機構自由度的計算-課堂演講小課件 ()

機構自由度的計算姓名：徐燦班級：機教101班學號：201003151191234理解虛約束、局部自由度、復合鉸鏈概念教學目標機構的組成及其具有確定的運動條件對機構進行分析并學會繪制運動簡圖

掌握計算機構自由度時應注意的幾種情況

所謂機構的自由度,實質上就是機構具有確定位置時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。機構的自由度數(shù)也就是機構應當具有的原動件數(shù)目。機構自由度

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

計算平面機構自由度時應注意的事項圖a所示的機構的自由度計算為：n=5.PL=7(PL≠6)、PH=0，則F=3n－2PL－PH=3×5－2×7－0=1。復合鉸鏈1.復合鉸鏈不影響機構中其它構件相對運動的自由度稱為局部自由度。如右圖所示。在計算機構的自由度時，局部自由度不應計入。圖a所示的凸輪機構中，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動的自由度屬于局部自由度,采用滾子結構的目的在于將高副間的滑動摩擦轉換為滾動摩擦,以減輕摩擦和磨損。3.虛約束對機構的運動不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。如圖a所示為機車車輪聯(lián)動機構,圖b為其機構運動簡圖。計算機構自由度時,應將產生虛約束的構件連同它所帶入的運動副一起除去不計。局部自由度對于上圖a所示的機構可就看成是圖c所示的機構，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,計算機構自由度時,只考慮一處運動副引入的約束,其余各運動副引入的約束為虛約束。

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

⑶用一個構件及兩個轉動副將兩個構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,如用構件5及兩個轉動副聯(lián)接E、F點時,將引入一個虛約束。虛約束A或B⑷在機構中如果有兩構件相聯(lián)接,當將此兩構件在聯(lián)接處拆開時,若兩構件上原聯(lián)接點的軌跡是重合的,則該聯(lián)接引入一個虛約束。如機車車輪聯(lián)動機構和右圖所示的橢圓儀機構中的虛約束均屬于這種情況。⑸對機構運動不起作用的對稱部分引入虛約束。分析計算時,須將對運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。所以從保證機構的運動和便于加工裝配等方面考慮,應盡量減少機構中的虛約束。但為了改善受力情況、增加機構剛度或保證機械運動的順利進行,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,使機構增加了一個虛約束。計算圖示大篩機構的自由度。位置C

，2個低副復合鉸鏈: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)動機配氣