機構運動簡圖

用簡單的線條和符號來代表構件和運動副，並按一定比例表示各運動副的相對位置，用以說明機構各構件間相對運動關係的簡單圖形，稱為機構運動簡圖。

它與原機構有完全相當的運動，可以準確地表達機構的組成和傳動情況，可以作為研究分析機構運動與受力的依據和設計新機構的參考資料。不按尺寸比例，只表明機構運動情況，也無須求出運動參數數值。

基本介紹

• 中文名：機構運動簡圖
• 外文名：skeleton of mechanism
• 用途：反映構件之間連線關係、運動關係
• 套用課程：機械原理、機械設計基礎

術語簡介

由實際機構畫出機構運動簡圖是反映運動本質的，由具體到抽象的過程，要求能準確無誤表達原來機構的運動特點，完整地繪製出與運動有關的因素。

平面機構運動簡圖

機構運動簡圖一定要按比例尺繪製，否則只能稱之為機構示意圖。機構運動簡圖比例尺是實物尺寸（m）比上圖紙尺寸（mm），單位是m/mm，機械製圖比例尺是圖紙尺寸（mm）比上實物尺寸（mm），無單位。

常用機構運動簡圖的符號見GB 4460-84規定。

繪製過程

繪製目的

為了正確繪製機構運動簡圖，首先要明白繪製機構運動簡圖的目的。

繪製機構運動簡圖的目的：

平面機構運動簡圖

其目的就是將那些與機構運動無關的外部形態，如構件的截面尺寸、組成構件的零件數目和運動副的具體結構等撇開，而把決定機構運動性質的本質上的東西，如運動副的數目、類型、相對位置及某些尺寸等抽象出來，清晰地表示出機械的組成、機構運動傳遞關係，以便於對機械進行運動和動力分析。

繪製方法

採用“順藤摸瓜法”。先對機構的結構及運動形式進行分析，研究機構是怎樣組成的，各個構件又是怎樣運動的，既從主動件開始順次觀察各“藤”一一構件的運動及其結構和形狀，其次確定構件之間的連線方式即各“瓜”一一運動副類型和數目。

然後選擇恰當的投影面，一般選擇機構中多數構件的運動平面為投影面，必要時也可以就機械的不同部分選擇兩個或兩個以上的投影面，再展開到同一圖面上。

平面機構運動簡圖

原動件的位置可以任意選定(避免構件之間互相重疊或交叉，否則會使圖形不易辨認)，其他構件與其相對位置就自然確定了。使用測量工具測量出機構的基本參數，並採用同一比例尺依構件的聯接次序逐步畫出機構運動簡圖。圖中由機架開始，沿著主動件依次用數字標註構件，用字母分別標註各運動副，同時用箭頭標明主動件的運動方向。

其基本步驟和要求是： 確定機械的原動部分和工作部分以及各自的動力和運動的傳遞路線；確定該機械的構件數目以及所構成的運動副的形式和數目；準確判斷各構件間的相對運動；量取構件上只與運動有關的尺寸；選取最能清楚地表達多數構件的運動平面作為簡圖的視圖平面，必要時也選擇多個視圖平面將某些不足以清楚地表達構件運動，進行軸線轉移另繪局部簡圖；選取適當的比例尺並定出各運動副之間的相對位置；表示轉動副的小圓，其圓心必須與相對迴轉軸線重合；表示移動副的滑塊、導桿或導槽，其導路必須和相對移動的方向一致；表示平面高副的曲線，其曲率中心的位置必須與構件的實際輪廓相符;最後，以簡單的線條和各種運動副的符號，畫出機構運動簡圖。

檢查方法

在畫完機構運動簡圖之後，需要檢查一下是否符合“三個一樣”“一個相等”的原則： 即“實物中的構件數、運動副類型與數目、運動學尺寸”要與“簡圖”中的一樣，“原動件數”與“自由度數”要相等。

繪製要求

(1)機構運動簡圖和機械製圖中的裝配示意圖是有本質區別的。首先，兩者在表達內容上雖有共同點，都表達機構的工作原理和傳動關係，但機構運動簡圖比裝配示意圖要簡潔、清楚。

牛頭刨床的機構運動簡圖

此外，裝配示意圖主要表達零件間的裝配關係，其表達的基本對象是零件；而機構運動簡圖主要表達機構的運動情況，表達的基本對象是構件。其次表達的方法不同，裝配示意圖對一般零件需要用簡單的線條畫出零件的大致輪廓，對軸承等需要用示意畫法表達實際結構，而機構運動簡圖一概不考慮構件的形狀，以及構件和運動副的實際結構。

(2)機構運動簡圖一定要畫得簡單、明了。為此必須拋開一切與機構運動無關的因素，如構件的外形、斷面尺寸、構件和運動副的具體結構等。而僅僅用規定的符號表示運動副的類型，用簡單的線條表示構件。因此，學畫機構運動簡圖必須熟悉常用的運動副符號及構件的表示方法。

(3)機構運動簡圖與它所表達的實際機構具有完全相同的運動特性。它不僅可以簡明地表達出機構的運動情況，而且還可以根據它用圖解法對機構進行運動分析和動力分析。當繪圖的目的是後者時，凡與運動有關的尺寸如構件上兩個轉動副之間的距離，移動副導路的位置，凸輪的輪廊曲線、齒輪的節圓直徑等，都必須按比例準確畫出。在簡圖上應往明繪圖的尺寸比例尺，並將運動特徵尺寸直接標往在簡圖上或列表說明。

常見問題

( 1) 基本概念不清晰

機構運動簡圖測繪實驗進行機構綜合分析時，為了能詳細地表達機構的運動特徵，不描述機器實際複雜的外形和運動副的具體機械結構，而是採用簡單直觀的線條和符號來代表構件及運動副。

繪製的時候，選用適當的比例尺，測量各運動副之間的尺寸，並畫出相應的機構運動簡圖。不能參照實驗模型的外形進行“素描”。

曲柄搖桿機構

例如，要畫一個簡單的油泵模型，該機構的名稱是曲柄搖桿機構，正確的機構簡圖如圖中（a）。但錯誤會畫成圖中（b）。

將搖桿繪製成弧形的原因是實物模型的搖桿是彎曲的。說明在繪製機構運動簡圖時，概念上不是很清晰和明確。沒有理解物件的形狀及運動副的具體構造可以忽略，而必須使用規定的運動副符號來代替。同時，原動件必須用箭頭符號標註出的原則。

( 2) 對演化機構認識不夠深入

比如說偏心輪機構實際上是鉸鏈四桿機構的一種演化，很多人對著轉動副的針對模型卻無從下手，因為中心不容易觀察，拿著模型無處下手。錯誤的畫法如圖（b）。

偏心輪機構

正確的做法是：首先按運動傳遞的順序，從原動件開始畫出迴轉付中心與機架相聯接，然後，畫出幾何中心與迴轉中心相聯接並測量各段長度，繪製出圖 ( a) 所示的示意圖。最後按比例尺將各段長度描述就是機構運動簡圖了。

套用與意義

機構運動簡圖符號是經過幾百年機械工程實踐逐步發展起來的重要符號語言，是進行抽象思維、實現思維具體的工具”。藉助這些符號，設計者可以準確描述人類社會對機器的需求，構思出實現預定運動的概念設計方案(機構運動簡圖)。

按所需運動功能要求、由組成機器的要素綜合得到的機構運動簡圖，清晰地描述了機器的概念結構及各組成部分之間的相互關係，確定了各構件之間的連線形式和相對運動。利用機構運動簡圖在計算機上仿真，可以實現運動軌跡的再現，用以檢驗機器預定運動功能的實現。

藉助機構運動簡圖，人們可以建立機器系統的力學一數學模型，分析其運動、動力特性，求解作用在各組成構件上的力，為進一步選擇零件的材料及其承載能力設計奠定基礎。