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1、實驗一 機構(gòu)運動簡圖測繪與分析實驗
一、實驗?zāi)康?
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(yīng)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(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)。
2、
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
3、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(fù)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(dá)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(yīng)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(yīng)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
4、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(yīng)以能簡單清楚地把機構(gòu)運動情況正確地表達(dá)出來為原則。一般應(yīng)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(dá)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(yīng)盡量減少投影面。
(3)選擇適當(dāng)?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、
5、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(xì)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(rèn)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(xì)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(dá)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。
6、5.繪制機構(gòu)運動簡圖的草圖。首先將原動件轉(zhuǎn)到適當(dāng)?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(biāo)注相應(yīng)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(yīng)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
7、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(xì)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
8、、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(dǎo)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
9、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(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;計算自由度得
。
六、思考題
1.一張正確的機構(gòu)運動簡圖應(yīng)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(xué)號
指導(dǎo)教師
成績
一、實驗預(yù)習(xí)
常用運動副、構(gòu)件的表示法(舉三個例子)。
二、
10、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