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机构运动条件的确定方法

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:n=3,pL=4,pH=0,由式(1-1)得:F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1此机构的自由度为1,即机构中各构件相对于机架所具有的独立运动数目为1。F>0时:原动件数小于机构的自由度,各构件没有确定的相对运动;原动件数大于机构的自由度,则在机构的薄弱处遭到破坏。机构具有确定运动的条件是:机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。

机构运动条件的确定方法

图1-11所示为一铰链四杆机构。n=3,pL=4,pH=0,由式(1-1)得:

F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1

此机构的自由度为1,即机构中各构件相对于机架所具有的独立运动数目为1。

通常机构的原动件都是用转动副和移动副与机架相联,因此每一个原动件只能输入一个独立运动。设构件1为原动件,构件1的转角参变量φ1表示构件1的独立运动,由图1-11可见,每给定一个φ1的数值,从动件2和从动件3便有一个确定的相应位置。由此可见,自由度等于1的机构在具有一个原动件时运动是确定的。

图1-12所示为一铰链五杆机构。n=4,pL=5,pH=0,由式(1-1)得:

F=3n-2pL-pH=3×4-2×5-0=2

图1-11 铰链四杆机构

图1-12 铰链五杆机构

如果只有构件1为原动件,则当构件1处于φ1位置时,由于构件4的位置不确定,所以构件2和构件3可以处在图1-12所示的实线位置或虚线位置,也可处在其他位置,即从动件的运动是不确定的。

若取构件1和构件4为原动件,φ1和φ2分别表示构件1和构件4的独立运动。如图1-12所示,每当给定一组φ1和φ2的数值,从动件2和从动件3便有一个确定的相应位置。由此可见,自由度等于2的机构在具有两个原动件时才有确定的相对运动。

如图1-13所示,构件组合中,n=4,pL=6,pH=0,由式(1-1)得:

F=3n-2pL-pH=3×4-2×6=0

该构件组合的自由度为零,所以是一个刚性桁架

又如图1-14所示,构件组合中,n=3,pL=5,pH=0,由式(1-1)得:

F=3n-2pL-pH=3×3-2×5-0=-1(www.xing528.com)

图1-13 刚性桁架

图1-14 超静定桁架

该构件组合的自由度小于零,说明它所受的约束过多,已成为超静定桁架。

若在图1-11所示F=1的机构中,把构件1和构件3都作为原动件,这时受力较小的原动件变为从动件,机构按受力较大的原动件的运动规律运动,如果构件或运动副的强度不足,则在不足处遭到破坏。

综上所述,可得出:

(1)F≤0时:机构蜕变为刚性桁架,构件之间没有相对运动。

(2)F>0时:原动件数小于机构的自由度,各构件没有确定的相对运动;原动件数大于机构的自由度,则在机构的薄弱处遭到破坏。

机构具有确定运动的条件是:机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。

例1 计算图1-15所示的瑞士必佳诺喷气织机六连杆打纬机构的自由度。

图1-15 瑞士必佳诺喷气织机六连杆打纬机构

解:由图不难看出,此机构共有5个活动构件,7个低副(即转动副A、B、C、D、E、F、G),没有高副,故根据式(1-1)可求得其自由度为:

F=3n-2pL-pH=3×5-2×7-0=1

该机构要有一个主动件,其运动才确定。

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