机构的结构分析.doc

机构的结构分析
1、填充题及简答
1)平面运动副的最大约束数为     5    ,最小约束数为       1   。
2)平面机构中若引入一高副将带入 1 个约束,而引入一个低副将带入 2 个约束。
3)机构具有确定运动的条件:
1)机构自由度F ≥1
  2)机构原动件的数目等于机构的自由度数目
4)何谓复合铰链、局部自由度和虚约束?在计算机构自由度时应如何处理?
5)杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别?选择不同的原动件对机构级别有无影响?
2、计算题
1)计算图1所示平面机构的自由度,判断机构能否运动。
图1
解:该机构的自由度F=0,故机构不能运动。
改进措施:在E处增加一个自由度。
2)计算图2所示平面机构的自由度,指出复合铰链、局部自由度和虚约束,在进行高副低代后,分析机构级别。
图2
解:机构具有活动构件数为n=10, 低副个数PL=13,高副个数Ph=2,且D处是复合铰链,G处是局部自由度。所以机构的自由度是:
F=3n-2PL-Ph-P'=3*10-2*13-2-1=1

3)试计算图3所示机构的自由度,若有复合铰链、局部自由度或虚约束,应予以指出,并进行高副低代,确定该机构的级别。
图3
解:该机构中有9个活动构件,低副12个,高副1个,其中B处是局部自由度,:
F=3n-2PL-Ph-P'=3*9-(2*12+1)-1=1
4)试计算图4所示凸轮-连杆组合机构的自由度。

图4
解:由图4可知,B,E两处的滚子转动为局部自由度,即F'=2;而虚约束p'=0。机构中,n=7,PL=8(C、F处虽各有两处接触,但都各算一个移动副),Ph=2,于是由自由度计算公式得
F=3n-(2pl+ph-p')-F'=3×7-(2×8+2-0)-2=1
这里应注意:该机构在D处虽存在轨迹重合的问题,但由于D处相铰接的双滑块为一个Ⅱ级杆组,未引入约束,故机构不存在虚约束。
如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时,则该机构就存在一个虚约束或变成含一个公共约束m=4的闭环机构了。
5)在图5所示机构中,ABEFCD,试计算其自由度
图5
解:由题意知,此平面机构ABCDEF具有特定的几何条件,故为平行四边形机构,由构件EF及转动副E、F引入的一个约束为虚约束;G处的滚子转动为局部自由度;C处为复合铰链;G及I处均为两构件在两处接触的高副,因过两接触线的公法线重合,故G、I处各只算一个高副。
解法1:如果去掉机构中虚约束和局部自由度,则n=6,Pl=7,pP=2,并由自由度计算公式得 :
     F=3n-2pl-ph=3×6-2×7-2=2    
解法2:由机构简图知,n=8,pl=10,ph=2,p'=1,F'=1,由自由度计算公式得:
      F=3n-(2pl+ph-p')-F'=3×8-(2×10+2-1)-1=2  
6)试计算图6所示齿轮-连杆组合机构的自由度。
图6
解:(1)由图6(a)知,n=5,pl=6(A,B处为复合铰链),ph=2,则
F=3n-2pl-ph=3×5-2×6-2=1
因该机构具有一个原动件,机构具有确定运动,故计算正确。
(2)如果按(1)的方法,则由图6(