当前课程知识点:机械原理 >  第二章 平面机构的结构分析 >  2.5计算平面机构自由度时应注意事项 >  2.5.2局部自由度

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2.5.2局部自由度在线视频

2.5.2局部自由度

下一节:2.5.3虚约束

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2.5.2局部自由度课程教案、知识点、字幕

接下来 我们讨论局部自由度

什么是局部自由度

我们来看一下它的定义描述

某些构件具有的只影响自身局部运动的

而不影响其它构件运动的自由度

我们称为局部自由度

局部自由度经常发生在

我们需要将滑动摩擦变为滚动摩擦的情况

它的最典型的应用

就是这样的机构

滚子凸轮机构

在这个机构中

下面这个构件是凸轮

上面这根杆是推杆

我们需要把凸轮的回转运动

转化成推杆的直线往复运动

我们知道凸轮机构中

推杆和凸轮之间是形成了高副

而高副是点接触

它之间既有绕接触点的相对转动

也有沿接触点切向的滑动

那么沿切向的滑动会导致

高副连接的这两个构件之间形成滑动摩擦

那么为了减小这种摩擦

人们在设计这个机构的时候

会在杆的末端加装一个圆滚子

这个滚子和这根杆之间

通过一个转动副连接

而这个滚子和凸轮之间仍然是高副

那么这样的机构

在滚子这个局部

当凸轮和推杆都不再运动的情况下

滚子仍然能绕着自身的中心回转

也就是说这个滚子的回转运动

不会影响凸轮和推杆它的运动传递

它只存在于局部

只影响自己

那么我们把这样的存在的自由度

称为局部自由度

如果我们按照实际的结构

来计算整个机构的自由度

有凸轮 推杆和滚子三个活动构件

凸轮和机架存在一个转动副连接

推杆和机架是移动副的连接

而推杆和滚子之间也是一个转动副连接

那么就有两个转动副加一个移动副

形成三个低副

滚子和凸轮形成一个高副

我们把这三个参数带入自由度计算公式

可以得到机构的自由度等于2

按照运动确定性条件

这个机构的自由度等于2

我们需要加两个独立的输入

机构的运动才能确定

而事实上

我们在使用这样的凸轮机构的时候

只会给凸轮加一个独立的运动输入

而并不需要给滚子也加一个运动输入

因为滚子 转与不转

对凸轮到推杆的运动变换

不会造成影响

所以滚子只是一个局部自由度

从这个角度来说

自由度等于2似乎是正确的

但是从机构设计的角度

我们要用这个机构来实现

凸轮到推杆的运动变换

如果我们按自由度等于2来进行设计

显然是不合理的

所以从机构设计和机构分析的角度

我们需要去除这样的局部自由度

我们认为这样的计算结果是不正确的

我们看一下机构的实际运动

给凸轮一个回转运动的输入

那么推杆的运动就唯一确定了

那么这样的局部自由度

我们在计算自由度的时候

如何去识别和处理呢

从识别的角度

我们只需要注意

第一 它应该是一个圆滚子

滚子中心和一根杆形成转动副连接

第二 滚子和另外一个构件形成高副连接

如果满足这样的一个结构

那么它就存在一个局部自由度

这是我们的识别方法

那么识别出局部自由度之后

我们如何在计算的过程中

处理这个局部自由度

而得到正确指导我们设计的结果呢

一种简便的方法

既然这个滚子的自由度是局部自由度

它不影响其它构件的运动

我们索性将这个滚子和这根杆之间直接刚连

刚连的结果

会减少一个活动构件

也会减少一个低副

然后我们把这样的

简图中的得到的活动构件数

低副数和高副数带入自由度计算公式

可以得到自由度等于1的结果

它正确地反映了凸轮机构的自由度

我们也可以用另外一种处理方法

不进行刚化固定

照左边的这个图去计算

但是需要注意

我们算出的结果中

包含了一个局部自由度

既然这个自由度对我们的设计没有用

那么我们就要从计算结果中

去除这个局部自由度

我们只需要再算出的自由度结果中

减掉局部自由度数目

就可以得到正确的机构自由度

好的 局部自由度

我们就介绍到这里

谢谢大家

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第一章 绪论

-1.1 概述

--1.1 概述

-1.2 课程研究的对象及内容

--1.2课程研究的对象及内容

-1.3 学习的目的和意义

--1.3学习的目的和意义

-1.4 课程学习的方法和要点

--1.4课程学习的方法和要点

-第一章 绪论--1.4 课程学习的方法和要点

第二章 平面机构的结构分析

-2.1机构结构分析

--2.1 机构结构分析

-2.2 机构的组成和分类

--2.2.1 机构的组成

--2.2.2 机构的分类

--2.2.3 运动链

-2.3机构运动简图

--2.3.1 机构运动简图

--2.3.2机构运动简图绘制

--2.3.3 机构运动简图示例

-2.4机构自由度的计算

--2.4.1机构的自由度

--2.4.2机构的自由度计算(上)

--2.4.3机构的自由度计算(下)

-2.5计算平面机构自由度时应注意事项

--2.5.1 计算平面机构自由度时应注意事项

--2.5.2局部自由度

--2.5.3虚约束

-2.6平面机构的组成原理、结构分类及结构分析

--2.6.1 平面机构的组成原理

--2.6.2 平面机构的结构分类

--2.6.3 平面机构结构分析

-2.6平面机构的组成原理、结构分类及结构分析--作业

第三章 平面机构的运动分析

-3.1机构运动分析的目的和方法

--3.1 机构运动分析的目的和方法

-3.2用瞬心法作机构的运动分析

--3.2.1速度瞬心

--3.2.2速度瞬心位置的确定

--3.2.3用瞬心法做机构的速度分析

-3.3用图解法作机构的运动分析

--3.3.1矢量方程图解法的基本原理

--3.3.2图解矢量方程的一般方法

--3.3.3图解矢量方程解法的基础(上)

--3.3.4图解矢量方程解法的基础(下)

--3.3.5不同构件重合点间运动合成(上)

--3.3.6不同构件重合点间运动合成(下)

--3.3.7矢量方程图解法分析示例(上)

--3.3.8矢量方程图解法分析示例(下)

-3.4 瞬心法和矢量方程图解法的综合应用

--3.4.1两种方法的特点

--3.4.2两种方法结合的优势

--3.4.3两种方法的综合运用

-3.4 瞬心法和矢量方程图解法的综合应用--作业

第四章 连杆机构及其设计

-4.1 平面连杆机构的特点及应用

--4.1 平面连杆机构的特点及应用

-4.2 平面四杆机构的类型和应用

--4.2.1平面四杆机构相关基本概念定义

--4.2.2平面四杆机构的基本类型

--4.2.3平面四杆机构的演化类型

-4.3平面四杆机构的一些基本知识

--4.3.1平面四杆机构有曲柄的条件

--4.3.2急回运动和行程速度变化系数

--4.3.3 四杆机构的传动角和死点(上)

--4.3.4 四杆机构的传动角和死点(下)

--4.3.5 铰链四杆机构的运动连续性

-4.4平面四杆机构的设计

--4.4.1 连杆机构设计的基本问题和方法

--4.4.2按连杆的预定位置设计四杆机构

--4.4.3 按两连架杆的预定对应位置设计(上)

--4.4.4按两连架杆的预定对应位置设计(下)

--4.4.5用作图法设计四杆机构

-4.4平面四杆机构的设计--作业

第五章 凸轮机构及其设计

-5.1 凸轮机构的应用和分类

--5.1 凸轮机构的应用和分类

-5.2 推杆的运动规律

--5.2 推杆的运动规律

-5.3 凸轮轮廓曲线设计

--5.3 凸轮轮廓曲线设计

-5.4 凸轮机构基本尺寸的确定

--5.4.1凸轮机构基本尺寸的确定(上)

--5.4.2凸轮机构基本尺寸的确定(下)

-5.4 凸轮机构基本尺寸的确定--作业

第六章 齿轮机构及其设计

-6.1 齿轮机构的特点及类型

--6.1 齿轮机构的特点及类型

-6.2 齿轮的齿廓曲线

--6.2 齿轮的齿廓曲线

-6.3 渐开线齿廓及其啮合特点

--6.3.1渐开线的形成及其特性

--6.3.2渐开线齿廓的啮合特点

-6.4 渐开线标准齿轮各部分的名称和尺寸

--6.4.1渐开线标准齿轮各部分的名称和尺寸

--6.4.2 齿条和内齿轮尺寸

-6.5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动

--6.5.1 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动

--6.5.2 齿轮传动的中心距及啮合角

--6.5.3渐开线齿轮齿条传动的啮合特点

--6.5.4一对轮齿的啮合过程及连续传动条件

-6.6渐开线齿廓的切制原理与根切现象

--6.6.1 渐开线齿廓的切制原理(上)

--6.6.2 渐开线齿廓的切制原理(下)

--6.6.3渐开线齿廓的根切现象

--6.6.4 标准齿轮不发生根切时的最少齿数

-6.7变位齿轮概述

--6.7.1变位齿轮概述

--6.7.2变位齿轮的啮合传动

--6.7.3变位齿轮传动类型及特点

-6.8斜齿圆柱齿轮传动

--6.8.1 渐开线斜齿圆柱齿轮齿面的形成

--6.8.2 斜齿轮的基本参数与几何尺寸计算

--6.8.3一对斜齿圆柱齿轮的啮合传动

--6.8.4 斜齿轮的当量齿轮与当量齿数

--6.8.5斜齿轮传动主要的优缺点

-6.9直齿锥齿轮传动

--6.9直齿锥齿轮传动

-6.10蜗杆传动

--6.10蜗杆传动

-6.10蜗杆传动--作业

第七章 齿轮系及其设计

-7.1齿轮系及其分类

--7.1齿轮系及其分类

-7.2定轴轮系的传动比

--7.2.1 定轴轮系的传动比

--7.2.2首、末两轮转向关系的确定

-7.3周转轮系的传动比

--7.3.1周转轮系的传动比

--7.3.2周转轮系传动比计算方法

-7.4复合轮系的传动比

--7.4复合轮系的传动比

-7.5轮系的功能

--7.5.1轮系的功能 (上)

--7.5.2轮系的功能 (下)

--7.5.3轮系类型的选择

-7.5轮系的功能--作业

第八章 机械的运转及其速度波动的调节

-8.1概述

--8.1概述

-8.2 机械的运动方程式

--8.2.1 机械的运动方程式

--8.2.2等效力和等效力矩

--8.2.3等效质量和等效转动惯量

--8.2.4等效质量和等效转动惯量的例题

-8.3 稳定运转状态下的机械的周期性速度波动及其调节

--8.3.1产生周期性速度波动的原因

--8.3.2稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节

--8.3.3速度波动调节的例题

-8.3 稳定运转状态下的机械的周期性速度波动及其调节--作业

2.5.2局部自由度笔记与讨论

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