機械原理設計--機構的結構分析(編輯修改稿)
2025-02-12 14:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （ 2） 同一運動副 1）移動副，且移動方向彼此平行或 重合； 2）轉(zhuǎn)動副，且轉(zhuǎn)動軸線重合； 3）平面高副，且各接觸點處的公法 線彼此重合。 A 是指機構中某些構件所產(chǎn)生的不影響其他構件運 動的局部運動的自由度， 如果兩構件在多處接觸而構成平面高副，但各接觸點處的公法線方向并不彼此重合，則為復合高副，相當于一個低副（移動副或轉(zhuǎn)動副）。 （ 3） 復合平面高副 局部自由度 以 F′表示。 計算平面機構自由度時應注意的事項 (2/6) 滾子繞其軸線的轉(zhuǎn)動為一個局部自由度， 在計算機構自由度時，應將 F′從計算公式中減去，即 例 28 滾子推桿凸輪機構 解 F＝ 3n－ (2pl＋ ph)－ F′ 故凸輪機構的自由度為 F＝ 3 3 － (2 3＋ 1) － 1 ＝ 1 虛約束 是指機構中某些運動副帶入的 對機構運動起重復約束作用的約束，以 p′表 示。 例 29 平行四邊形四桿機構 F＝ 3n－ (2pl＋ ph)－ F′ ＝ 3 3－ (2 4＋ 0)－ 0＝ 1 計算平面機構自由度時應注意的事項 (3/6) 當增加一個構件 5和兩個轉(zhuǎn)動副 E、 F， 且 BE AF，則 ∥ ＝ F＝ 3n－ (2pl＋ ph)－ F′ ＝ 3 4－ (2 6＋ 0)－ 0 ＝ 0 原因： 構件 5 和兩個轉(zhuǎn)動副 E、 F 引入的一個約束為虛約束。 在計算機構的自由度時，應從機構的約束數(shù)中減去虛約束數(shù) 目 p′， 故 F＝ 3n－ (2pl＋ ph － p′)－ F′ 如平行四邊形五桿機構的自由度為 F＝ 3 4－ (2 6＋ 0－ 0)－ 0 ＝ 1 計算平面機構自由度時應注意的事項 (4/6) （ 1）軌跡重合的情況 在機構中，如果用轉(zhuǎn)動副連接的是 兩個構件上運動軌跡相重合的點，該連接將帶入 1個虛約束。 例如橢圓儀機構就是這種情況（圖中： ∠ CAD＝ 90176。， BC＝ BD）。 顯然，轉(zhuǎn)動副 C所連接的 C C3兩點 的軌跡重合，將帶入一個虛約束。 （ 2）用雙副桿連接兩構件上距離恒定不變的兩點的情況 在機構運動過程中，如果兩構件上兩點之間的距離始終保持 不變， 若用一雙副桿將此兩點相連，也將帶入一個虛約束。 計算平面機構自由度時應注意的事項 (5/6) 4．機構中的虛約束常發(fā)生的幾種情況 例如圖示平行四邊形機構就屬于此種情況。 顯然，構件 5和轉(zhuǎn)動副 E、 F所聯(lián) 接的兩點間的距離始終保持不變，故 帶入一個虛約束。 （ 3）結構重復的情況 在機構中，不影響機構運動傳遞的重復部分所帶入的約束為 虛約束。 例如圖示輪系就屬于這種情況。 顯然，從機構運動傳遞來看，僅 有一個齒輪就可以了，而其余兩個齒 輪并不影響機構的運動傳遞，故帶入 了虛約束，且 p′＝ 2。 計算平面機構自由度時應注意的事項 (6/6) 167。 27 虛約束對機構工作性能的影響 及機構結構的合理設計 （ 1）虛約束的作用 （ 2）虛約束對機構運動的影響 虛約束是存在于某些特定幾何條件下的，但這些條件不滿足時，它就將成為實際有效的約束，從而影響到機構的性能。 例如平行四邊形機構， 若誤差較小，則機構裝配困難， 應力將增大，運動不靈活； 若誤差較大，則機構無法裝配，若 勉強裝配，則傳動效率低，易損壞。 為了改善構件的受力情況； 增加機構的剛度； 保證機械通過某些特殊位臵。 機構中的虛約束數(shù)越多，制造精度要求越高，制造成本也就越高。 結論 從保證機構運動靈活性和便于加工裝配方面來說，應 盡量減少機構的虛約束。因此，虛約束的多少是機構性能的一個 重要指標。 機構結構的合理設計是指在不影響機構其他性能的前提下， 通過運動副類型的合理選擇和裝配來盡可能減少虛約束的問題。
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