机械设计基础第一章机构自由度计算课件.ppt
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- 机械设计 基础 第一章 机构 自由度 计算 课件
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1、1-3 平面机构自由度的计算 一、机构具有确定运动的条件一、机构具有确定运动的条件 机构要实现预期的运动传递和变换,必须使运动具有可能性和确定性,所谓运动的确定性,是指机构中的所有构件,在任意瞬时的运动都是 完全确定的,可控的。那么,机构应具备什么条件,其运动才是确定的呢?下面举例来讨论。如图17所示,由三个构件通过3个转动副联接而成的系统没有运动可能性。又如图18所示的五杆系统,若取构件1作为主动件,当给定1时,构件2、3、4既可以处在实线位置,也可以处在虚线或其他位置,因此,其从动件的运动是不确定的。图19桁架 图111铰链五杆机构 图111b曲柄滑块机构 不能产生运动 给定构件1运动参数
2、 =(t),构件2、3、4的运动是不确定的 11再给定构件4运动参数 =(t),构件2、3的运动是确定的44 但如果给定构件1、4的位置参数1和4,则其余构件的位置就被确定下来了。即需要两个原动构件,五杆机构才有确定的相对运动。如图1-9所示的曲柄滑块机构,给定构件1的位置时,其他构件的位置就被确定下来,即只需要一个原动构件,机构就有确定的相对运动。机构的自由度也就是机构具有的独立运动的个数。为了使机构具有确定的相对运动,这些独立运动必须是给定的,由于只有原动件才能作给定的独立运动,因此机构的原动件数必须与其自由度相同。所以机构具有确定运动的条件是:机构具有确定运动的条件是:机构的原动件数等于
3、机构的自由度数。机构的原动件数等于机构的自由度数。2、运动链具有确定运动的条件 静定桁架 超静定桁架 机构可动 且F F=W 运动链具有确定相对运动,即为机构。0F0 F0F0F F 0 F 0 F W 运动链作不确定运动 F 自由度W 原动件数 结论 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称机构的自由度。平面机构具有确定运动的条件:机构原动件个数应等于机构的自由度数目。原动件数自由度数,机构无确定运动 原动件数自由度数,机构在薄弱处损坏 二、平面机构自由度计算 构件自由度 一个构件未用运动副与其它构件连接之前,有三个自由度。当用运动副连接后,构件间的相对运动受到约束,失去一些自由度
4、。运动副不同,失去的自由度数目和保留的自由度数目也不同。(a)(b)(c)2345DEAC(e)(d)ABC14D1D433211CCC33活动构件数活动构件数 n 总构件数总构件数?构件构件 活动构件活动构件 静止构件静止构件(机架)(机架)主动件主动件 从动件从动件n+1 2.计算公式n:机构中活动构件数;Pl:机构中低副数;Ph:机构中高副数;F:机构的自由度数;F=3n-2Pl-Ph 计算实例 n=3,Pl=4,Ph=0 F=3n-2Pl-Ph=33-2Pl-Ph =33-24-0设则=1 v计算实例 n=5,F=3n 2Pl Ph=35 27 0=1解:Pl=7,Ph=0 三、自由度
5、计算时应注意的几种情况 1.复合铰链2.局部自由度 3.虚约束 两个以上构件在同一轴线处用转动副连接,就形成了复合铰链。个别构件所具有的,不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。重复出现的,对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。4.虚约束常见情况及处理方法 5.虚约束对机构的影响 三个构件在同一轴线处,两个转动副。推理:m个构件时,有m 1个转动副。1 复合铰链惯性筛机构C处为复合铰链计算中注意观察是否有复合铰链,以免漏算转动副数目,出现计算错误。n=5,Pl=7,Ph=0=35-27 0=1F=3n-2Pl Ph【例12】计算图111所示直线机构的 自由度。解 图示机构中其活动机构数
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