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局部自由度是在有些机构中某些构件所产生的不影响机构其他构件运动的局部运动的自由度。在计 算机构的自由度时,应将机构中的局部自由度除去不计(例如认为凸轮机构中从动件的滚子与从动件相 固结)。 (3)要除去虚约束 虚约束是机构中某些对机构的运动实际上不起约束作用的约束。在大多数情况下,虚约束用来改善 机构的受力状况,但虚约束的存在总是使机构自由度的名义数目降低,因此,在计算机构的自由度时, 应将引入虚约束的运动副和构件除去不计,以达到正确计算机构自由度的目的。 虚约束常出现在下列场合: (1)当两构件在几处接触而构成移动副,且各接触处两构件相对移动的方向彼此平行,或者两构件在 几处配合而构成转动副,且转动轴线重合时,这种情况下都只算一个低副(其余低副处的约束可以认为 是虚约束)。 (2)当两构件在几处接触而构成平面高副时,若各接触点处的公法线重合,应视为一个高副;若各接 触点处的公法线不相重合,这时各接触点处提供的约束已不再是同一约束,例妆如若两构件在两处接而 形成平面高副,两个接触点处公法线方向并不彼此重合,而是相交或平行,则应算作两个平面高副或相 当于一个平面低副。 (3)机构中传递运动不起独立作用的对称部分。 总之,在计算机构的自由度时,先要正确分析并明确指出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚 约束,并将局部自由度和虚约束除去不计,再利用式(1-1)来计算机构的自由度。最后还应检验计算 得到的自由度是否与机构中原动件的数目相等。 2.移动副平面机构自由度的计算 对于仅有移动副组成的平面机构,由于每一个构件不存在转动的运动,只有移动运动,所以每一个 没有装配起来的构件的自由度为2,因此,纯移动副平面机构自由度的计算不能用式(1-1)。可用下 面的公式计算全移动副平面机构的自由度 F=2m-(1-2) 式(1-2)中,”为机构中活动构件的数目,丹为机构中移动副的数目。 1.1.5速度瞬心及其应用 1.速度瞬心 速度瞬心是作相对平面运动的两构件上瞬时相对速度为零(即绝对速度相等)的重合点,即同速点, 在机构中,如果这两个构件都是运动的,即其同速点处的绝对速度不等于零,则其瞬心称为相对瞬心。 如果这两个构件之一是静止的,即其同速点处的绝对速度为零,则其瞬心称为绝对瞬心。 2.瞬心总数 每两个构件有一个瞬心,因此由N个构件(含机架)组成的机构,其瞬心数目按组合关系可得: K=NN-1)2 (1-3) 3.瞬心位置的确定 机构中直接以运动副联接的两构件,其瞬心位置的确定方法为: (1)两构件组成转动副,则转动副中心即是它们的瞬心。 (2)若两构件组成移动副,则其瞬心位于移动方向的垂直无穷远处。局部自由度是在有些机构中某些构件所产生的不影响机构其他构件运动的局部运动的自由度。在计 算机构的自由度时,应将机构中的局部自由度除去不计(例如认为凸轮机构中从动件的滚子与从动件相 固结)。 ( 3)要除去虚约束 虚约束是机构中某些对机构的运动实际上不起约束作用的约束。在大多数情况下,虚约束用来改善 机构的受力状况,但虚约束的存在总是使机构自由度的名义数目降低,因此,在计算机构的自由度时, 应将引入虚约束的运动副和构件除去不计,以达到正确计算机构自由度的目的。 虚约束常出现在下列场合: ( 1)当两构件在几处接触而构成移动副,且各接触处两构件相对移动的方向彼此平行,或者两构件在 几处配合而构成转动副,且转动轴线重合时,这种情况下都只算一个低副(其余低副处的约束可以认为 是虚约束)。 ( 2)当两构件在几处接触而构成平面高副时,若各接触点处的公法线重合,应视为一个高副;若各接 触点处的公法线不相重合,这时各接触点处提供的约束已不再是同一约束,例如若两构件在两处接触而 形成平面高副,两个接触点处公法线方向并不彼此重合,而是相交或平行,则应算作两个平面高副或相 当于一个平面低副。 ( 3)机构中传递运动不起独立作用的对称部分。 总之,在计算机构的自由度时,先要正确分析并明确指出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚 约束,并将局部自由度和虚约束除去不计,再利用式( 1-1)来计算机构的自由度。最后还应检验计算 得到的自由度是否与机构中原动件的数目相等。 2. 移动副平面机构自由度的计算 对于仅有移动副组成的平面机构,由于每一个构件不存在转动的运动,只有移动运动,所以每一个 没有装配起来的构件的自由度为 2,因此,纯移动副平面机构自由度的计算不能用式(1-1)。可用下 面的公式计算全移动副平面机构的自由度 (1-2) 式( 1-2)中, 为机构中活动构件的数目, 为机构中移动副的数目。 1.1.5 速度瞬心及其应用 1.速度瞬心 速度瞬心是作相对平面运动的两构件上瞬时相对速度为零(即绝对速度相等)的重合点,即同速点. 在机构中,如果这两个构件都是运动的,即其同速点处的绝对速度不等于零,则其瞬心称为相对瞬心。 如果这两个构件之一是静止的,即其同速点处的绝对速度为零,则其瞬心称为绝对瞬心。 2.瞬心总数 每两个构件有一个瞬心,因此由 N 个构件(含机架)组成的机构,其瞬心数目按组合关系可得 : ( 1-3) 3.瞬心位置的确定 机构中直接以运动副联接的两构件,其瞬心位置的确定方法为: ( 1 )两构件组成转动副,则转动副中心即是它们的瞬心。 ( 2 )若两构件组成移动副,则其瞬心位于移动方向的垂直无穷远处
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