第2章机构的结构分析1.ppt

东莞理工学院专用 * 1. 复合铰链（compound hinges, multiple hinges） －－两个以上的构件在同一处以转动副相联。 计算：m个构件, 有m－1个转动副。 两个低副 动画 东莞理工学院专用 * 上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。 例题⑤重新计算图示圆盘锯机构的自由度。 解：活动构件数n=7 低副数PL= 10 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0 =1 可以证明：F点的轨迹为一直线。 （当AB=AE、BC=BD、CE=ED=DF=FC时） 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F 圆盘锯机构 东莞理工学院专用 * 例题⑥计算图示两种凸轮机构的自由度。 解：左边机构 n= 3， PL= 3， F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×3 －1 =2 F原动件数，运动确定？ PH=1 对于右边的机构，有： F=3×2 －2×2 －1=1 事实上，两个机构的运动相同，且F=1 1 2 3 1 2 3 动画 东莞理工学院专用 * 2. 局部自由度（passive degree of freedom）--用F’表示 F=3n － 2PL － PH － F’ =3×3 －2×3 －1 －1 =1 本例中局部自由度 F’ =1 ★ 或计算时去掉滚子和铰链： F=3×2 －2×2 －1 =1 定义：构件局部运动所产生的自由度。该局部运动不影响其它构件的运动 一般出现在加装滚子的场合，计算时应去掉F’ 。 滚子的作用：滑动摩擦?滚动摩擦。 1 2 3 1 2 3 东莞理工学院专用 * 解：n= 4， PL= 6， F=3n － 2PL － PH =3×4 －2×6 =0 PH=0 3.虚约束( passive或redundant constraint) －－对机构的运动实际不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 ∵ FE＝AB ＝CD ，故增加构件 4 前后 E点的轨迹是重合的，都是圆弧。 增加的约束不起作用，应去掉构件4。 例题⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四 边形机构的自由度。 1 2 3 4 A B C D E F 平行四边形机构 东莞理工学院专用 * 重新计算：n=3, PL=4, PH=0 F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×4 =1 ★特别注意：此例存在虚约束的几何条件是： 1 2 3 4 A B C D E F 4 F ⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 AB＝CD＝EF 虚约束 东莞理工学院专用 * 作者：潘存云教授 ★出现虚约束的场合： 1）两构件联接前后，联接点的轨迹重合， 2）两构件构成多个移动副， 且导路平行。（只能算一个移动副） 如平行四边形机构，火车轮 椭圆仪等。(需要证明) 误：F=3 ×4 -2 ×6=0 正：F=3 ×3 -2 ×4=1 计算右图的自由度=？ 东莞理工学院专用 * 4）运动时，两构件上的某 两点距离始终不变。（E、F） 3）两构件构成多个转动副，且同轴。 （只能算一个转动副） 5）对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。 E F 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 计算右图的自由度=？ 误：F=3 ×5 -2 ×5-1 × 6=-1 正：F=3 ×3 -2 ×3-1 × 2=1 计算右图的自由度=？ 误：F=3 ×4 -2 ×6=0 正：F=3 ×3 -2 ×4=1 动画 东莞理工学院专用 * 作者：潘存云教授 6）两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 （只算一个高副） 如等宽凸轮 W 注意： 法线不重合时，变成实际约束！ A A’ n1 n1 n2 n2 n1 n1 n2 n2 A’ A 计算右图的自由度=？ 误：F=3 ×2 -2 ×3-1 × 2=-2 正：F=3 ×2 -2 ×2-1 × 1=1 相当于一个转动副 相当于一个移动副 东莞理工学院专用 * 虚约束的作用： ①改善构件的受力情况，如多个行星轮。 ②增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。 ③使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。 注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的 ! 东莞理工学院专用 * 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 B 2 I 9 C 3 A 1 J 6 H 8 7 D E 4 F G 5 例题⑧计算图示包装机送纸机构的自由度。 分析： 活动构件数n： A