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机构自由度课件.ppt

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,第1章 平面机构的自由度1-1运动副及其分类一. 平面自由构件的自由度1.自由度的定义-自由构件所具有的独立运动参数。2.自由度的个数: 3个。 图1-A,,,,,,,,x,z,y,1,,,2,,tu1-A,,,,,,,,x,z,y,1,,,2,,为观察构件1,2的运动,将其置于0-xyz坐标系中,并将构件1与坐标系固定。,,,,,,,,x,z,y,1,,2,,,,,,,z,,,z,,,z,,,z,,,,,,,,,,,,,,,,,,x,z,y,1,,2,,构件2相对构件1有六个自由度。,,,,,,,,,,,,,,,,,x,z,y,1,,2,,若将其限制为平面运动,则构件2只能在O-XY坐标系中运动。,,,,,,,,x,y,1,,2,,o,,,,,,,,,,,,,,x,y,1,,2,,,o,,,,,限制为平面运动,即加入三个公共约束。 可见,加入一个约束即减少一个自由度。,,,,,,,,x,y,1,,2,,o,,,若两构件以转动副相连,则沿x,y方向受到约束,仅剩下沿z轴转动一个自由度。,,,,,,,,x,y,1,,2,,,o,,,若两构件以转动副相连,则沿受到约束,仅剩下沿轴转动一个自由度。,,,,,,,,x,y,1,,2,,,o,,,若两构件以转动副相连,则沿受到约束,仅剩下沿轴转动一个自由度。,,,,,,,,x,y,1,,2,,,o,,,若两构件以转动副相连,则沿受到约束,仅剩下沿轴转动一个自由度。,二.运动副1.运动副的定义--使两个构件直接接触并能产生一定 相对运动的联接。2.运动副的分类 按照接触特性把运动副分为两类:1)低副--两构件通过面接触组成的运动副。(1)转动副(2)移动副2)高副--两构件通过点或线接触组成的运动副。3.运动副的表示法:图1-B,,tu 1-B,移,动,副,运动副元素,,,,1,2,,,,,,,,,,,,,,,,,运动副符号,,,转动副,,,,,,,,,,,,,,,,,运动副元素,,,,,运动副元素,,,,,,1,,,2,,,运动副符号,,,,,,,,,,,,,X,Y,,,Z,高副,,,,,,,,,,,,,X,Y,,,Z,,,,,,,,,,,,,X,Y,,,Z,,,,,,,,,,,,,X,Y,,,Z,,,,,,,,,,,,,X,Y,,,Z,,运动副元素,,,,,,,,,,,,,,1,2,,,,,运动副符号,,按运动副元素分有:①高副(high pair)-点、线接触,应力高。,,②低副(lower pair)-面接触,应力低。,例如:滚动副、凸轮副、齿轮副等。,例如:转动副(回转副)、移动副 。,1-2 平面机构自由度一.平面机构自由度计算公式 1.平面机构自由度定义--平面机构相对于机架所具有的独立运动的个数。 2.计算公式 1) 约束--对构件间运动的限制 2) 运动副与约束的关系 图1- C,,2,,1,,,tu1-C,,2,,1,,,构件1,2作平面运动,,,,,,,,x,y,2,,1,,o,,将构件2固定在o-xy坐标系中,,,,,,,,y,2,,1,,o,,观察构件1的运动,,,,,,,,y,2,,1,,o,,观察构件1的运动,,,,,,,,,,,,,,x,y,2,,1,,,o,,在平面自由运动的构件1有三个自由度。,,,,,,x,y,o,2,1,,构件2、1用转动副联接,其相对运动只有绕Z轴的转动。,,,,,,x,y,o,2,1,,构件2,1用转动副联接,其相对运动只有绕Z轴的转动。,,,,构件2,1用转动副联接,其相对运动只有绕Z轴的转动。,,,,x,y,o,2,,1,构件2,1用移动副联接,其相对运动只有沿X轴的移动。,,构件2,1用转动副联接,其相对运动只有绕Z轴的转动。,,,,x,y,o,2,,1,构件2,1用移动副联接,其相对运动只有沿X轴的移动。,,,,,,,,x,y,o,2,1,,构件2、1用高副联接,其相对运动有沿X轴的移动和绕Z轴的转动。,,,,,,x,y,o,2,1,构件2,1用高副联接,其相对运动有沿X轴的移动和绕Z轴的转动。,,,,,,x,y,o,2,1,,构件2,1用高副联接,其相对运动有沿X轴的移动和绕Z轴的转动。,,,低副,,高副,,可见, 高副提供一个约束,低副提供两个约束。,设机构的构件数为N,除去机架外,其活动构件数为n=N-1,n个自由构件的自由度为3n。 设有pl个低副,ph个高副,则它们提供的约束为(2 pl + ph ),F= 3n -(2 pl + ph )…(1-1),机构的自由度为:,3) 计算公式,二.机构具有确定运动的条件,F=3×2-2×3=0,桁架结构,F= 3n- (2 pl + ph ),,,,,,,1,,,,3,,1,2,3,,,,,,,,,,,,1,,,,3,,1,2,3,,,,,,,,,,,
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