范文一:机构运动简图绘制
实验三 机构运动简图绘制
一、实验目的
1、培养根据实际机构模型绘制机构运动简图的能力。
2、熟悉并掌握机构自由度的计算方法。
3、正确处理机构自由度计算时应注意的三个问题。
二、实验设备
1、油泵、牛头刨、冲床等机构模型。
2、自备绘图工具(圆规、三角板、铅笔、橡皮等)。
三、实验内容及步骤
1、机构运动简图绘制
(1)确定构件类型及其数目
转动原动件,按传动顺序仔细观察构件之间的相对运动关系,认清机架、原动件、从动件和执行件并确定构件数目(活动构件的数目和构件总数目)。 (2)确定运动副类型及数目
重复以上操作,根据构件之间的相对运动性质认清移动副、回转副、高副、低副,并数清其数目
(3)选择机构运动瞬时位置
选择能清楚表达机构运动特征的一般瞬时位置.不要选特殊位置。 (4)合理选择投影面
选择能清楚表达机构运动特征的平面作为投影面,对平面机构应选运动平面为投影面。
(5)绘制机构运动简图
选择适当的比例尺,按GB4460 84中规定的构件和运动副的符号,画出机构运动简图。
(6)构件和运动副编号
从原动件开始顺着传动路线在图中依次引序号1,2,3…;标出原动件;在回转副中心、移动副导路上或高副接触处引出A,B,C…。
2、计算机构的自由度
(1)套公式
将以上确定的参数代入平面机构的自由度计算公式:F=3n-2P-P Lh(2)检验正误
根据计算所得的自由度值判定机构运动的确定性,并用实际机构的运动确定情况检验,如发生矛盾说明简图或计算有错,须做如下检查。
(a)自由度计算检查 检查是否考虑了复合铰链、局部自由度、虚约束等情况。
(b)运动简图检查
检查所绘制的机构运动简图的构件数、运动副类型及数目是否与原实际机构一致。
四、实验报告要求
1、实验结果 每人在实验报告纸上绘出十个测得的机构运动简图。
2、实验结果分析与讨论
(1)计算上述机构的自由度
(2)判定运动的确定性
(3)指出每一个机构中存在的复合饺链、局部自由度和虚约束。
3、实验结论
实验四 机构运动方案创新设计实验 一、实验目的
1.培养学生对机械系统运动方案的整体认识,加强学生的工程实践背景的训练,拓宽学生的知识面,培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力;
2.通过机构的拼接,在培养工程实践动手能力的同时,可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题,通过解决问题,可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通,对机构系统的运动特性有一个更全面更深入的理解;
3.加深学生对机构组成原理的认识,进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。
二、设备和工具
创新组合模型一套,包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验
扳手、起子)。构件包括机架、连杆,圆柱齿轮,齿条、圆锥齿轮,蜗轮蜗工具(
杆,凸轮及从动件,槽轮及拨盘和皮带轮等,运动副包括转动副、移动副、齿轮副、凸轮副、槽轮副等。
1、机架:给构件和运动副提供了一个多层、多面和多维支撑的机架(见图6-1)。
使用时,学生可以根据需要,任意变换各个型材的位置及机架滑块的安装方向(x、Y、Z任意装)。
把手
联接片
主立柱
角联接片
辅立柱
底架 机架滑块 横梁 辅架
图6-1 机架
2、连杆:提供5种长度的连杆,运动学尺寸在整个连杆长度(20,700)范围内无级调整。另外齿轮上有多个轴孔,因而均可用作连杆,当曲柄使用,其运动学尺寸为18、20、26mm。
每根连杆端部有M8的螺孔,分别与各运动副接头M8的螺杆相连。其中间的螺母起调整和所紧作用(见图6-3所示)。连杆表面有一浅槽,是紧定螺钉的接触表面(需要时用)。
另外,每台提供了1个连杆连接头,可以将现有的两个连杆连接起来,起到加长连杆的作用,因而可实现连杆的运动学尺寸在20,700mm内调整(见图3所示)。
3、齿轮:三种不同齿数的齿轮,齿数分别为17,34,51,单级齿轮传动可实现可提供3种基本传动比,分别为:1.5、2和3,每种齿轮2件,可以实现三种传动比的不同组合。
图6-2 连杆 图6-3连杆的加长
图6-4 齿轮与圆锥齿
轮
图6-5齿条
4、齿条:提供了长度相同的两个齿条,长度约300mm(有的小组是250mm)。
5、圆锥齿轮:齿数25的圆锥齿轮2件,可实现垂直轴间的运动传递。
6、蜗轮蜗杆:提供齿数40的蜗轮l件,头数为l的蜗杆l件。可实现垂直交错轴间的运动传递及减速。
7、凸轮与从动件:每组提供一个盘形凸轮,即可实现一种从动件运动规律。
从
动件有两种,一种是对心滚子从动件,一种是平底从动件。凸轮上打有钢号,每种钢号对应一种从动件运动规律,具体如下:
钢号 凸轮名称 升程(mm) 升程运动规律 回程运动规律 滚子半径(mm)
改进梯形规律 改进正弦规律
l 双停凸轮 25 14 0:~120:180:~240:() ()
谐波函数规律 谐波函数规律
2 单停凸轮 25 14 0:~120:120:~240:() ()
等速运动规律 减速运动规律
3 无停凸轮 2l 14 0:~180:0:~180:() ()
为了保证凸轮和从动件始终接触,还提供了几种弹簧使其产生力锁合。
8、皮带轮:提供直径为40mm的双层皮带轮l件和直径为80mm的单层皮带轮两件,可实现减速和多种形式的运动传递。每组提供5根长度不同的皮带供选择使用。如图6-6所示
9、槽轮和拨盘:每组仅提供一套槽轮机构,包括槽数为4的槽轮、一个拨盘(单销或双销拨盘)。如图6-7所示
图6-7 槽轮、拨盘 图6-6皮带轮
10、各种规格的运动副接头:可以与各种轴类零件组成各种转动副;可以与连杆表面组成移动副。如图6-8所示
主要功能介绍:
1)圆轴:运动副接头l上的圆轴与运动副接头2的圆孔形成转动副,圆轴的不同长度,适用于将构件安装在不同的层内,避免构件间的运动干涉。可用若干隔垫进行轴向定位。
2)圆轴上的M8的螺纹:可与M8的螺母或端盖零件连接。
3)方孔:运动副接头的方孔与连杆表面联接可实现移动副;
图8 运动副接头1、2、3(从左至右)
4)M8的螺杆:可与连杆上M8的螺纹孔连接。
5)M5的螺纹孔:各接头上M5的螺孔,在需要时,可用于将相对运动的两构件固定。
11、传动轴:提供了长度不同的多根传动轴,可与机架滑块、齿轮、蜗轮、凸轮、槽轮或拨盘、皮带轮、各种运动副接头组成转动副,或通过M5的紧定螺钉连接与上述构件一起运动。
12、隔垫:提供了两种尺寸长度的隔垫,起作用是保证各构件在相互平行的平面内。
13、动力源:旋转电机(转速为1200r,min)加上一定轴齿轮减速器(减速比为l:150和1:100),即提供8转,分钟或12转,分钟的转速,每组仅提供一套减速电机,学生可以通过齿轮传动、带轮传动及蜗轮蜗杆传动继续减速。另外提供一个可以实现正转、反转、停的电机控制系统。启动停止拨动开关必须置于启动状态,正、反转拨动开关才有效。
14、工具及工具箱:内六角扳手两把,两种型号的平口起子各l把及三种型
图6-10隔垫 图6-9传动轴
号的呆扳手共5把。所有工具量各种零部件均装入一个工具箱中。
15、配置:每2,3人一组。
三、模型零部件的基本拼接方法
l、转动副的联接
图6-11表示构件l与带有转动副的构件2的联接方法。
图6-1l 转动副的联接 2、移动副的联接
图6-12表示构件l与构件2用移动副相联的方法。
图6-12 移动副的联接
3、齿条与构件以转动副相联
图6-13表示齿条与构件以转动副的形式联接的方法。
图6-14 表示齿条与机架移动副相联 图6-13齿条与构件以转动副相联
4、齿条与机架相联
图6-14表示齿条与机架相联的方法。若将机架滑块与型材用螺母固定,则齿条亦与机架固定;若螺母适当调整,齿条与机架可以组成移动副。
图6-15连杆与机架组成转动副
5、构件以转动副的形式与机架相连
图6-15表示连杆与机架以转动副形式相联的方法。用同样的方法可以将凸轮、齿轮、蜗轮或槽轮及拨盘与机架的传动轴相连。这种连接方式可以使构件带动传动轴运动,也可以使传动轴上的运动传给构件。注意为确保机构中各构件的运动都必须在相互平行的平面内进行,必须选择适当长度的传动轴及垫柱,否则构件
间的运动就可能发生干涉或机构的运动不顺畅。
当需要构件与传动轴一起运动时,可用M5的螺钉联接。
6、构件以移动副的形式与机架相联
构件以移动副的形式与机架相联有三种通用方法。
1)将机架滑块与型材(横梁)的连接螺母(或螺栓)拧松,使机架滑块沿型材移动。
图6-16 构件与机架以移动副的联接
2)如图6-14所示,使连杆沿着两个连接头的方孔移动。该两连接头的方孔形成了支撑连杆的两个机架,如果这两个方孔不同轴,连杆的运动就可能不通畅。
图6-17电机与一小皮带轮的联接
图6-18 电机与蜗轮蜗杆的联接 注意的方法就是尽量使支架的悬臂不宜过长;或支架两侧的载荷尽量均匀;或将连杆在导路中移动自如后再稍稍固定(不需要固定得太紧)。总之调整的工作需要耐心和技巧,这也是将来在实际工作中可能会遇到的小情况。
3)将连杆固定在机架上,使连接头上的方孔在连杆上滑动而形成移动副。
7、与减速电机的联接
通常电机直接与一小皮带轮以平键连接(如图6-17所示)。通过皮带传动,将运动输送给机构系统中的其他构件。但有时,也可以将电机运动直接输送给其他构件。此时需要增加一联轴器,联轴器的一端孔直径为lO,通过平键直接与电机相连,另一端直径为12的圆孔,通过紧定螺钉与传动轴相连,再通过紧定螺钉将传动轴与其它构件相连。图6-18表示旋转电机与蜗轮蜗杆的连接。
图6-19 三个转动副在同一直线上
图6-20 三个转动副不在同一直线上
8、三个转动副在一条直线上的构件拼接方法见图6-19所示。 9、三个转动副不在一条直线上的构件的拼接方法见图6-20所示。
四、内容与要求
1. 实验前预习本实验,掌握实验原理,初步了解机构创新模型; 2. 选择设计题目,初步拟定机构设计方案;
3. 用机构创新设计模型加以实现;
4. 绘制出机构系统的运动简图,并对所设计的机构进行说明。
五、参考题目(建议题目自拟)
1、设计一固定式港口用起重机,要求安装吊钩处点的轨迹为一直线。 2、设计玻璃窗的开闭机构
已知条件:
1)窗框开闭的相对角度为90?;
2)操作构件必须是单一构件,要求操作省力;
3)在开启位置时,人在室内能擦洗玻璃的正反两面; 4)在关闭位置时,机构在室内的构件必须尽量靠近窗槛; 5)机构应支承起整个窗户的重量。
3、设计坐躺两用摇动椅
已知条件:
1)坐躺角度为90?,150?;
2)摇动角度为25?;
3)操作动力源为手动与重力;
4)安全舒适。
4、钢板翻转机
设计题目:该机具有将钢板翻转180:的功能。如图6-21所示,钢板翻转机的工作过程如下。当钢板T由辊道送至左翻板W1后,W1开始顺时针方向转动。转至铅垂位置偏左10?左右时,与逆时针方向转动的右翻板W2会合。接着, W1与W2一同转至铅垂位置偏右10?左右,W1折回到水平位置,与此同时,W2顺时针方向转动到水平位置,从而完成钢板翻转任务。
图6-21 钢板翻转机构工作原理图
已知条件:
1)原动件由旋转式电机驱动;
2)每分钟翻钢板10次;
3)其他尺寸如图11所示;
4)许用传动角[γ]=50?;
六、实验报告内容基本要求
l、画出机构运动简图,并简要说明其结构特点和工作原理;
2、简要说明在调试过程中所遇到的问题和解决问题的办法;
3、本次实验总结。
机构运动方案创新设计 实验报告 一、实验目的
二、实验要求
三、设计题目
四、方案拟定
五、实验结果
1、机构方案示意图
2、在实验台上搭接机构,观察机构运动情况,测绘机构尺寸,按比例画出机构运动简图
3、计算机构自由度
4、设计方案说明(就其是否满足设计要求作必要的说明) 六、感想与体会
范文二:机构运动简图绘制实验
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机构运动简图绘制实验
3.2机构结构分析及机构运动简图绘制实验
3.2. 1实验目的
?根据各种机械实物或模49.绘制机构运动简图,掌握绘制真实机器机构运动简图的方法
和技能.了解运动副及构件的实际结构。
?应用机构自由度分析和计算方法分析平面机构运动的确定性。进一步理解机构自由度
的概念,掌握机构自由度的计算方法。
?加深对机构组成原理、机构结构分析的理解。地磅
3.2.2设备和工具
各类典型机构的实物模型,三角板、铅笔、橡皮、草稿纸(自备)。
3.2.3原理和方法步骤
(1)原理
机构运动简图是表征机器和机构传动原理及运动特征的简单图形。由于机构的运动特性
与机构的构件数目、构件与构件组成的运动副数目、运动副的类型和同一构件_t各运动副的相
对位置有关,因此在对机构进行分析时可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造,用表
3. 1,3.2所示的符号示例来代表相应的构件和运动副.绘制出能表明机构传动原理和运动特
性的简单图形—机构运动简图。
(2)洲绘机构运动简田的方法及步骤
了解机器的用途及工作要求.找出原动件.最终执行构件及工作传动部分。使被测机械缓
慢运动,从原动件开始仔细观察机构运动的传递路径,了解其工作原理.从而确定组成机构的
构件数目。
根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动的性质,确定各个运动副的类T1.0
选择最能描述各构件相对运动关系的运动平面作为投影面,让机械停止在便于绘制简图
的IIL置。从原动件开始,用规定符号及构件的联接次序(一个运动构件至少与二个构件用运
动副相联接)连步画出机构示意图,然后用数字(1,2,3,---)分别标注各构件(注意要标注原动
件).用英文字母A ,B,C,…分别标注各运动副。
绕固定轴心0连续转动,通过连杆2,移动导杆3使连杆4上的点C上下移功;与此
同时,主动运动通过一对外啮合齿轮使与从动V4轮相固连的凸轮转动,通过与其相接
触的滚子6使连杆4获得附加运动;连杆4的合成运动通过滑块7使从动压杆8实
现冲压运动.试绘制其机构运动简图并计算其自由度.
2-6题2-6图所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构。该机构
能保持人行走的稳定性。若以胫骨1为机架,试绘制其机构运动简图,计算其自由度
并绘制大腿弯曲时的机构运动简图。
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范文三:机构运动简图的绘制
机构运动简图的绘制
【一】能力目标
能根据实物绘制机构运动简图 【二】知识目标
1. 了解机构组成原理
2. 理解自由度、运动副、约束的概念及三者的关系 【三】教学的重点与难点
重点:平面机构的运动简图的绘制。 难点:绘制简图时构件及运动副的表示。 【四】教学方法与手段
多媒体教学,采用动画演示、实例分析、启发引导的教学方式。 【五】教学任务及内容
一、机构的组成 (一)运动副
运动副:两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的联接称为运动副。如图a) ,轴承中的滚动体与内外圈的滚道、图b) 啮合中的一对齿廓、图c) 滑块与导槽,均保持直接接触,并产生一定的相对运动。因而它们都构成了运动副。构件上参与接触的点、线、面,称为运动副的元素。
根据运动副对构件运动形式的约束及两构件接触方式的不同,运动副可如下分类: 1、 高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如图所示,凸轮与从动杆及两齿轮分别在其接触处组成高副。
2、低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面低副可分为转动副和移动副。 (1)转动副 若运动副只允许两构件作相对转动,则称该运动副为转动副,也称铰链。
如图所示各构件的联接就是转动副。如果转动副的两构件之一是固定不动的,则称该转动副为固定铰链。若转动副中两构件都是运动的,则称该转动副为活动铰链。
(2)移动副 若运动副只允许两构件沿接触面某一方向相对滑移,则称该运动副为移动副。如图所示。
y
x
1
O
2
(二)自由度和运动副的约束
1、构件的自由度
在平面运动中,每一个独立的构件,其运动均可分为三个独立的运动,即沿x 轴和y 轴的移动及在xoy 平面内的转动。构件的这三种独立的运动称为其自由度,分别用x 、y 及α为三个独立参数表示。由上述可知:构件的自由度等于构件的独立运动参数。
平面内自由的构件,有3个自由度,而空间内自由的构件,有6个自由度。 2、运动副的约束
当两构件通过运动副联接,任一构件的运动将受到限制,从而使其自由度减少,这种限制就称为约束。每引入一个约束,构件就减少一个自由度。 (1)转动副
2——约束,1——自由度
(2)移动副
2——约束,1——自由度 (3)平面高副
1——约束,2——自由度 (三)运动链和机构
两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称为运动链。未构成首末相连的封闭环的运动链称为开链,否则称为闭链。在运动链中选取一个构件固定(称为机架),当另一构件(或少数几个构件)按给定的规律独立运动时,其余构件也随之作一定的运动,这种运动链就成为机构。机构中输入运动的构件称为主动件,其余的可动构件称为从动件。由此可见,机构是由主动件、从动件和机架三部分组成的。
闭链
开链
二、平面机构的运动简图
机构的运动简图:撇开那些与运动无关的构件的外形和运动副的具体结构,仅用简单的线条和规定的符号来表示构件和运动副,并按比例定出各运动副的相对位置,表达机构的各构件间的相对运动关系的简图。
个构件具有多个转动副时,则应在两条交叉处涂黑,或在其内画上斜线,如图c 。
3
4、平面高副
两构件组成平面高副时,其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓,对于凸轮、滚子,习惯划出其全部轮廓;对于齿轮,常用点划线划出其节圆。
(二)机构运动简图的绘制步骤
机构简图的绘制步骤如下:
1、认真研究机构的结构及动作原理,分清固定件,确定主动件。
2、沿着运动传递路线,分析两构件间相对运动的性质,以确定运动副的类型和数目。 3、测量出运动副间的相对位置。
4、选择运动简图的视图平面和比例尺μ(μ=实际尺寸(m)/图示长度(mm)),绘制机构运动简图。并从运动件开始,按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。
综合训练:绘制发动机配气机构的机构运动简图
1、明确机构的组成 从主动件开始(按运动传递的顺序依次进行) ,即主动件(凸轮)1按顺时针方向转动,从动件(滚子)2绕转动副C 转动,从动件3绕转动副D 摆动,构件4作往复运动。故配气机构由5个构件,3个转动副A 、C 、D ,一个移动副F 和两个高副B 和E 组成。
2、选择视图平面 一般选择与各构件运动平面相互平行的平面作为绘制机构简图的视图平面。
3、绘制机构简图 选择适当的比例,从主动件开始依次绘图,则就可以得到配气机构的机构运动简图。
小结:
1. 运动副及其分类
2. 平面机构的运动简图 作业与思考:
1、平面机构中若引入一个高副将带入( )个约束,而引入一个低副将带入( )个约束。约束数与自由度数的关系是( )。
2、两个做平面平行运动的构件之间为( )接触的运动副称为低副;而为( )或( )接触的运动副称为高副。
3、机构运动简图有什么作用?如何绘制机构运动简图? 4、何谓自由度和约束?
范文四:机构运动简图绘制实验
机构运动简图绘制实验任务书
一、实验目的
1.通过对机构运动简图的绘制,了解各种运动副及构件的结构形式,学会分析机构运动关系,掌握绘制机构运动简图的方法。
2.掌握机构自由度的概念及计算方法。
二、实验要求
1.所有对于机构运动无关的尺寸和结构不予考虑,只需按影响机构运动的有关尺寸,定出各运动副的位置,用规定的构件画法及运动副的表示符号,绘制机构运动简图。
2.认真观察分析各种构件的类型,各种运动副的结构形式及其特点。
3.如果所绘机构含有若干机构时,应按顺序分别对各个机构进行仔细分析,并注意每个机构间的运动传递情况。
4.机构运动简图绘制完成后,计算其机构自由度,并根据保证平面机构具有确定运动的条件,检查所绘制的运动简图是否正确。
三、实验内容
1.对缝纫机头颚式破碎机等指定的主要机构,根据构件相对运动关系进行观察和分析,用规定符号绘制机构运动简图。
四、实验原理及步骤
1.实验原理
(1)合理选择投影面
本实验所指定的机构都是平面机构。平面机构运动简图是在运动平面中表示运动链的构件及其运动副运动关系的简图。所以绘图时是将构件的运动平面作为简图的主平面(投影面)。做摆动或旋转运动构件的运动平面一定是转动副轴线的垂直面,这类构件的运动平面最易判别。所以在选择简图的主平面(投影面)时,首先通过机构中某一转动构件找出其运
动平面作为投影面,则其余构件的运动平面均为此平面的平行平面。
(2)绘图原理
图1表示缝纫机缝针机构的轴剖视图。机架、曲柄、连杆和针杆分别用数字1、2、3、4表示。原动件是曲柄2,其运动平面为垂直于轴线A —A '—A ''的平面,以此
平面作为运动简图的投影平面。构件2由皮带轮(飞轮)拖动,连杆3由活动铰链B 和C 分别与件2和3相连,作平面连杆3使针杆4沿固定的直孔(移动副D )上下移动。由此可知,该机构是由4个低副及4个构件(其中一个为机架、三个活动构件)组成的平面曲柄滑块机构。图示时刻的机构简图如图4所示。
2.实验步骤
(1)使被测机构缓慢运动、仔细观察分析,确认机构中的固定构件与活动构件数目,确定主动件及其数目。
(
2)自主动件开始,按运动传递的顺序,根据其联接构件间
的接触形式及相对运动性质,确定各运动副的种类。
(3)合理选择运动平面,按构件联接次序,画出机构运动草
图,并对各构件及运动副标注符号。
(4)任意设定主动件(原动件)瞬时(非水平、垂直)位置,绘出机构运动示意图,并计算机构自由度。判断机构运动是否确
定。
五、实验报告
1. 下载实验报告封皮。
2.绘制缝针机构、摆梭机构、送布机构、综合机构的机构
运动简图 。
计算机构自由度、判断机构运动是否确定?回答思考题。
六、思考题
1.当平面机构的自由度F 0和自由度大于原动件数目各说明什么问题?在本实验所指定的各机构中是否有这两种情况?
2.绘制平面机构运动简图时,为什么用转动或摆构件,而不用移动构件来判别运动平面(主平面)?
范文五:用AutoCAD绘制机构运动简图
2001年 工 程 图 学 学 报 2001 第 4期 JOURNAL OF ENGINEERING GRAPHICS No.4
用 AutoCAD 绘制机构运动简图
王成志
(集美大学,厦门 361021)
摘 要:讨论了在 AutoCAD 中如何建立和利用机构运动简图符号图块库
的要点,并讨论了如何绘制机构运动简图难以绘制的图形符号。
关 键 词:计算机辅助设计软件;机构运动简图;制图
中图分类号:TP 391.72
文献标识码:A 文 章 编 号:1003-0158(2001)04-0140-05
AutoCAD是美国 Autodesk 公司开发的计算机辅助绘图和设计系统。由于其功能强大齐 全,而操作又简单方便,因此,它已成为目前国内最为流行的计算机辅助绘图软件。但该系 统并不是专门为机械 CAD 而设计的,它并没有配备专用的机构运动简图符号或功能。因此, 利用它来绘制机构运动简图具有一定的复杂性。多数用户是从线、圆等基本图元开始绘图, 不仅难以绘出美观的图形,而且绘制效率底。甚至有的用户在打印后,再用手工填补绘制 AutoCAD 中难以完成的部分图形。实际上,采用一定的技巧,完全可以利用该系统快速方便 地绘制出满足国家标准要求的机构运动简图。下面,作者就讨论在 AutoCAD2000中文版环 境下绘制机构图的几个基本技巧。
1 利用机构运动简图符号库快速绘制机构图
AutoCAD并没有提供专门的机构运动简图符号库,若每个机构都从线、 圆等基本图元开 始绘图,不仅绘制过程复杂,而且绘图效率底。由于机构简图一些基本符号(包括机构构件、 运动副等符号)重复较多,若把它们建成图块,利用 AutoCAD 设计中心,或将各个图块存 储在特定文件夹下,利用块的插入,显然可大大提高绘图效率。图块的建立和使用方法请参 考有关资料,这里仅讨论在建立用于绘制机构图的图块时的几个要点。
1.1 应避免图块组成对象在插入时变形
图块通常与实际绘制尺寸不同,因而插入图块时就要求调整 X , Y 方向的比例因子。在 图块插入时,为了避免因 X , Y 方向的比例因子取不同值而造成插入图块的某部分或全部图 形对象变形,对于建立图块后要取不等 X , Y 比例因子插入的图形一般不能作图块。因此, 有关国家标准的多数构件或运动副符号不能直接选择用作组成图块的基本图形。例如,图 1
收稿日期:2000-12-26
作者简介:王成志(1962-) ,男,福建永安人,副教授,主要研究领域为计算机辅助设计。
第 4期 王成志:用 AutoCAD 绘制机构运动简图 ?143?
中的图形就会因实际 L 长的变化而调整 X 比例因子, 若 Y =X 会导致运动副过大或一个机构中 的多个运动副尺寸不等,若 Y ≠ X 则图形变形。因而图 1的图形不能作为图块。作者主要选 取图 2的图形作图块(图 2的部分图形若 X ≠ Y 也会产生变形,但并不影响美观) 。
1.2 合理选择图块绘制尺寸
图块绘制尺寸应以能快速插入为准。由于绘制机构图时,除运动尺寸外,其它尺寸都以 简单的形式绘制。所以,绘制图块的原则最好是:各图块直接按比较美观的相对尺寸绘制。 即:除图块中的公称尺寸(即运动尺寸,如:齿轮的分度圆直径等)按单位尺寸绘制外,同 一个图块本身各尺寸以及各个图块相互间的尺寸都取比较美观的相对大小绘制。因此,除图 块的公称尺寸外,各个图块应取一个基本尺寸作各个图块的相对参考尺寸。在图 2中尺寸 M 就是基本尺寸。作者把图块的公称尺寸、基本尺寸称为关键尺寸。
例如,图 2中,作者将滑块运动方向的横向尺寸作为滑块图块的基本尺寸,取基本尺寸 M =1单位长度,而垂直于滑块运动方向的滑块纵向尺寸取与基本尺寸比较美观的尺寸 0.6。 另外,还以其基本尺寸为参考标准,其它图块的基本尺寸按比较合理的比例分别取:回转副 M =0.26、齿轮宽 M =0.5等。而齿轮的分度圆直径是公称尺寸,按单位长度绘制。
显然插入按上面方式定义的图块,比插入按 1×1定义的图块要简单快捷。因为插入时各 个图块的比例因子相等,就相当于维持了各图块在绘制时的相对比例,因而无须费心计算各 构件或运动副的相对大小。所以,绘制机构图时,先取一个公共比例因子 n ,在插入不存在 公称尺寸的图块时,可按比例因子 X =Y =n 的方式插入;而在插入存在公称尺寸的图块时,在 公称尺寸方向以实际尺寸为比例因子,而非公称尺寸方向则按比例因子等于公共比例因子
n 插入。
实际上,由于一张机构图中所有回转副大小必须相等,且其与其它图形的大小比例应适 当,若直接规定了回转副图块小圆的大小,插入这样的图块,要比直接采用画圆命令方便。
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正是由于这个原因,作者将回转副作为一个图块。
1.3 合理定义插入基点和合理选择绘制方向
为了图块插入准确、方便,应正确定义插入基点。如,含有回转副的图块应取小圆圆心 为基点,滑块以矩形形心为基点等。
由于图块插入时经常需要旋转,所以也要注意图块的绘制方向。即应将图形的宽度或高 度方向与 X 、 Y 轴平行。
1.4 合理定义图块名
虽然 AutoCAD 设计中心可以预览图块的图形,但还是应合理定义图块名,以便操作。 作者按以下规则来定义:
主体——视向——序号
其中:“主体”是指构成图块的对象由那些构件或运动副组成。允许多个“主体”且用下 划线“ _”隔开。 “视向”是指图块中的图形是表示轴向的构件或运动副,或是表示垂直于轴 向的构件或运动副。垂直于轴向时,省略“视向” ;否则用 A 表示。 “序号”用来标识具有相 同“主体”和“视向”时派生的顺序号。参见图 2。
另外,用图块绘制机构简图会碰到的问题是:执行修剪命令时,图块中的对象不能作为 剪切边,因而要分解图块(或分解插入) 。例如,要连接两个回转副,若直接用线连接两个回 转副的圆心,由于国家标准中杆线是只连接到圆周上而没有连到圆心,所以要按分解来插入 图块或插入后分解图块,然后利用修剪工具修剪。但也可采用避免分解和修剪的方法:如果 先绘制通过两回转副圆心的直线、射线或构造线等辅助线,分别以这些线与小圆圆周的交点 为两端再绘制一条直线,则删除辅助线后也可绘制连接两回转副的杆线。删除法无须分解图 块,其操作也比修剪法操作稍简单些。
2 巧绘难以绘制的图形
用 AutoCAD 绘制凸轮廓线、焊缝标记和标识原动件的标注箭头等符号或图形是具有一 定困难的,但可用一些技巧来实现。
2.1 绘制凸轮的不规则轮廓
规则的凸轮轮廓比较容易绘制,这里讨论的是不规则轮廓的绘制。如图 3-a 所示,可用 绘制“点”命令(POINT )按精确坐标或大致坐标绘制轮廓点(可预先设置“点样式” ) ,打 开“对象捕捉” ,然后用“多段线”命令(PLINE )按序连接这些点(图 3-b ) ,再执行“编辑 多段线”命令(PEDIT )的“拟合”命令项便生成一条光滑的拟合曲线(图 3-c ) 。如果对曲 线不太满意,可用 PEDIT 的“编辑顶点”命令修改多段线。绘制完成后,可将“点”命令生 成的点删除或关闭其所在图层。
图 3 绘制不规则凸轮轮廓
第 4期 王成志:用 AutoCAD 绘制机构运动简图 ?145?
2.2 绘制焊缝标记
在 AutoCAD 中可用“二维填充”命令(SOLID )来绘制焊缝标记。但 SOLID 绘制的边 是直线(见图 4(b)) ,与习惯的外凸或内凹的焊缝标记形式不同。利用“图案填充”命令 (BHATCH ) 可绘制具有任何图形边界并具有外凸或内凹的焊缝标记。 例如, 要绘制如图 4(b)所示的焊缝标记(假设要绘制的焊缝左端为内凹,右端为外凸) ,则先绘制如图 4(a)所示的图 形,然后执行“图案填充”命令,选择预定义的图案“ SOLID ” ,定义填充要绘制焊缝的区域, 确定退出后删除辅助圆,就可得到图 4(b)的焊缝标记。
图 4 绘制焊缝标记
2.3 标示原动件
若要绘制标示原动件的标注箭头(图 5) ,可采用“标注引线”或“角度标注”命令来间 接完成。用“标注引线” 命令(QLEADER )时,先进行引线设置:注释类型选“无” 、引 线格式选“样条” 、引线点数应大于 2,然后指定引线点不在一条直线上即可绘制出基本能满 足要求的“标注箭头” (图 5-a ) 。用“角度标注”命令(DIMANGULAR )时,应将“标注样 式”的“尺寸界线 1”和“尺寸界线 2”隐藏,并将第一或第二个箭头设置为“无” ,任选“角 度标注”的方法标注“角度” ,注意标注文字用空格替代,则也可绘出“标注箭头” (图 5-b ) 。 本法会在屏幕上残留表示角度标注 3顶点的 3个点,但打印时并不会被输出。用“角度标注” 方式要比“标注引线”方式绘制的标注箭头美观。
图 5 绘制标示原动件的标注箭头
3 巧出反片图
可能由于出版的需要,要求将绘制的图形按反片打印在诸如转印纸(硫酸纸)上,即将
文字和图形全部反向打印。利用
AutoCAD 可以很容易实现这一要求。方法是:绘制好图形 并建好布局后,执行“视图”工具栏的“仰视”命令,选择要反打的视口,此时图形反转, 再按正常步骤打印该布局即可实现反打。
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除实际工程场合经常需要绘制机构运动简图来简明表达机器的传动原理外,在出教学考 卷或发表论文、编写教材等场合也经常需要动手绘制机构运动简图。采用计算机辅助绘图软 件配合高性能打印机可以绘出一幅幅美观的机构简图。本文讨论了在 AutoCAD 环境下绘制机 构运动简图时建立图块的要点,也讨论了如何绘制机构图中比较难以绘制的图形或符号。方 法简单方便,无须采用复杂的二次开发。
参 考 文 献
[1] 郭玲文 , 郭春明 . 精通 AutoCAD2000(中文版 )[M]. 北京 : 清华大学出版社 , 1999.
How to Quickly and Skillfully Draw the Kinematic
Diagram of Mechanism
WANG Cheng-zhi
( Jimei University, Xiamen 361021, China)
Abstract: The Software AutoCAD have not the specific graphic symbols for the kinematic diagram of mechanism. This paper discusses some main methods to create and use block database for the schematic diagrams, and how to draw graphic objects that are difficult to be drawn in the software.
Key words: kinematic diagram of mechanism; drawing