平面机构自由度的计算

1、平面机构自由度的计算 机械设计基础机械设计基础 周春梅周春梅复习回顾：机构自由度的计算：机构自由度的计算l机构自由度机构自由度(degree of freedom)：机构具有的独机构具有的独立运动参数的数目称为机构的自由度。立运动参数的数目称为机构的自由度。我们只讨论平面机构的自由度计算问题。我们只讨论平面机构的自由度计算问题。平面高副：平面高副：2个约束个约束平面低副：平面低副：1个约束个约束假设平面机构有假设平面机构有n个个活动构件活动构件： 则有：则有： 3n个自由度个自由度有有pl个低副和个低副和ph个高副：个高副： 平面自由构件：平面自由构件：3个自由度个自由度平面低副：引入平面低副

2、：引入2个约束个约束平面高副：引入平面高副：引入1个约束个约束平面机构的自由度计算公式：平面机构的自由度计算公式：则引入：则引入： (2 pl + ph)个个约束约束分析：分析： f=3n-2 pl - ph复习回顾：机构自由度的计算公式：机构自由度的计算公式引例：按照之前的算法下图机构的自由度为引例：按照之前的算法下图机构的自由度为 ？ 应用式应用式 注意事项注意事项复合铰链复合铰链u 定义：两个以上构件在同一处用转动副相连接，该处则构成定义：两个以上构件在同一处用转动副相连接，该处则构成复合铰复合铰链链。u 复合铰链处的运动副数目为：复合铰链处的运动副数目为：k1（k为构成复合铰链的构件数

3、为构成复合铰链的构件数目）。目）。复合铰链复合铰链u 定义：定义：机构中与输出构机构中与输出构件的运动无关的自由度件的运动无关的自由度称为称为局部自由度局部自由度,或称多或称多余自由度余自由度u 处理方法：将构成局部处理方法：将构成局部自由度的两构件合二为自由度的两构件合二为一，去掉两者构成的运一，去掉两者构成的运动副，再重新数可动件动副，再重新数可动件个数和运动副个数个数和运动副个数注意事项注意事项局部自由度局部自由度 机构中为什么要使用局部自由度机构中为什么要使用局部自由度? 局部自由度虽然不影响整个机构的运局部自由度虽然不影响整个机构的运动，但是可以使高副接触处的滑动摩擦转动，但是可以使

4、高副接触处的滑动摩擦转变为滚动摩擦，减小了摩擦和磨损，因此变为滚动摩擦，减小了摩擦和磨损，因此在机械中常有局部自由度存在。在机械中常有局部自由度存在。？ u定义：定义：对机构起重复约束作用的约束称为虚约对机构起重复约束作用的约束称为虚约束或消极约束，束或消极约束，计算自由度时应在约束总和中计算自由度时应在约束总和中去掉虚约束。去掉虚约束。u处理虚约束的方法：处理虚约束的方法：去掉产生虚约束的构件及去掉产生虚约束的构件及其与该构件连接而构成的运动副，再数可动件其与该构件连接而构成的运动副，再数可动件个数和运动副数目。个数和运动副数目。注意事项注意事项虚约束虚约束虚约束情况虚约束情况1 两构件之间

5、无论组成何种形式的运动副，两构件之间无论组成何种形式的运动副，只有一个是有效的，其余的是虚约束只有一个是有效的，其余的是虚约束虚约束情况虚约束情况2虚约束情况虚约束情况3虚约束情况虚约束情况4机构中为什么要使用虚约束机构中为什么要使用虚约束?a.使受力状态更合理使受力状态更合理b.使机构平衡使机构平衡c.考虑机构在特殊位置的运动考虑机构在特殊位置的运动使用虚约束时要注意什么问题使用虚约束时要注意什么问题?保证满足虚约束存在的保证满足虚约束存在的几何条件几何条件，在机械设计中，在机械设计中使用虚约束时，机械制造的精度要提高。使用虚约束时，机械制造的精度要提高。小小 结结u存在于转动副处u正确处理方法：复合铰链处有m个构件则有(m-1)个转动副 复合铰链复合铰链 局部自由度局部自由度u常发生在为减小高副磨损而将滑动摩擦变成滚动摩擦所增加的滚子处。u正确处理方法：计算自由度时将局部自由度减去。 虚约束虚约束u存在于特定的几何条件或结构条件下。u正确处理方法：将引起虚约束的构件和运动副除去不计。总结自由度的计算及其注意事项总结自由度的计算及其注意事项25字口诀：字口诀：u 标出复局虚标出复局虚u 注意要加减注意要加减u 数清可动件