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1、平面机构自由度的计算,一、构件的自由度,定义：构件所具有的独立运动数目,定义：机构中各构件相对于机架所具有的独立运动数目,二、机构的自由度,1、运动副与约束的关系,当构件组成运动副后，相对运动受到约束，自由度减少,低副对自由度的影响,转动副,低副引入2个约束，保留1个自由度,移动副,只能转动失去了沿X、Y方向的移动,只能沿X方向移动失去了沿Y方向的移动和转动,高副对自由度的影响,齿轮副,高副引入1个约束，保留2个自由度,滚动副,要求,2、平面机构自由度的计算公式,记住上述公式，并能熟练应用,式中 F平面机构的自由度；n机构的活动构件数；PL 该机构中的低副（转动副、移动副）数；PH 该机构中的
2、高副数。,F 3n 2PL PH,重点,例1：计算铰链四杆机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1,例2：计算内燃机内连杆机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1,例3：计算图示凸轮机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1,例4：计算图示铰链五杆机构的自由度,F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-0=2,三、机构具有确定运动的条件,机构要能运动，其自由度必须0,1、机构自由度取值区间的讨论,课堂练习：判断下图中简易冲床机构能否运动？,课后思考：若在C处增加一滑块呢？,自由度F 原动件数,2、机构自由度与原动件数之间的关系讨论,原动件
3、,F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-0=2,运动不确定,原动件,2、机构自由度与原动件数之间的关系讨论,自由度F原动件数,原动件,原动件,F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1,破坏,机构具有确定运动的条件是：,重点,F0且=原动件数,F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1,D,A,F,C,B,E,主动件1,2,3,4,5,矿石,课堂练习：判断下图破碎机是否有具有确定运动,鳄式破碎机,计算机构自由度的意义：判定机构运动的可能性和确定性,四、计算自由度F的注意事项,复,复,复,复,（一）复合铰链,C处剖开,由K 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目计为K-1个,1、定义：三
4、个及其以上构件在同一处组成的转动副,2、处理方法：,重点,F=3n-2PL-PH=3*7-2*10-0=1,（二）局部自由度,1、定义：与输出构件运动无关的自由度,2、处理：将产生局部自由度的构件及其组成的运动副一起除去不计,滚子可使高副处的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少磨损,F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1,3、优点：,F=2,F=1,（三）虚约束,1、定义：不产生实际约束效果的重复约束,2、处理：将产生虚约束的构件及其组成的运动副一起除去不计,3、发生场合：,原动件,机车联动,原动件,两构件同时在多处构成移动副，且各移动副的导路互相平行或重合,导路重合,A,B,A,B,导路平行,
5、两构件在多处构成转动副，且各转动副轴线重合,A,B,当两构件在多处接触并构成平面高副，且过 各接触点的公法线方向彼此重合时,机构中传递运动不起独立作用的对称部分,课堂练习：计算该机构的自由度,复,虚,注意事项,机构中的虚约束都是在特定的几何条件下才出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变为有效约束，从而改变机构的自由度。,从运动的角度看,虚约束就是“重复的约束”或者是“多余的约束”。,4、作用：增强构件刚度、稳定性，改善受力情况,注意事项,机构中的虚约束都是在特定的几何条件下才出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变为有效约束，从而改变机构的自由度。,对于虚约束，从机构的运动观点看是多
6、余的，但从增强构件支撑刚度、稳定性，改善受力状况等方面来看却是必需的。因此虚约束的作用是：增强构件刚度，改善受力状况。,计算机构自由度的步骤,判断有无注意事项（复、局、虚）确定构件数目，低副和高副各自的数目 运用公式计算机构自由度 检验机构是否具有确定运动,综合例题1：计算下图中大筛机构的自由度,综合例题2：计算图示机构的自由度,F=3n-2PL-PH=38-211-11=1,1,2,4,3,5,6,7,8,课堂小结,内容小结：1、自由度的定义（构件、机构）2、自由度的计算 3、机构具有确定运动的条件 4、计算平面机构自由度的注意事项重难点：熟练掌握自由度的计算方法,（复、局、虚）,（四个步骤缺一不可）,课后作业,课后习题：P18习题1-5至1-12（要求画图）,并判定是否具有确定运动,复合铰链：三个及其以上构件在同一处组成的转动副,非复合铰链情况,1,B,
