(35)-chapter 2-5 2-6 機構自由度的計算及注意事項

1問題1：什么樣的機構具有確定的運動？2.4.1機構具有確定運動的條件問題2：不滿足機構確定運動條件的情況下，機構如何運動？2.4.2冗余驅動機構和欠驅動機構2.4機構具有確定運動的條件及最小阻力定律22.4.1機構具有確定運動的條件思考：什么樣的機構具有確定的運動？五桿機構-2個原動件四桿機構-2個原動件五桿機構-1個原動件四桿機構-1個原動件運動完全確定運動完全確定最薄弱環(huán)節(jié)損壞運動不確定3機構的自由度：機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數的數目，其數目用F表示2.4.1機構具有確定運動的條件四桿機構-F=1五桿機構-F=2機構具有確定運動的條件：機構的原動件數目等于機構的自由度數目F原動件=1原動件=2原動件=1原動件=2討論：（1）原動件數目>機構自由度的情況（2）原動件數目<機構自由度的情況機構中最薄弱環(huán)節(jié)破壞機構運動不完全確定運動遵循最小阻力定律42.4.2冗余驅動機構和欠驅動機構（1）若各原動件的運動互不協(xié)調，則有可能導致機構在最薄弱環(huán)節(jié)損壞（2）若各原動件運動彼此協(xié)調，則各原動件同心協(xié)力驅動從動件運動，從而增大傳動的可靠性，減小傳動的尺寸和重量，并有利于克服某些奇異位形時運動所受的阻礙。原動件數目>機構自由度，此時機構稱為冗驅機構利用運動協(xié)調的冗余驅動機構實現傳動可靠性的提升，克服機構運動的死點5原動件數目<機構自由度，此時機構稱為欠驅機構，機構運動不完全確定這種情況機構將遵循最小阻力定律，即優(yōu)先沿阻力最小的方向運動。送料機構，平面五桿機構，F=2轉動副D中的摩擦阻力小于移動副E中的摩擦阻力，故搖桿3的擺動總是優(yōu)先于滑塊4的移動2.4.2冗余驅動機構和欠驅動機構6問題1：為何要進行機構自由度的計算？機構具有確定運動的條件：機構的原動件數目等于機構的自由度數目F問題2：如何準確計算機構自由度？2.5機構自由度的計算2.6計算平面機構自由度時應注意的事項72.5平面機構自由度的計算平面機構中，每1個活動構件的自由度為3

平面低副（轉動副和移動副）提供2個約束平面高副提供1個約束F=3n–(2Pl+Ph)82.5機構自由度的計算方法F

=3n-2Pl–Ph=3×5–2×7=1活動構件的數量Pl=7Ph=0n=5平面低副與高副的數量顎式破碎機92.5機構自由度的計算方法12345F

=3n-2Pl–Ph=3×4–2×5–1=1活動構件的數量Pl=5Ph=1n=4平面低副與高副的數量10問題1：正確計算運動副的數目解決方案k

個構件在同一處構成復合鉸鏈，實際上構成了(k-1)個轉動副。

F

=3×5-2×7=1

F

=3n-2Pl–Ph=3×5-2×6=32.6計算平面機構自由度時應注意的事項兩個以上的構件在同一處以轉動副聯(lián)接所構成的運動副。（1）復合鉸鏈11問題1：正確計算運動副的數目（2）同一運動副如果兩構件在多處接觸而構成運動副，且符合以上三種情況者，則為同一運動副，即只能算一個運動副。①多處接觸構成轉動副，且軸線重合②多處接觸構成移動副，且移動方向平行③兩構件構成平面高副，且接觸點處公法線重合

F

=3×1-2×2=-1

F

=3×3-2×5=-1

F

=3×2-2×3-2=-2

F

=3×1-2×1=1

F

=3×3-2×4=1

F

=3×2-2×2-1=112問題1：正確計算運動副的數目（3）復合高副如果兩構件在多處接觸而構成平面高副，但各接觸點處的公法線方向并不彼此重合，則為復合高副，相當于一個低副（移動副或轉動副）13解決方案①假想滾子和安裝滾子的構件固接為一個整體，成為一個構件②在計算結果中去除局部自由度問題2：局部自由度F’某些構件具有的只影響自身局部運動而不影響其它構件運動的自由度，經常發(fā)生在將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的場合。

F

=3n–2Pl

-Ph

=3×3-2×3-1×1=2

F

=3×2-2×2-1×1=12.6計算平面機構自由度時應注意的事項

F

=3n-(2Pl+Ph)-F’=3×3-2×3-1×1-1=114是指機構中某些運動副帶入的對機構運動起重復約束作用的約束，以p′表示。2.6計算平面機構自由度時應注意的事項問題3：虛約束

ABCDADBC點E、F距離在運動過程中始終不變

F

=3×4-2×6=0

F

=3×4-(2×6-1)=1F

=3n-(2Pl+Ph-P’)-F’152.6計算平面機構自由度時應注意的事項虛約束常發(fā)生的幾種情況：①軌跡重合②用雙副桿連接兩構件上距離恒定不變的兩點③結構重復的情況P′=1P′=1P′=2

F

=3×4-(2×6)=0

F

=3×4-(2×6-1)=1

F

=?16自由度計算問題小結：F=3n–(2Pl+Ph)掌握平面機構自由度的計算方法正確計算機構自