2.2　机构的运动简图

如前所述，机构是由许多构件通过运动副连接而成的。实际上，机构中各个从动件的运动与主动件的运动规律、运动副以及机构的尺寸有关，虽然机构及其构件的外形和结构都比较复杂，但是其中有些外形、结构和尺寸等因素与机构的运动无关。在分析和研究机构的运动时，为了使问题简化，可以不考虑与运动无关的因素，用规定的符号和简单的线条表示运动副和构件，并按一定的比例表示各运动副之间的相对位置，绘制机构的简单图形。这种能够准确表示机构的组成和各个构件之间的相对运动关系的简单图形称为平面机构运动简图。

平面机构运动简图不仅能够简单明确地反映出机构中各个构件之间的相对运动关系，表达机构的运动特性，而且还可以对机构进行运动分析和受力分析。因此，平面机构运动简图作为一种工程语言，是进行机构分析和设计的基础。

在实践中，有时只需要表明机构中运动的传递情况和构造特征，而不要求研究机构的真实运动情况，此时不必严格按比例确定机构中运动副的相对位置，由此而得到的图形称为机构简图或机构示意图。

机构运动简图：用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。它与原机械具有完全相同的运动特性。

机构示意图：为了表明机械的组成状况和结构特征，不严格按比例绘制的简图。

作用：①表示机构的结构和运动情况。

　　　②作为运动分析和动力分析以及判断是否是创新机构的依据。

机构运动简图应满足的条件：

①构件数目与实际相同。

②运动副的性质、数目与实际相符。

③运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。

2.2.1　运动副的表示方法

在平面机构运动简图中，运动副的表示取决于运动副的类型。

1.低副

转动副用一个小圆圈“°”表示，其圆心代表相对转动的轴线，如图2.6a所示，图中在代表机架的构件上画有短斜线。图2.6b是两个构件组成移动副的表示方法，移动副的导路方向必须与相对移动方向一致，图中画有短斜线的构件表示机架。

2.高副

高副用曲线来表示，只要画出两个构件在接触处的部分轮廓曲线即可，如图2.7所示。

2.2.2　构件的表示方法

平面机构中的构件不论其形状如何复杂，在机构运动简图中，只需将构件上的所有运动副元素按照它们在构件上的位置用规定的符号表示出来，再用简单线条将它们连成一体即可表示构件。

当一个构件上的两个运动副元素均为转动副时，该构件则用通过两个转动副的几何中心所连的线段来表示，如图2.8a所示。当构件具有一个转动副，而另一个为移动副时，构件的表示方法如图2.8b所示。习惯上，图2.8b常用图2.8c来表示。

如图2.9a所示，具有三个转动副元素的构件可用三角形来表示；如果在构件上的三个转动副元素中心位于一条直线上，该构件呈杆状时，则用图2.9b表示。

对于机械中常用的构件和零件，还可采用习惯画法。如图2.10所示，用点画线画出一对节圆来表示一对相互啮合的齿轮，用完整的轮廓曲线表示凸轮、滚子。其他零部件的表示方法可直接用国家标准GB/T 4460—2013规定的简图形式来表示，需要时可以查阅。

2.2.3　绘制机构运动简图的要求

绘制机构的运动简图时，通常可按下列步骤进行：

（1）分析机构的组成和运动　首先判别构件的类型，找出机构中的主动件、机架以及从动件。然后从主动件开始，沿着运动传递的顺序，搞清楚运动的传递情况。最后确定出机构中构件的数目。

（2）确定运动副的类型和数量　仍从主动件开始，沿着运动传递的顺序，根据构件之间相对运动的性质，确定机构运动副的类型和数目。

（3）选择投影面　选择能够较好地表示构件运动关系的平面作为投影面，一般选择机构中多数构件所在的运动平面。

（4）测量　测量出机构中构件的尺寸、各个运动副的相对位置尺寸等。

（5）选择适当的比例尺　按照构件的实际尺寸和图纸幅面，选择适当长度比例尺。长度比例尺用μl表示，定义长度比例尺为

根据选定的投影平面，选取适当的长度比例尺μl，定出各个运动副之间的相对位置，用简单的线条和规定的符号即可绘制出机构的运动简图。在机构的运动简图上，将各个构件逐个进行编号，用1，2，3，…表示；各个转动副依次标注大写的英文字母，用A，B，C，…表示；机构中的主动件用弧形或线性箭头表示其运动方向，在代表机架的构件上画上短斜线。

需要注意的是，绘制机构的运动简图时，机构的瞬时位置不同则所绘制简图也不同。若选择不当则会出现构件间的相互重叠或交叉，使简图不易绘制及辨认。因此要清楚的表示各构件间的相互关系，还应选择机构恰当的运动瞬时位置。一般情况下，只要使主动件相对机架处于某一个恰当的位置，即可得到一个合适的机构瞬时位置。

思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。

下面举例说明机构运动简图的绘制方法和步骤。

例2.1　试绘制图2.1所示液压挖掘机的机构运动简图。

解：（1）分析机构的运动，判别构件的数目　如图2.1所示，液压挖掘机机构共有13个构件。其中，液压油缸4和活塞杆3、液压油缸5和活塞杆6、液压油缸8和活塞杆9为主动件，分别提供了大臂、小臂和铲斗的输入运动，通过杆件10和杆件11，最终实现铲斗12的挖掘作用。

（2）确定运动副的类型和数量　取机身1作为机架，则该机构为平面多杆机构。从机身1开始，沿着运动传递的顺序，根据构件之间相对运动的性质，可以确定机构中运动副的类型和数目。

大臂2是一个具有四个转动副元素的构件，分别相对于机身1、活塞杆3、液压油缸5和小臂7作摆动，从而形成转动副A、B、C和D；小臂7是一个具有五个转动副元素的构件，分别与大臂2、活塞杆6、液压油缸8、杆件10以及铲斗12形成转动副D、E、F、J和I；活塞杆9、杆件10分别与杆件11组成转动副G；铲斗12与杆件11和小臂7形成转动副H和G；液压油缸4和活塞杆3、液压油缸5和活塞杆6、液压油缸8和活塞杆9分别形成三个移动副。

（3）选择投影平面　图2.1已能清楚地表达各个构件的运动关系，所以就选择此平面作为投影平面。

（4）选择适当的比例　按照测量出的机构尺寸和选定的图幅，选择一个适当的长度比例尺。

（5）绘制机构的运动简图　首先确定转动副A的位置，然后根据图2.1所示，按照选定的比例尺确定各个运动副的位置，再绘制出机构的运动简图，如图2.11所示。最后标明构件1、2、3……，转动副A、B和C……。