機械設計基礎第一章機構自由度計算

機械設計基礎第一章機構自由度計算匯報人：AA2024-01-18目錄CONTENTS機構自由度概念及意義機構組成及約束類型平面機構自由度計算方法空間機構自由度計算方法機構自由度計算中特殊情況處理機構自由度計算案例分析01機構自由度概念及意義機構中獨立運動的構件數(shù)目，表示機構運動時的獨立變量數(shù)目。自由度定義分為平面機構自由度和空間機構自由度，其中平面機構自由度分為轉動自由度和移動自由度。自由度分類自由度定義與分類機構運動確定性機構運動時，其構件上各點的運動軌跡、速度和加速度等運動參數(shù)具有確定性。自由度與機構運動確定性的關系機構的自由度等于其原動件數(shù)目，當機構自由度為零時，機構將不能運動；當機構自由度大于零時，若機構原動件數(shù)目等于自由度數(shù)目，則機構的運動具有確定性。機構運動確定性與自由度機構設計機構分析工程應用自由度計算在工程應用中的重要性在機構設計中，需要根據(jù)所需運動形式和功能要求，進行機構自由度的計算和分配，以實現(xiàn)預期的運動規(guī)律和性能要求。通過對機構自由度的計算和分析，可以了解機構的運動性質、構件間的相對運動關系以及機構的組成原理，為機構的進一步優(yōu)化設計和改進提供依據(jù)。在工程實際應用中，需要根據(jù)具體的工作條件和要求，選擇合適的機構類型和自由度配置方案，以確保機構的正常工作和使用壽命。同時，通過對機構自由度的計算和分析，還可以發(fā)現(xiàn)機構可能存在的缺陷和不足之處，為后續(xù)的改進和優(yōu)化提供參考。02機構組成及約束類型機構中的運動單元體，分為剛體和變形體。構件運動副自由度兩構件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接。機構中具有獨立運動的構件數(shù)目，決定了機構的運動性質。030201機構組成要素兩構件通過面接觸形成的運動副。約束特點為限制兩個自由度，如轉動副和移動副。兩構件通過點或線接觸形成的運動副。約束特點為限制一個自由度，如齒輪副和凸輪副。運動副類型及其約束特點高副低副虛約束定義01對機構運動不起實質性約束作用的重復約束。識別方法02通過機構運動簡圖和自由度計算公式識別虛約束。處理方法03在計算自由度時，需將虛約束排除在外，以保證計算結果的準確性。同時，在機構設計時，應盡量避免虛約束的產(chǎn)生，以提高機構的運動效率和穩(wěn)定性。虛約束識別與處理方法03平面機構自由度計算方法自由度計算公式F=3n-2PL-Ph公式解釋F為機構自由度，n為活動構件數(shù)，PL為低副數(shù)，Ph為高副數(shù)。該公式用于計算平面機構的自由度。平面機構自由度計算公式以平面四桿機構為例，分析低副機構的自由度計算過程。實例描述首先確定活動構件數(shù)n，然后計算低副數(shù)PL，最后代入公式F=3n-2PL計算自由度。計算步驟根據(jù)平面四桿機構的特性，可以得出其自由度為1。計算結果低副機構自由度計算實例分析以凸輪機構為例，分析高副機構的自由度計算過程。實例描述首先確定活動構件數(shù)n，然后計算高副數(shù)Ph和低副數(shù)PL，最后代入公式F=3n-2PL-Ph計算自由度。計算步驟根據(jù)凸輪機構的特性，可以得出其自由度為1。計算結果高副機構自由度計算實例分析04空間機構自由度計算方法$p_i$為機構中第$i$級運動副的數(shù)目；$F$為機構的自由度；空間機構自由度計算公式：$F=6n-sum_{i=1}^{5}icdotp_i$$n$為機構中活動構件的數(shù)目；$i$為運動副的級別，取值為1,2,3,4,5?？臻g機構自由度計算公式0103020405自由度計算根據(jù)空間機構自由度計算公式，$F=6times4-(5times1+1times2)=24-7=17$。結果分析該空間低副機構的自由度為17。實例描述一空間機構由4個活動構件組成，其中有5個轉動副和1個移動副?？臻g低副機構自由度計算實例分析01一空間機構由3個活動構件組成，其中有2個轉動副和2個高副。實例描述02根據(jù)空間機構自由度計算公式，$F=6times3-(2times1+2times3)=18-8=10$。自由度計算03該空間高副機構的自由度為10。結果分析空間高副機構自由度計算實例分析05機構自由度計算中特殊情況處理識別方法觀察轉動副是否由三個或三個以上構件組成，若是，則為復合鉸鏈。處理方法在計算自由度時，復合鉸鏈的處理方法是將其拆分為多個單獨的轉動副，每個轉動副計算一個自由度。復合鉸鏈定義兩個以上的構件同時在一處用轉動副相聯(lián)接就構成復合鉸鏈。復合鉸鏈識別與處理方法機構中某些構件所具有的并不影響其他構件的運動的自由度。局部自由度定義觀察機構中是否存在不影響其他構件運動的構件或運動副，若是，則存在局部自由度。識別方法在計算自由度時，通常將局部自由度忽略不計，因為其對機構的整體運動沒有影響。處理方法局部自由度識別與處理方法虛約束定義機構中對機構運動不起實際限制作用的重復約束。識別方法觀察機構中是否存在不起實際限制作用的約束，若是，則為虛約束。處理方法在計算自由度時，虛約束的處理方法是將其忽略不計，因為其對機構的運動沒有實際限制作用。但在某些特殊情況下，虛約束可能會對機構的運動產(chǎn)生影響，此時需要根據(jù)具體情況進行分析和處理。虛約束在特殊情況下的處理06機構自由度計算案例分析123運動分析與設計機構組成與自由度應用實例平面連桿機構案例分析分析平面連桿機構的組成，包括機架、連桿、滑塊等，以及各構件之間的連接方式和相對運動。計算機構的自由度，確定機構的運動特性。根據(jù)機構的自由度，分析機構的運動規(guī)律，如位置、速度和加速度等。通過設計合理的機構尺寸和參數(shù)，實現(xiàn)所需的運動軌跡和動力性能。舉例介紹平面連桿機構在機械工程中的應用，如曲柄搖桿機構、雙曲柄機構等。分析這些機構的運動特性和設計要點，加深對平面連桿機構的理解。凸輪機構案例分析舉例介紹凸輪機構在機械工程中的應用，如內(nèi)燃機配氣機構、自動機床進給機構等。分析這些機構的運動特性和設計要點，加深對凸輪機構的理解。應用實例介紹凸輪機構的基本組成，包括凸輪、從動件和機架等。闡述凸輪機構的分類和特點，如盤形凸輪、圓柱凸輪等。凸輪機構組成與分類分析凸輪機構的運動規(guī)律，如從動件的位移、速度和加速度等。探討凸輪輪廓曲線的設計方法，如作圖法、解析法等，以及凸輪機構的壓力角和基圓半徑等參數(shù)的選擇。運動規(guī)律與設計闡述齒輪機構的基本組成，包括齒輪、軸和軸承等。介紹齒輪機構的分類和特點，如圓柱齒輪機構、圓錐齒輪機構和蝸桿蝸輪機構等。齒輪機構組成與分類分析齒輪機構