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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 机械设计基础 第二讲 郝文思2009年 上次课的要点： 构件、 零件、 运动副、 高副、 低副、 运动链、 自由度、 约束、 机构、 机构运动简图。 1 一 4 平面机构的自由度计算 设某一平面运动链，共包含 N 个构件、PL 个低副和PH 高副。现假定其中某个构件固定（机架），则余下 n = N - 1 个可动构件，在未组成运动链之前，共有 3n 个自由度；当组成运动链后，由于受到2PL+PH个约束，整个运动链相对于机架的自由度为 一、运动链的自由度计算 　二、 运动链成为机构的条件 　　判断所设计的运动链是否能成为机构，是提出新的设计方案时自行评价方案可行性的关键步骤。 1。平面低副三构件运动链 F?3n?2pL?pH?3?2?2?3?0　 运动链为一刚性桁架，不能成为机构 A B 1 2 C 3 平面低副三构件运动链 * 　 F?3n?2pL?pH?3?3?2?5? ?1 该运动链约束过多，成为超静定桁架，不能成为机构。 　　　 　　运动链成为机构的首要条件： 　 运动链自由度必须大于零。 1 2 4 3 A D B C E 平面四构件运动链 * 　　 在F?0的条件下，进一步判断运动链是否具有确定的运动。 　　平面五杆运动链 　F?3n?2pL?pH ?3?4?2?5 ? 2 　　原动件数?F,运动链内部的运动关系不确定。 　　运动链不能成为机构。 　　 原动件数?F,运动链内部各构件运动关系确定。 　　运动链成为机构。 * 　　平面四杆运动链 　F?3n?2pL?pH?3?3?2?4 ?1 　　原动件数?F，运动链内部的运动关系将发生矛盾，其中最薄弱的构件将会损坏。 　　运动链不能成为机构。 　　 原动件数?F，运动链内部各构件运动关系确定。 　　运动链成为机构。 * 　　满足以上条件的运动链即为机构，机构的自由度可用运动链自由度公式计算。 运动链成为机构的条件是： 取运动链中一个构件相对固定作为机架，运动链相对于机架的自由度必须大于零，且原动件的数目等于运动链的自由度数。 * 1 复合铰链 　 定义：两个以上的构件在同一处以转动副联接所构成的运动副。 　　k个构件组成的复合铰链，有(k-1)个转动副。 三、计算机构自由度时应注意的问题 N=6 n=5 PL=? PL=7 F=3n-2PL =3×5-2×7 =1 复合铰链得相当结构 * 　　 准确识别复合铰链举例 　　关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成了转动副 　 1 2 3 1 3 4 2 1 2 3 4 4 1 3 2 两个转动副 两个转动副 两个转动副 两个转动副 * 未考虑局部自由度时的机构自由度计算。 F?3n?2pL?pH?3?3?2?3?1?2 2。 局部自由度 定义：机构中某些构件所具有的仅与其自身的局部运动有关的自由度。 考虑局部自由度时的机构自由度计算。 　　设想将滚子与从动件焊成一体 　　　F?3?2?2?2?1?1　 　　计算时减去局部自由度FP 　F?3?3?2?3?1?1(局部自由度)?1 * 3。虚约束 　 定义：机构中不起独立限制作用的重复约束。 　 计算具有虚约束的机构的自由度时，应先将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分除去。 　　虚约束发生的场合 ⑴ 两构件间构成多个运动副 两构件构成多个 导路平行的移动副 两构件构成多个接触点处法线重合的高副 两构件构成多个 轴线重合的转动副 * 5 2 1 3 4 E F 5 ⑵ 两构件上某两点间的距离在运动过程中始终保持不变 未去掉虚约束时 F?3n?2pL?pH?3?4?2?6?0 　 3 2 4 1 E F 　　 附加的构件5和其两端的转动副E、F提供的自由度 F?3?1?2?2? ?1 　　即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。去掉虚约束后 F?3n?2pL?pH?3?3?2?4?1 ? * ⑶ 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合 附加的构件4和其两端的转动副E、F以及附加的构件1和其两端的转动副A、B提供的自由度 F?3?1?2?2? ?1 　　即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。去掉虚约束后 F? 3n?2pL?pH?3?3?2?4?1 1