平面机构自由度的计算.docx

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1、百度文库7百度文库平面机构自由度的计算1、单个自由构件的自由度为32、构成运动副构件的自由度图2—19运动副自由度低副（面接触）如所示，作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x,y,9）才能唯一确定。运动副自由度数约束数回转副1(9)+2(x,y)=3移动副1(x)+2(y,9)=3咼副2(x,9)+1(y)=3回转副—运动副约束数为2移动副高副（点或线接触）约束数为1结论：构件自由度二3—约束数3、平面机构的自由度1）机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目2）.机构自由度计算公式F3n-2PlPh式中：n活动构件数目（不

2、包含机架）/Pl-----低副数目（回转副、移动副）Ph——高副数目（点或线接触的）7百度文库例题1:计算曲柄滑块机构的自由度解：活动构件数n=3低副数PL=4高副数PH=0F3n-2PlPh=3X3—2X4=1例题2:计算五杆铰链机构的自由度。解：活动构件数n=4低副数PL=5/高副数PH=0F3n-2PlPh=3X4—2X4=2例题3:计算凸轮机构的自由度解：活动构件数n=2低副数PL=2高副数PH=1F3n-2PlPh=3X2—2X2—1图曲柄滑块机构图五杆铰链机构图凸轮机构=17百度文库7百度文库4.机构具有确定运动的条件原动件的数目=机构的自

3、由度数F(F>0或FA1)。若原动件数v自由度数，机构无确定运动；原动件数〉自由度数，机构在薄弱处损坏。图3-11不同自由度机构的运动(c)0个自由度7百度文库5.计算机构自由度时应注意的事项1）复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副由m个构件组成的复合铰链，共有（ml）个转动副。7百度文库7百度文库F3n2piPh352707百度文库7百度文库局部自由度处理：将滚子看成与从动杆焊死为一体。2）局部自由度：在某些机构中，不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度注意：在去除滚子的同时，回转副也应同时去除，这就相当于使机构的自由度数减少了一个，即

4、消除了局部自由度。3）虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。几种常见虚约束可以归纳为三类：第一类虚约束：两构件之间形成多个运动副，它们可以是移动副（图2-17）或转动副（图2-18），这类虚约束的几何条件比较明显，计算自由度的处理也较简单，两个构件之间只按形成一个运动副计算即可。7百度文库7百度文库<>4）图3-14导路重合的虚约束图3-15轴线重合的虚约束7百度文库7百度文库第二类虚约束：机构中两构件上某两点的距离始终保持不变。如用一个附加杆件把这两点铰接，即形成虚约束。这两个点可以是某动点对某固定点的关系

5、（如2-15中的E、F）,也可以是两个动点之间的关系。这类虚约束常见于平行四边形机构，计算自由度时应撤去附加杆及其回转副。7百度文库7百度文库第三类虚约束：机构中对运动不起作用的对称部分可产生虚约束/（图2-19）。这类虚约束常见于多个行星齿轮的周转轮系，计算自由度时应只保留一个行星轮而撤去所有多余的行星轮及其有关运动副。最后必须说明，虚约束是人们在工程实际中为改善机构或构件受力状况，在一定条件下所采取的措施。在计算机构自由度时,必须鉴别机构是否存在虚约束。为此，需要对机构的运动进行分析，去除掉虚约束再进行计算。7百度文库例4试计算图3-18a所示的大筛

6、机构的自由度，并判断它是否有确定的运动解：机构中的滚子有一个局部自由度。顶杆与机架在E和E'组成两个导路平行的移动畐I」，其中之一为虚约束。C处是复合铰链。今将滚子与顶杆焊成一体，去掉移动副E',并在C点注明回转副的个数，如图3-18b）所示，由此得，n=7,Pl=9,Ph=1。其自由度为：F=3n-2PL-PH=37-29-1=2此机构自由度数等于2,与原动件数相等，即W=F机构具有确定的相对运动。例5:计算图3-17中，发动机配气机构的自由度。解：此机构中，G，F为导路重合的两移动副，其中一个是虚约束；P处的滚子为局部自由度。除去虚约束及局部自由度

7、后，该机构则有n=6;Pl=8;Ph=17百度文库其自由度为：F=3n-2PL-PH=36-28-1=1图3-17发电机配气机构例6：7百度文库Pt=12Pf-2F=3n-2plph=17百度文库7百度文库练习：指出图3-20中运动机构的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算这些机构自由度，并判断它们是否具有确定的运动（其中箭头所示的为原动件）。7百度文库7百度文库7