第1章机构自由度计算1.ppt

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1、第二章 机械零件设计概述,第一章 机构自由度计算,附、重点掌握的运动副,凸轮副 级副 高副（约束数1）齿轮副转动副级副 低副（约束数2）移动副,自由度与约束定义,构件独立运动的数目称为自由度,对构件运动的限制作用称为约束,对于具有n个活动构件的平面机构，若各构件之间共构成了Pl个低副和Ph个高副，则它们共引入 个约束,一、平面机构的自由度计算公式,(2Pl+Ph)机构的自由度F应为:,F=3(n个活动构件)(2 低副数Pl+高副数Ph)=3n（2 Pl+Ph）即 总自由度数 总约束数,二、计算平面机构自由度注意事项,两个以上的构件在同一处以转动副相联接，,请计算右图机构的自由度,解决方法：若有

2、m个构件在同一处形成复合铰链，则它们构成的转动副的数目为（m-1)个。,这样所构成的运动副称为复合铰链,1.复合铰链,F=3*5-2*6=3（实例）,F=3*5-2*7=1,1.复合铰链,例：,特别要注意以下情况：,注意有无焊接：,非复合铰链情况,Ex.1:计算如下齿轮连杆机构的自由度.此机构中，有3个转动的齿轮(1,2,and 3)and 2根杆(4 and 5).,C 是构件 2、4、5组成的复合铰链，D 是构件 3、5、6组成的复合铰链.F=3n-2PL-Ph,=35,-26,-2,=1,2.局部自由度,不影响机构整体运动的自由度，称为局部自由度。,在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃

3、不计。,F=3n-2PL-Ph=33-23-1=2,F=3n-2PL-Ph=32-22-1=1,3.虚约束,应在计算结果中加上虚约束数，或先将产生虚约束的构件和运动副去掉，然后再进行计算。,在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。,常见的虚约束有以下几种情况:,）当两构件组成多个移动副，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。,带虚约束的凸轮机构,带虚约束的曲轴,）当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。,3）机构中对运动起重复限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。,带虚约

4、束的行星轮系,(4)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,DOF=3N-2PL-Ph,32-23-2=-2,=32,-22,-1,=1,但是，当他们的公法线方向不重合时，必须各自计算其高副数。,DOF=3N-2PL-Ph,=34-26=0,34-26=0,F=3N-2PL-Ph=33-24=1,5）如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。,虚约束的本质是什么?,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”。,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。,三、平面机构具有确定运动的条件,F1或F0,2.F=原动件数目,判断图示机构能否运动?,