數(shù)學(xué)自由計(jì)算PPT課件

1、一、構(gòu)件的自由度定義：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目第1頁/共34頁定義：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目二、機(jī)構(gòu)的自由度1、運(yùn)動(dòng)副與約束的關(guān)系當(dāng)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，相對運(yùn)動(dòng)受到約束，自由度減少第2頁/共34頁 低副對自由度的影響 轉(zhuǎn)動(dòng)副低副引入2個(gè)約束，保留1個(gè)自由度l移動(dòng)副只能轉(zhuǎn)動(dòng)失去了沿X、Y方向的移動(dòng)只能沿X方向移動(dòng)失去了沿Y方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)第3頁/共34頁 高副對自由度的影響 齒輪副高副引入1個(gè)約束，保留2個(gè)自由度滾動(dòng)副第4頁/共34頁要求要求2、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式記住上述公式，并能熟練應(yīng)用式中 F平面機(jī)構(gòu)的自由度； n機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)； PL 該機(jī)構(gòu)中的低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副

2、）數(shù)； PH 該機(jī)構(gòu)中的高副數(shù)。 F 3n 2PL PH重點(diǎn)第5頁/共34頁例1：計(jì)算鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的自由度 F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1第6頁/共34頁例2：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)內(nèi)連桿機(jī)構(gòu)的自由度 F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1第7頁/共34頁例3：計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度 F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1第8頁/共34頁例4：計(jì)算圖示鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)的自由度12345 F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-0=2第9頁/共34頁三、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)要能運(yùn)動(dòng)，其自由度必須0 1、機(jī)構(gòu)自由度取值區(qū)間的討論 第10頁/共34頁課堂練習(xí)：判斷下圖中簡易沖

3、床機(jī)構(gòu)能否運(yùn)動(dòng)？課后思考：若在C處增加一滑塊呢？第11頁/共34頁自由度F 原動(dòng)件數(shù)2、機(jī)構(gòu)自由度與原動(dòng)件數(shù)之間的關(guān)系討論 原動(dòng)件12345 F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-0=2運(yùn)動(dòng)不確定原動(dòng)件第12頁/共34頁2、機(jī)構(gòu)自由度與原動(dòng)件數(shù)之間的關(guān)系討論 自由度F原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件原動(dòng)件 F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-0=1破壞第13頁/共34頁機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是： 重點(diǎn)F0且=原動(dòng)件數(shù)第14頁/共34頁 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1DAFCBE主動(dòng)件12345礦石課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：判斷下圖破碎機(jī)是否有具有確定運(yùn)動(dòng)判斷下圖破碎機(jī)是否有具有確定運(yùn)動(dòng)鱷式破碎機(jī)

4、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的意義： 判定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性和確定性第15頁/共34頁 四、計(jì)算自由度四、計(jì)算自由度F F的注意事項(xiàng)的注意事項(xiàng)復(fù)復(fù)復(fù)復(fù)（一）復(fù)合鉸鏈C處剖開 由K 個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目計(jì)為K-1個(gè)1、定義：三個(gè)及其以上構(gòu)件在同一處組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副2、處理方法：重點(diǎn) F=3n-2PL-PH=3*7-2*10-0=1第16頁/共34頁（二）局部自由度1、定義：與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度2、處理：將產(chǎn)生局部自由度的構(gòu)件及其組成的運(yùn)動(dòng)副一起除去不計(jì) 滾子可使高副處的滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩擦，減少磨損 F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=13、優(yōu)點(diǎn)：F=2F=1第17頁/共34頁第18頁

5、/共34頁（三）虛約束1、定義：不產(chǎn)生實(shí)際約束效果的重復(fù)約束2、處理：將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及其組成的運(yùn)動(dòng)副一起除去不計(jì)3、發(fā)生場合：原動(dòng)件機(jī)車聯(lián)動(dòng)ABCDEF1234BCADBEAFABCDABCDF12345CD原動(dòng)件第19頁/共34頁兩構(gòu)件同時(shí)在多處構(gòu)成移動(dòng)副，且各移動(dòng)副的導(dǎo)路互相平行或重合導(dǎo)路重合ABA1B導(dǎo)路平行第20頁/共34頁兩構(gòu)件在多處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，且各轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合AB第21頁/共34頁 當(dāng)兩構(gòu)件在多處接觸并構(gòu)成平面高副，且過 各接觸點(diǎn)的公法線方向彼此重合時(shí) 3AOBnn12第22頁/共34頁機(jī)構(gòu)中傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對稱部分 課堂練習(xí)：計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度1243復(fù)虛第23頁/共

6、34頁注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在特定的幾何條件下才出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變?yōu)橛行Ъs束，從而改變機(jī)構(gòu)的自由度。l 第24頁/共34頁從運(yùn)動(dòng)的角度看從運(yùn)動(dòng)的角度看,虛約束就是虛約束就是“重復(fù)的約束重復(fù)的約束”或者是或者是“多余的約多余的約束束”。虛約束的本質(zhì)是什么虛約束的本質(zhì)是什么?4、作用：增強(qiáng)構(gòu)件剛度、穩(wěn)定性，改善受力情況第25頁/共34頁注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在特定的幾何條件下才出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變?yōu)橛行Ъs束，從而改變機(jī)構(gòu)的自由度。對于虛約束，從機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)看是多余的，但從增強(qiáng)構(gòu)件支撐剛度、穩(wěn)定性，改善受力狀況等方面來看

7、卻是必需的。因此虛約束的作用是：增強(qiáng)構(gòu)件剛度，改善受力狀況。l 第26頁/共34頁計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的步驟 判斷有無注意事項(xiàng)（復(fù)、局、虛） 確定構(gòu)件數(shù)目，低副和高副各自的數(shù)目 運(yùn)用公式計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度 檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)第27頁/共34頁綜合例題1：計(jì)算下圖中大篩機(jī)構(gòu)的自由度復(fù)局虛第28頁/共34頁綜合例題2：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度F= 3n-2PL -PH=38-211-11=112435678復(fù)虛局第29頁/共34頁課堂小結(jié)課堂小結(jié) 內(nèi)容小結(jié)：1、自由度的定義（構(gòu)件、機(jī)構(gòu)） 2、自由度的計(jì)算 3、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 4、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng) 重難點(diǎn)： 熟練掌握自由度的計(jì)算方法（復(fù)、局、虛）（四個(gè)步驟缺一不可）第30頁/共34頁課后作業(yè)課后習(xí)