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(知识点)平面机构的自由度计算公式

更新时间:2024-03-03 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

定义:两个部件以一定方式相互连接或接触,但仍保留一定的相对运动。 这种可移动的连接成为运动副。J7P物理好资源网(原物理ok网)

运动副元件:可形成运动副的两个部件上的释放面J7P物理好资源网(原物理ok网)

作用:降低自由度。 平面机构具有三个自由度:x 轴、y 轴平移和绕 z 轴旋转。 运动关节会约束机构并降低自由度。J7P物理好资源网(原物理ok网)

1.2 运动项目分类J7P物理好资源网(原物理ok网)

低副:运动副单元是一个曲面,引入2个约束并保留1个自由度。J7P物理好资源网(原物理ok网)

高副:运动副元素是点或线,引入1个约束并保留2个自由度。J7P物理好资源网(原物理ok网)

开链:前两个组件彼此不连接,形成非封闭的可移动系统J7P物理好资源网(原物理ok网)

闭链:前两个组件相互连接,形成一个封闭的可移动系统J7P物理好资源网(原物理ok网)

图2 机构运动简化图J7P物理好资源网(原物理ok网)

3 平面机构自由度 3.1 平面自由度计算公式J7P物理好资源网(原物理ok网)

F=3n-2P_l-P_h,其中n表示有效组件的数量(有虚拟约束和局部自由度),P_l表示低对数,P_h表示高对数J7P物理好资源网(原物理ok网)

上图中的组件数量为5,低对数量为7,高对数量为0,因此代入公式F=3n-2P_l-P_h得到自由度为1J7P物理好资源网(原物理ok网)

3.2 平面自由度的特殊情况J7P物理好资源网(原物理ok网)

下图根据现有知识计算的自由度是错误的什么时候用转动定律,因为存在特殊情况。J7P物理好资源网(原物理ok网)

3.2.1 复合铰链J7P物理好资源网(原物理ok网)

如图所示,机构的旋转副数为机构数-1J7P物理好资源网(原物理ok网)

3.2.2 局部自由度J7P物理好资源网(原物理ok网)

下图中与B接触的滚轮是为了减少摩擦而设计的。 如果滚轮和C合二为一,整个机构就可以照常运动,这样滚轮上的旋转副就多余了。J7P物理好资源网(原物理ok网)

3.2.3 虚拟约束J7P物理好资源网(原物理ok网)

虚拟约束有几种类型,依次解释。J7P物理好资源网(原物理ok网)

第一个是图b中的5连接E点和F点。E点和F点之间的距离始终保持不变。 这里连接两者的旋转副不具有约束作用,因此在计算中必须丢弃该旋转副。J7P物理好资源网(原物理ok网)

第二种,左图C中上下运动副的运动导轨相互平行。 其中一个约束是多余的什么时候用转动定律,应在计算中丢弃。J7P物理好资源网(原物理ok网)

第三种,右图C中,左右旋转副的旋转轴线重合。 其中一个约束是多余的,应在计算中丢弃。J7P物理好资源网(原物理ok网)

第四种,左图中上下两对滚轮接触点法线重合。 其中一个约束是多余的,应在计算中丢弃。J7P物理好资源网(原物理ok网)

其他形式J7P物理好资源网(原物理ok网)

3.3 欠驱动运动和冗余驱动运动J7P物理好资源网(原物理ok网)

图中所示制动机构为欠驱动运动。 机构运动时遵循“阻力最小定律”,优先向阻力最小的方向运动。J7P物理好资源网(原物理ok网)

活动部件的数量大于自由度。 如果传动不协调,就会造成机构损坏。 如果协调一致,就会实现“冗余驱动运动”。J7P物理好资源网(原物理ok网)

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