第2章-机构自由度的计算

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1、第2章机器的组成及机构运动要素2.1机器的组成及其设计方法2.2机构、构件及运动副2.3平面机构运动简图2.4平面机构自由度的计算活塞泵的机构运动简图曲柄、连杆、齿扇、齿条活塞、机架。曲柄为原动件，其余为从动件，当曲柄匀速转动时，活塞在汽缸中往复移动。F=3n-2pL-ph=3x4-2x5-1=13、颚式破碎机颚式破碎机简图分析F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=12.4平面机构自由度的计算一、机构具有确定运动的条件二、计算机构自由度三、计算机构自由度时应注意的问题1．复合铰链2．局部自由度3、虚约束一、

2、机构具有确定运动的条件因为一个原动件只能提供一个独立运动参数，所以，机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。自由度=原动件数二、计算机构自由度（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）F=3n-2PL-PH2.4平面机构自由度的计算（移动导杆机构）3.5F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=1四杆机构的自由度计算n=3pL=4ph=0F=3n-(2pL+ph)=1原动件数=机构自由度举例2内燃机F=3n—2PL-PH=3X5-2X6-1X2=1例二杆机构的自由度计算n=1p

3、L=1ph=0F=3n-(2pL+ph)=1三杆自由度计算n=2pL=3ph=0F=3n-(2pL+ph)=0原动件数=机构自由度（F=0，不是机构是刚性桁架）凸轮机构自由度计算n=2pL=2ph=1F=3n-(2pL+ph)=1四杆机构的自由度计算n=3pL=4ph=0F=3n-(2pL+ph)=1原动件数=机构自由度原动件数<机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动）铰链五杆机构n=4pL=5ph=0F=3n-(2pL+ph)=2五杆机构2个原动件小结：运动链的自由度F与原动件数目的关系：自由度F≤0结构（不是机构

4、）自由度F＞0时，F＜原动件数目(运动不相容，破坏了机构)F=原动件数目（运动确定)F＞原动件数目（运动不确定)机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。三、计算机构自由度时应注意的问题1．复合铰链三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链。若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为（m-1）个。2个低副三、计算机构自由度时应注意的问题2．局部自由度机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度，同时与输出运动无

5、关的自由度我们称为局部自由度。滚子作用：滑动摩擦滚动摩擦三、计算机构自由度时应注意的问题左图：n=2，PL=2，Ph＝1，F=3x2-2x2-1=1如右图凸轮机构认为：n=3，PL=3，Ph＝1，F=3x3-2x3-1=2，是错误的。2．局部自由度对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度。局部自由度，“焊死”处理三、计算机构自由度时应注意的问题（3）虚约束：在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。平行四边形机构在计算机构自由度时应将虚约束去除。（3）虚

6、约束：平行四边形机构3、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，虚约束消除平行四边形运动不确定性3、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。n=3pL=4ph=0F=3n-(2pl+ph)=13、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。（

7、3）两构件组成多个移动方向一致的运动副虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副或两构件组成多个轴线重合的移动副（4）与运动无关的对称部分，如多个行星轮虚约束改善受力1、雷达旋转装置2、和面机F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=1F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=1举例6F=3n-2pl-ph=3x5-2x7=1F=3n-2pl-ph=3x4-2x5-1=13

8、.8F=3n-2pl-ph=3x8-2x11-1=1F=3n-2pl-ph=3x4-2x4-2=2小结：掌握机构自由度的计算方法；机构具有确定运动的条件；基本杆组拆分的原则及方法。