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1、平面机构自由度的计算,机械设计基础 周春梅,复习回顾：平面机构自由度的计算 本课内容：机构自由度的计算注意事项 课堂练习：实例,主要内容：,平面机构的自由度计算,复习回顾：机构自由度的计算,机构自由度(degree of freedom)：机构具有的独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。,平面高副：2个约束,平面低副：1个约束,假设平面机构有n个活动构件： 则有： 3n个自由度 有Pl个低副和Ph个高副：,平面自由构件：3个自由度 平面低副：引入2个约束 平面高副：引入1个约束,平面机构的自由度计算公式：,则引入： (2 pl + ph)个约束,分析：,F=
2、3n-2 pl - ph,复习回顾：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,？,讲解：平面机构自由度计算注意事项,应用式F=3n(2PL+PH )计算平面机构自由度时，应注意以下三个问题： 1. 复合铰链 2. 局部自由度 3. 虚约束,讲解：注意事项复合铰链,定义：两个以上构件在同一处用转动副相连接，该处则构成复合铰链。 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目）。,定义：机构中与输出构件的运动无关的自由度称为局部自由度,或称多余自由度 处理方法：将构成局部自由度的两构件合二为一，去掉两者构成的运动副，再重新数可动件个数和运动副个数,讲解：注意事项局部
3、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动，但是可以使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，因此在机械中常有局部自由度存在。,？,定义：对机构起重复约束作用的约束称为虚约束或消极约束，计算自由度时应在约束总和中去掉虚约束。 处理虚约束的方法：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，再数可动件个数和运动副数目。,讲解：注意事项虚约束, 两个构件组成多个轴线重合的转动副或组成多个方向一致的移动副时，只需考虑其中一处的约束，其余的均为虚约束。,虚约束情况1,两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, 两构件上两
4、点之间的距离始终保持不变，若在两点间用两个转动副和一个构件联接，则由此代入的约束为虚约束。,虚约束情况2, 机构中某两构件用转动副相联的联结点，在未组成运动副之前，其各自的轨迹已重合为一，则此联结带入的约束为虚约束。,虚约束情况3, 机构中对运动不起作用的对称部分引入的约束为虚约束。,虚约束情况4,机构中为什么要使用虚约束?,a.使受力状态更合理,b.使机构平衡,c.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?,保证满足虚约束存在的几何条件，在机械设计中使用虚约束时，机械制造的精度要提高。,小 结,存在于转动副处 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, 局部自由度,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。 正确处理方法：计算自由度时将局部自由度减去。, 虚约束,存在于特定的几何条件或结构条件下。 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 25字口诀： 标出复局虚 注意要加减 数清可动件 弄清高低副 列出计算式,F = 3n 2 pl ph,小 结,现在看刚才的例子：,复合铰链,局部自由度,虚约束,解： （1）检查机构中有无三种特殊情况,复合铰链,虚约束,局部自由度,（2）计算机构自由度,F3n2PLPH3729112,