机构自由度的计算-课堂演讲小课件 ()

机构自由度的计算姓名：徐灿班级：机教101班学号：201003151191234理解虚约束、局部自由度、复合铰链概念教学目标机构的组成及其具有确定的运动条件对机构进行分析并学会绘制运动简图

掌握计算机构自由度时应注意的几种情况

所谓机构的自由度,实质上就是机构具有确定位置时所必须给定的独立运动参数的数目。机构的自由度数也就是机构应当具有的原动件数目。机构自由度

活动构件数目低副数目高副数目综上所述,平面机构中,每个低副引入两个约束,使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束,使构件失去一个自由度。在平面机构中，每个自由构件具有三个自由度。而每个低副（转动副和移动副）各提供两个约束，每个高副只提供一个约束。设平面机构中共有n个活动构件，在各构件尚未用运动副连接时，它们共有3n个自由度。而当各构件用运动副连接后，设共有P1个低副和Ph个高副，则机构的自由度数F:由两个以上的构件在同一处以转动副相联而成的铰链称为复合铰链。如图所示。由K个构件以复合铰链相联接时构成的转动副数为(K-1)个。计算自由度时要特别注意“复合铰链”。

计算平面机构自由度时应注意的事项图a所示的机构的自由度计算为：n=5.PL=7(PL≠6)、PH=0，则F=3n－2PL－PH=3×5－2×7－0=1。复合铰链1.复合铰链不影响机构中其它构件相对运动的自由度称为局部自由度。如右图所示。在计算机构的自由度时，局部自由度不应计入。图a所示的凸轮机构中，自由度计算为:n=2.PL=2(PL≠3)、PH=1，则F=3n－2PL－PH=3×2－2×2－1=1。局部自由度局部自由度一般在高副接触处,若有滚子存在,则滚子绕自身轴线转动的自由度属于局部自由度,采用滚子结构的目的在于将高副间的滑动摩擦转换为滚动摩擦,以减轻摩擦和磨损。3.虚约束对机构的运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。如图a所示为机车车轮联动机构,图b为其机构运动简图。计算机构自由度时,应将产生虚约束的构件连同它所带入的运动副一起除去不计。局部自由度对于上图a所示的机构可就看成是图c所示的机构，此时n=3(而不是n=4))、PL=4.PH=0，则F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1。在此情况下,计算机构自由度时,只考虑一处运动副引入的约束,其余各运动副引入的约束为虚约束。

平面机构的虚约束常出现于下列情况中:⑴两构件间形成多个轴线重合的转动副(如下图所示)虚约束⑵两构件形成多个导路平行的移动副(如右图所示)在此情况下,计算机构自由度时,只考虑一处运动副引入的约束,其余各运动副引入的约束为虚约束。

⑶用一个构件及两个转动副将两个构件上距离始终不变的两个动点相联时,引入一个虚约束。如右图所示,如用构件5及两个转动副联接E、F点时,将引入一个虚约束。虚约束A或B⑷在机构中如果有两构件相联接,当将此两构件在联接处拆开时,若两构件上原联接点的轨迹是重合的,则该联接引入一个虚约束。如机车车轮联动机构和右图所示的椭圆仪机构中的虚约束均属于这种情况。⑸对机构运动不起作用的对称部分引入虚约束。分析计算时,须将对运动不起作用的其它对称部分除去不计,即将多余的虚约束出去。所以从保证机构的运动和便于加工装配等方面考虑,应尽量减少机构中的虚约束。但为了改善受力情况、增加机构刚度或保证机械运动的顺利进行,虚约束往往又是不可缺少的。如下图所示的行星轮系,只需一个行星齿轮2便可满足运动要求。但为了平衡行星齿轮的惯性力,采用多个行星齿轮对称布置。由于行星齿轮2′的加入,使机构增加了一个虚约束。计算图示大筛机构的自由度。位置C

，2个低副复合铰链:局部自由度1个虚约束En=7PL=9PH=1F=3n－2PL

－PH

=3×7－2×9－1=2CDABGFoE由计算公式得例计算图示的发动机配气