《自由度的计算》PPT课件

平面机构自由度的计算,机械设计基础,一、构件的自由度,定义：构件所具有的独立运动数目,定义：机构中各构件相对于机架所具有的独立运动数目,二、机构的自由度,1、运动副与约束的关系,当构件组成运动副后，相对运动受到约束，自由度减少,低副对自由度的影响,转动副,低副引入2个约束，保留1个自由度,移动副,只能转动失去了沿X、Y方向的移动,只能沿X方向移动失去了沿Y方向的移动和转动,高副对自由度的影响,齿轮副,高副引入1个约束，保留2个自由度,滚动副,要求,2、平面机构自由度的计算公式,记住上述公式，并能熟练应用,式中F平面机构的自由度；n机构的活动构件数；PL该机构中的低副（转动副、移动副）数；PH该机构中的高副数。,F3n2PLPH,重点,例1：计算铰链四杆机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1,例2：计算内燃机内连杆机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1,例3：计算图示凸轮机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1,例4：计算图示铰链五杆机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-0=2,三、机构具有确定运动的条件,机构要能运动，其自由度必须0,1、机构自由度取值区间的讨论,课堂练习：判断下图中简易冲床机构能否运动？,课后思考：若在C处增加一滑块呢？,自由度F原动件数,2、机构自由度与原动件数之间的关系讨论,原动件,F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-0=2,运动不确定,原动件,2、机构自由度与原动件数之间的关系讨论,自由度F原动件数,原动件,原动件,F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1,破坏,机构具有确定运动的条件是：,重点,F0且=原动件数,F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1,D,A,F,C,B,E,主动件1,2,3,4,5,矿石,课堂练习：判断下图破碎机是否有具有确定运动,鳄式破碎机,计算机构自由度的意义：判定机构运动的可能性和确定性,四、计算自由度F的注意事项,复,复,复,复,（一）复合铰链,C处剖开,由K个构件组成的复合铰链包含的转动副数目计为K-1个,1、定义：三个及其以上构件在同一处组成的转动副,2、处理方法：,重点,F=3n-2PL-PH=3*7-2*10-0=1,（二）局部自由度,1、定义：与输出构件运动无关的自由度,2、处理：将产生局部自由度的构件及其组成的运动副一起除去不计,滚子可使高副处的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少磨损,F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1,3、优点：,F=2,F=1,（三）虚约束,1、定义：不产生实际约束效果的重复约束,2、处理：将产生虚约束的构件及其组成的运动副一起除去不计,3、发生场合：,原动件,机车联动,原动件,两构件同时在多处构成移动副，且各移动副的导路互相平行或重合,导路重合,A,B,A,B,导路平行,两构件在多处构成转动副，且各转动副轴线重合,A,B,当两构件在多处接触并构成平面高副，且过各接触点的公法线方向彼此重合时,机构中传递运动不起独立作用的对称部分,课堂练习：计算该机构的自由度,复,虚,注意事项,机构中的虚约束都是在特定的几何条件下才出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变为有效约束，从而改变机构的自由度。,从运动的角度看,虚约束就是“重复的约束”或者是“多余的约束”。,4、作用：增强构件刚度、稳定性，改善受力情况,注意事项,机构中的虚约束都是在特定的几何条件下才出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变为有效约束，从而改变机构的自由度。,对于虚约束，从机构的运动观点看是多余的，但从增强构件支撑刚度、稳定性，改善受力状况等方面来看却是必需的。因此虚约束的作用是：增强构件刚度，改善受力状况。,计算机构自由度的步骤,判断有无注意事项（复、局、虚）确定构件数目，低副和高副各自的数目运用公式计算机构自由度检验机构是否具有确定运动,综合例题1：计算下图中大筛机构的自由度,综合例题2：计算图示机构的自由度,F=3n-2PL-PH=38-211-11=1,1,2,4,3,5,6,7,8,课堂小结,内容小结：1、自由度的定义（构件、机构）2、自由度的计算3、机构具有确定运动的条件4、计算平面机构自由度的注意事项重难点：熟练掌握自由度的计算方法,（复、局