機(jī)構(gòu)自由度的計算-課堂演講小課件 ()

機(jī)構(gòu)自由度的計算姓名：徐燦班級：機(jī)教101班學(xué)號：201003151191234理解虛約束、局部自由度、復(fù)合鉸鏈概念教學(xué)目標(biāo)機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定的運(yùn)動條件對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析并學(xué)會繪制運(yùn)動簡圖

掌握計算機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的幾種情況

所謂機(jī)構(gòu)的自由度,實質(zhì)上就是機(jī)構(gòu)具有確定位置時所必須給定的獨立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)也就是機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有的原動件數(shù)目。機(jī)構(gòu)自由度

活動構(gòu)件數(shù)目低副數(shù)目高副數(shù)目綜上所述,平面機(jī)構(gòu)中,每個低副引入兩個約束,使構(gòu)件失去兩個自由度；每個高副引入一個約束,使構(gòu)件失去一個自由度。在平面機(jī)構(gòu)中，每個自由構(gòu)件具有三個自由度。而每個低副（轉(zhuǎn)動副和移動副）各提供兩個約束，每個高副只提供一個約束。設(shè)平面機(jī)構(gòu)中共有n個活動構(gòu)件，在各構(gòu)件尚未用運(yùn)動副連接時，它們共有3n個自由度。而當(dāng)各構(gòu)件用運(yùn)動副連接后，設(shè)共有P1個低副和Ph個高副，則機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)F:由兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)而成的鉸鏈稱為復(fù)合鉸鏈。如圖所示。由K個構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈相聯(lián)接時構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副數(shù)為(K-1)個。計算自由度時要特別注意“復(fù)合鉸鏈”。

計算平面機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項圖a所示的機(jī)構(gòu)的自由度計算為：n=5.PL=7(PL≠6)、PH=0，則F=3n－2PL－PH=3×5－2×7－0=1。復(fù)合鉸鏈1.復(fù)合鉸鏈不影響機(jī)構(gòu)中其它構(gòu)件相對運(yùn)動的自由度稱為局部自由度。如右圖所示。在計算機(jī)構(gòu)的自由度時，局部自由度不應(yīng)計入。圖a所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，自由度計算為:n=2.PL=2(PL≠3)、PH=1，則F=3n－2PL－PH=3×2－2×2－1=1。局部自由度局部自由度一般在高副接觸處,若有滾子存在,則滾子繞自身軸線轉(zhuǎn)動的自由度屬于局部自由度,采用滾子結(jié)構(gòu)的目的在于將高副間的滑動摩擦轉(zhuǎn)換為滾動摩擦,以減輕摩擦和磨損。3.虛約束對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。如圖a所示為機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu),圖b為其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。計算機(jī)構(gòu)自由度時,應(yīng)將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件連同它所帶入的運(yùn)動副一起除去不計。局部自由度對于上圖a所示的機(jī)構(gòu)可就看成是圖c所示的機(jī)構(gòu)，此時n=3(而不是n=4))、PL=4.PH=0，則F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1。在此情況下,計算機(jī)構(gòu)自由度時,只考慮一處運(yùn)動副引入的約束,其余各運(yùn)動副引入的約束為虛約束。

平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況中:⑴兩構(gòu)件間形成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副(如下圖所示)虛約束⑵兩構(gòu)件形成多個導(dǎo)路平行的移動副(如右圖所示)在此情況下,計算機(jī)構(gòu)自由度時,只考慮一處運(yùn)動副引入的約束,其余各運(yùn)動副引入的約束為虛約束。

⑶用一個構(gòu)件及兩個轉(zhuǎn)動副將兩個構(gòu)件上距離始終不變的兩個動點相聯(lián)時,引入一個虛約束。如右圖所示,如用構(gòu)件5及兩個轉(zhuǎn)動副聯(lián)接E、F點時,將引入一個虛約束。虛約束A或B⑷在機(jī)構(gòu)中如果有兩構(gòu)件相聯(lián)接,當(dāng)將此兩構(gòu)件在聯(lián)接處拆開時,若兩構(gòu)件上原聯(lián)接點的軌跡是重合的,則該聯(lián)接引入一個虛約束。如機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)和右圖所示的橢圓儀機(jī)構(gòu)中的虛約束均屬于這種情況。⑸對機(jī)構(gòu)運(yùn)動不起作用的對稱部分引入虛約束。分析計算時,須將對運(yùn)動不起作用的其它對稱部分除去不計,即將多余的虛約束出去。所以從保證機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和便于加工裝配等方面考慮,應(yīng)盡量減少機(jī)構(gòu)中的虛約束。但為了改善受力情況、增加機(jī)構(gòu)剛度或保證機(jī)械運(yùn)動的順利進(jìn)行,虛約束往往又是不可缺少的。如下圖所示的行星輪系,只需一個行星齒輪2便可滿足運(yùn)動要求。但為了平衡行星齒輪的慣性力,采用多個行星齒輪對稱布置。由于行星齒輪2′的加入,使機(jī)構(gòu)增加了一個虛約束。計算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。位置C

，2個低副復(fù)合鉸鏈:局部自由度1個虛約束En=7PL=9PH=1F=3n－2PL

－PH

=3×7－2×9－1=2CDABGFoE由計算公式得例計算圖示的發(fā)動機(jī)配氣