(shí)際長(zhǎng)度LAB（m）／圖示長(zhǎng)度AB(mm)。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1．先了解測(cè)繪的機(jī)械實(shí)物或模型的名稱(chēng)、用途和結(jié)構(gòu)，并找出它的機(jī)架、原動(dòng)構(gòu)件和活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目。 2．緩慢驅(qū)動(dòng)被測(cè)的機(jī)器或機(jī)構(gòu)模型，從原動(dòng)件開(kāi)始，根據(jù)運(yùn)動(dòng)傳遞路線，仔細(xì)觀察相聯(lián)接兩零件間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，特別要注意那些運(yùn)動(dòng)很微小的構(gòu)件，認(rèn)清機(jī)架，原動(dòng)件和從動(dòng)件，弄清機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目。 3．分析各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定各運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型、運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目。根據(jù)運(yùn)動(dòng)傳遞的順序，仔細(xì)分析相互連接兩構(gòu)件間的接觸方式及相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，確定運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型和數(shù)目。 4．合理選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的投影面。要以清楚地把機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況正確地表達(dá)出來(lái)為原則。一般選擇與機(jī)構(gòu)中多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面平行的平面為投影面。 5．繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的草圖。首先將原動(dòng)件轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)奈恢茫ū荛_(kāi)構(gòu)件之間重合），大致定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，在草稿紙上，用規(guī)定的符號(hào)畫(huà)出運(yùn)動(dòng)副，并用線條連接起來(lái)，然后用數(shù)字1、2、3……及字母A、B、C……分別標(biāo)注相應(yīng)的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并用箭頭表示原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)形式，量出機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)副間的尺寸，再將草圖按比例畫(huà)入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。 6．計(jì)算自由度，并與實(shí)際機(jī)構(gòu)對(duì)照，觀察原動(dòng)件數(shù)與自由度是否相等。計(jì)算公式： 7．分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性。將前面計(jì)算的機(jī)構(gòu)自由度與實(shí)際機(jī)構(gòu)的自由度相對(duì)照，若與實(shí)際相符，則機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)；若與實(shí)際情況不符，要找出原因及時(shí)改正。 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上用三角板和圓規(guī)，將上述草圖按選定的長(zhǎng)度比例尺，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上繪制正式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。 8．對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并判斷機(jī)械的級(jí)別。 9．舉例繪制如圖2-1(a)所示的小型壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 解：該小型壓力機(jī)的工作原理是電機(jī)帶動(dòng)偏心輪1′作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)構(gòu)件2、3將主運(yùn)動(dòng)傳給構(gòu)件4；同時(shí)另一路運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)經(jīng)構(gòu)件4合成，由滑塊6帶動(dòng)壓頭7作上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖壓工藝動(dòng)作。顯然該壓力機(jī)的機(jī)架是構(gòu)件0，原動(dòng)件為組件1-1′，其他為從動(dòng)件。 仔細(xì)觀察各連接構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)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(dòng)副；而構(gòu)件0和3、4和6及0和7間構(gòu)成移動(dòng)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(dòng)副A、H和移動(dòng)副導(dǎo)路D、M的位置，根據(jù)原動(dòng)件1′的位置及各桿長(zhǎng)等繪出轉(zhuǎn)動(dòng)副B、C、E、F、J的位置按規(guī)定符號(hào)繪出各運(yùn)動(dòng)副(包括高副G、N)及各構(gòu)件等，最后得到該壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖2-1(b)所示。 由上述分析可知，該機(jī)構(gòu)活動(dòng)桿件數(shù)為8，轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為7，移動(dòng)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(shí)現(xiàn)滾動(dòng)接觸，故此處引進(jìn)了一個(gè)局部自由度，應(yīng)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(jì)算自由度得 。 六、思考題 1．一張正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)包括哪些必要的內(nèi)容？ 2．繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，原動(dòng)件的位置能否任意選定？會(huì)不會(huì)影響運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的正確性？ 3．機(jī)構(gòu)自由度大于或小于原動(dòng)件數(shù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？ 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪與分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng) 日期 班　級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 成績(jī) 一、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí) 常用運(yùn)動(dòng)副、構(gòu)件的表示法（舉三個(gè)例子）。 二、測(cè)繪結(jié)果及分析 編號(hào) 1 機(jī)構(gòu)名稱(chēng) 比例尺(m/mm) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 自由度計(jì)算 判斷原動(dòng)件數(shù)及是否有確定運(yùn)動(dòng) F=3n-2PL-PH= 編號(hào) 2 機(jī)構(gòu)名稱(chēng) 比例尺(m/mm) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 自由度計(jì)算 判斷原動(dòng)件數(shù)及是否有確定運(yùn)動(dòng) F=3n-2PL-PH= 編號(hào) 3 機(jī)構(gòu)名稱(chēng) 比例尺(m/mm) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 自由度計(jì)算 判斷原動(dòng)件數(shù)及是否有確定運(yùn)動(dòng) F=3n-2PL-PH= 編號(hào) 4 機(jī)構(gòu)名稱(chēng) 比例尺(m/mm) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 自由度計(jì)算 判斷原動(dòng)件數(shù)及是否有確定運(yùn)動(dòng) F=3n-2PL-PH= 編號(hào) 5 機(jī)構(gòu)名稱(chēng) 比例尺(m/mm) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 自由度計(jì)算 判斷原動(dòng)件數(shù)及是否有確定運(yùn)動(dòng) F=3n-2PL-PH= 三、思考題討論 - 6 -