机构自由度的计算-4-1

平面(píngmiàn)机构自由度计算--虚约束聊城大学汽车与交通工程学院授课教师：朱颜全国高校(gāoxiào)微课教学比赛--机械原理精品资料授课(shòukè)内容本微课学习(xuéxí)要求和内容虚约束的定义虚约束的形式虚约束的应用能准确识别虚约束，并正确处理。熟练平面机构自由度的计算方法和步骤。授课目的及要求精品资料【解】n=

6PL

=PH

=09F=3n-2PL

-PH

=3×6-2×9-0=0154326AGFEDCB7思考：计算火车(huǒchē)轮机构的自由度结果正确吗？计算结果肯定(kěndìng)不对！精品资料提出(tíchū)问题问题出在哪？精品资料虚约束(yuēshù)154326AGFEDCB7分析(fēnxī)：精品资料D4D3154326AGFECB7虚约束(yuēshù)的定义机构(jīgòu)中不起独立限制作用的重复约束。分析：精品资料BFD15326AGEC74【解】n=5PL

=7F=3n-2PL-PH=1PH=0=3×5-2×7-0

计算(jìsuàn)具有虚约束机构的自由度时，将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分去除。虚约束(yuēshù)的处理去5、6构件等效？精品资料附加的构件4和其两端的转动副E、F提供(tígōng)的自由度F31221即引入了一个虚约束去掉虚约束F3n2PLPH332411234ABDFEC注意：存在虚约束(yuēshù)的几何条件是AB＝CD＝EF(1)联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合平行四边形机构虚约束常见形式精品资料(2)当两构件组成多个(duōɡè)移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。带虚约束(yuēshù)的凸轮机构虚约束常见形式精品资料带虚约束(yuēshù)的曲轴(3)当两构件构成多个转动(zhuàndòng)副，且轴线互相重合时，则只有一个转动(zhuàndòng)副起作用，其余转动(zhuàndòng)副都是虚约束。虚约束常见形式精品资料(4)法线始终(shǐzhōng)重合的高副虚约束常见(chánɡjiàn)形式等宽凸轮精品资料n1n1n2n2BAn1n1n2n2注意：法线不重合时，构成(gòuchéng)复合高副,变成实际约束！虚约束常见(chánɡjiàn)形式相当转动副相当于移动副精品资料带虚约束(yuēshù)的行星轮系(5)机构中对传递运动(yùndòng)不起独立作用的对称部分虚约束常见形式精品资料1B342A行星轮2和2以及(yǐjí)转动副D、C和4个平面高副提供的自由度F3222142即引入了两个虚约束。未去掉虚约束时F3n2pLpH3525161去掉(qùdiào)虚约束F3n2pLpH33231211234ADBC22虚约束常见形式精品资料作用：⑴改善构件的受力情况或平衡惯性力，如多个行星轮。⑵增加结构刚度，如轴与轴承(zhóuchéng)。⑶提高运动可靠性和工作的稳定性，如火车轮。影响：有虚约束的机构，其相关尺寸的制造精度(jīnɡdù)要求高，增大了制造成本。机构中的虚约束数越多，制造难度也就越大。虚约束的应用精品资料B2I9C3A1J6H87DE4FG5活动(huódòng)构件数A1B2C3J6G5H89IFn9复合(fùhé)铰链虚约束运动副D1处

去除局部自由度和虚约束局部自由度F3n2pLPH

362713

1滚子3、87ED42个转动副杆9和运动副F、I引入一个虚约束综合例题分析:计算包装机送纸机构的自由度

【解】n=6PL

=7PH=3精品资料机构(jīgòu)自由度的计算步骤识别(shíbié)复合铰链，准确计算运动副数目。识别(shíbié)局部自由度并去除。识别(shíbié)虚约束并去除。准确计算活动构件数，代入公式计算。精品资料例题(lìtí)分析例计算图示机构的自由度，并指出(zhǐchū)复合铰链、局部自由度和虚约束。复合铰链虚约束局部自由度精品资料例计算图所示机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链(jiǎoliàn)、虚约束请标出）。7AC12B3DEFG