机械设计基础自由度课件.ppt

第二章 平面机构的组成与自由度,2.1 平面机构的组成2.2 平面机构运动简图及其绘制2.3 平面机构的自由度,2.3 平面机构的自由度（重点）,基本概念自由度：相对于参考坐标系，构件所具有的独立运动数目称为构件的自由度。或者说：自由度指的是描述运动的独立参数。约束：对构件的独立运动所加的限制称为约束。约束是由运动副提供的。机构的自由度：在指定的参考坐标系内机构所具有的独立运动数目。我们重点讨论平面机构的自由度问题。,空间的运动：在三维空间内自由运动的构件具有六个自由度，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。,一、平面机构自由度计算公式,2.3 平面机构的自由度（重点）,平面运动：作平面运动的构件则只有三个自由度，即沿x轴和y轴的移动及在xOy平面内的转动。这三个自由度可以用三个独立的参数x、y和角度表示。下面，只就作平面运动的构件进行分析。,动画,2.3 平面机构的自由度（重点）,运动副的作用：是约束构件间的某些运动，而保留另外一些运动。一个运动副至少引入一个约束，也至少保留一个自由度。转动副：沿轴向和垂直于轴向的移动均受到约束，它只能绕其轴线作转动。所以，平面运动的一个转动副引入两个约束，保留一个自由度。,2.3 平面机构的自由度（重点）,移动副：限制了构件一个移动和绕平面的轴转动，保留了沿移动副方向的相对移动，所以平面运动的一个移动副也引入两个约束，保留一个自由度。,2.3 平面机构的自由度（重点）,一个平面高副引入一个约束，保留两个自由度。,动画,2.3 平面机构的自由度（重点）,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。,2.3 平面机构的自由度（重点）,一、平面机构自由度计算公式,(),2PL,？,？,？,1个自由构件有 个自由度,1个低副减少 个自由度,1个高副减少 个自由度,运动链自由度,低副数,活动构件数,高副数,2,n,F=,机构总自由度,PL,Ph,1,3,3,2,3n,+,Ph,机构自由度F 取决于：活动构件的件数与运动副的性质（高副或低副）和个数。,2.3 平面机构的自由度（重点）,运动链自由度,低副数,活动构件数,高副数,pL=4,n=3,pH=0,F=1,pL=5,n=4,pH=0,F=2,2.3 平面机构的自由度（重点）,P5=4,P4=1,F=0,n=3,n=2,P5=3,F=0,n=3,P5=5,F=1,n=3,P5=4,F=1,n=4,P5=5,F=2,结论：,1.机构可能运动的条件是：,2.机构具有确定运动的条件是：,即主动件数等于机构自由度数F。,输入的独立运动数目等于机构自由度数F。,机构自由度数F1。,二、机构具有确定相对运动的条件,2.3 平面机构的自由度（重点）,（一）虚约束,虚约束机构中那些对构件间的相对运动不起独立限制 作用的重复约束。或称消极约束。,？,三、计算机构自由度时应注意的问题,2.3 平面机构的自由度（重点）,常见的虚约束：,1.机构中联结构件与被联结构件在联接处的轨迹重合,？,2.3 平面机构的自由度（重点）,4.在机构整个运动过程中，其中某两构件上两点之间的距离始终不变。,常见的虚约束：,2.3 平面机构的自由度（重点）,机构中传递运动不起独立作用的对称部分。,常见的虚约束：,2.3 平面机构的自由度（重点）,只能算一个,常见的虚约束：,2.3 平面机构的自由度（重点）,（二）局部自由度,局部自由度机构中个别构件所具有的不影响其它构件 运动，即与整个机构运动无关的自由度。,?,三、计算机构自由度时应注意的问题,2.3 平面机构的自由度（重点）,（三）复合铰链,？,实际有(m-1)个转动副。,如图所示F、B、D、C处是复合铰链,例,三、计算机构自由度时应注意的问题,2.3 平面机构的自由度（重点）,2.3 平面机构的自由度（重点）,作业：2-5、2-6 要求：涉及的图形要用直尺画工整。,