[工学]平面机构的自由度计算.ppt

自用盘编号JJ321002 n = 4, Pl =6, Ph = 0 与实际不符 F=3×4-2×6–0=0 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。 3.虚约束 自用盘编号JJ321002 虚约束常见情况及处理 1）两构件上联接点的运动轨迹互相重合，将产生虚约束。 n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1 与实际相符 自用盘编号JJ321002 n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1 n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1 自用盘编号JJ321002 2）两构件形成多个具有相同作用的运动副。 ◆处理方法：计算中只计入一 个移动副。 (1)两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束。 F=3n-2PL-PH=3x3-2x4=1 自用盘编号JJ321002 如图所示机构D、D′之一为虚约束。 　　这时： 自用盘编号JJ321002 F=3n-2PL-PH=3x1-2x1=1 自用盘编号JJ321002 (2) 两构件组成多个转动副，且轴线重合，只有一个转动副起约束作用，其余为约束。 ◆处理方法：计算中只计入一个转动副。 自用盘编号JJ321002 (3)两构件组成多处接触点公法线重合的高副，只考虑一处高副。 1 2 ◆处理方法：计算中只计入一处高副。 自用盘编号JJ321002 F=3n-2PL-PH=3x2-2x2-1=1 自用盘编号JJ321002 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 自用盘编号JJ321002 ◆处理方法：计算中应将对称部分除去不计。 3、机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。 自用盘编号JJ321002 F=3n-2PL-PH=3x3-2x3-2=1 自用盘编号JJ321002 虚约束对机构的影响 虚约束是在一些特定的几何条件下引入的，如“平行”、“重合”、“距离不变”等。如果几何条件不满足，虚约束会转化为有效约束。 机构中引入虚约束是为了受力均衡，增大刚度等，同时也提高了对制造和装配精度的要求。 注意：机构中虚约束是实际存在的，计算中所谓“除去不计”是从运动观点分析做的假想处理，并非实际拆除。 自用盘编号JJ321002 自用盘编号JJ321002 C D A B G F o E E’ 计算图示大筛机构的自由度。 位置C ，2个低副 复合铰链: 局部自由度 1个 虚约束 E’ n= 7 PL = 9 PH = 1 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×9 －1 =2 C D A B G F o E 自用盘编号JJ321002 B 2 I 9 C 3 A 1 J 6 H 8 7 D E 4 F G 5 计算图示包装机送纸机构的自由度。 分析： 活动构件数n： A 1 B 2 I 9 C 3 J 6 H 8 7 D E 4 F G 5 9 2个低副 复合铰链: 局部自由度 2个 虚约束: 1处 I 8 去掉局部自由度和虚约束后： n = 6 PL = 7 F=3n － 2PL － PH =3×6 －2×7 －3 =1 PH = 3 自用盘编号JJ321002 三、平面机构具有确定相对运动的条件? 四杆机构，F=1,1个原动件，运动可确定。 自用盘编号JJ321002 从动件位置不确定。 五杆机构，F=2,1个原动件，运动不确定。 自用盘编号JJ321002 原动件数=F0，运动确定 原动件数F，运动不确定 原动件数F，机构破坏 自用盘编号JJ321002 结论： 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，W=F≠0。 ◆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 自用盘编号JJ321002 例题：图示为一简易冲床的设计图。试分析设计方案是否合理。如不合理，则绘出修改后的机构运动简图。 自用盘编号JJ321002 1、机构中原动件的数目小于机构的自由度数时，则此机构( )。 A.具有确定的相对运动 B. 只能作有限的相对运动 C. 运动不能确定 D. 不能运动 2、平面机构中若引入一个高副将带入( )个约束，而引入一个低副将带入( )个约束。约束数与自由度数的关系是(