机械设计基础-第四节 (11)

第四节 平面机构的自由度,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,一、机构的自由度,二、机构具有确定运动的条件,三、平面机构自由度的计算方法,四、计算机构自由度时应注意的事项,1、复合铰链,2、局部自由度,3、虚约束,4、小结,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,5、例题,本章重点及难点,1、基本概念：机构、构件、运动副2、平面机构自由度的计算,虚约束的识别和处理,本章重点,本章难点,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,重点知识结构图,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,The end,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,只要给定一个位置参数 ，则其它杆件的位置均可随之确定，即确定该机构位置所需的独立参数的数目为 1（或需要一个自变量）,平面四杆机构,机构的自由度,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,必须同时给定 和 ，机构的位置才能确定。,机构的自由度,平面五杆机构,机构的自由度(degree of freedom of mechanism)：确定一个机构位置所需的独立参数的数目。,平面四杆机构的自由度为1；平面五杆机构的自由度为2。,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,机构具有确定运动的条件,在机构中，只有原动件才能按给定规律做独立运动，且一个原动件只能作一种独立运动，所以，要使一个机构具有确定的运动，则必须使机构的原动件数等于机构的自由度，这就是机构具有确定运动的条件。 原动件数机构的自由度,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,机构具有确定运动的条件,求机构自由度的意义：根据机构自由度的值，分配驱动件 数，从而使机构具有确定的运动。,原动件数 机构的自由度,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,平面机构自由度的计算方法,设某一平面机构，共有n个活动构件，PL个低副和PH 个高副，这n个活动构件在未用运动副联接之前具有 3n个自由度，当用PL个低副和PH个高副联接后，便 受到2PL+PH个约束，显然此机构共失去2PL+PH个自 由度，还剩的自由度 W 为 W=3n- 2PL-PH,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,【例1】求凸轮机构的自由度。【解】n=2 PL=2 PH=1 W=3n-2PL-PH=6-4-1=1,W1，意味着该凸轮机构只需一个驱动件，就可使其具有确定的运动。,平面机构自由度的计算方法,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,【例2】求双滑块机构的自由度。,【解】 n=7 PL=10 PH=0 W=3n-2PL-PH=21-20-0=1,平面机构自由度的计算方法,根据“原动件数机构自由度”，此机构需1个主动件。,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,【例3】试计算如图所示颚式破碎机的自由度。,【解】n=5，PL=7，PH0， W3n-2PL-PH =1,平面机构自由度的计算方法,根据“原动件数机构自由度”，此机构需1个主动件。,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,n=5 PL=7 PH=0,在同一轴线上有两个以上的构件用转动副联接，成为复合铰链(compound hinges)。却往往被错当作一个转动副来计算。,复合铰链,若有m个构件用复合铰链联接时，则应有(m-1)个转动副。,W=3X5-2X7-0=1,注意：复合铰链只存在于转动副中！,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,在有些机构中，某些构件所产生的局部运动，并不影响整个机构的运动，这种不影响整个机构运动特性的自由度称为局部自由度(passive degree of freedom)（或多余自由度），应将局部自由度去除。,局部自由度,方法：将滚子与推杆视为焊接在一起， 以去除局部自由度。,滚子从动件凸轮机构,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,局部自由度,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,在机构中，有些运动副的约束可能与其它运动副的约束重复，它对机构的运动实际上不起新的约束，故称这类约束为虚约束(redundant constraint)。计算W时，应将产生虚约束的构件和运动副去掉。,虚约束,虚约束是有条件的。当CDAB（或EF）时，CD和其两端的运动副即为真正约束。,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,平面机构中，虚约束常发生在下列情况：,虚约束,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,虚约束,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,小结,第四节 平面机构的自由度,第一章 平面机构的运动简图及自由度,例题,【例1】试计算如图所示大筛机构的自由度。,【解】局部自由度滚子。虚约束E和E/。弹簧不起限制作用，略去。C复合铰链。 n=7，PL=9，PH1， W3n-2PL-PH =2,根据“原动件数机构自由度”，此机构需2个主动件。,