2.4.1机构的自由度慕课视频播放-机械原理-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

在我们认识了一个机构是如何组成的

一个机构是如何表达的

解决了这两个问题之后

我们要探讨一个机构是如何运动的

探讨一个机构的运动

首要的问题是这个机构能不能运动

如果能运动

它的运动是不是按照我们设计的期望值来进行运动的

我们称为确定的运动

那么机构确定的运动的条件是什么

要探讨机构确定运动的条件

我们必须回到机构的自由度这个概念

机构的自由度指什么

机构具有确定运动的时候

所必须给定的独立运动参数的数目

那么什么叫独立运动参数

比如这样的机构

曲柄滑块

当我们给这个机构输入

让这个机构运动起来之后

那么在不同的时刻

机构会到达不同的位置

那么机构中各个构件的位置取决于什么

取决于我们给定的独立的运动输入

我们通过一台电机驱动杆1做回转运动

那么杆2和构件3与杆1之间的运动关系就被确定下来了

也就是我们给这样的机构

施加一个独立的运动输入参数

那么机构中各个运动部分

它都具有确定的运动

我们再来看这样一个机构

这样一个机构

当我们给定一个输入运动的时候

我们会发现2 3 4这三个构件

它的位置速度是不确定

它可以是黑色这个位置

也可以是浅蓝色这个位置

那也就意味着这个机构

如果我们只给定一个独立的运动输入

机构是不确定

那么我们就不能说这个机构只拥有一个独立运动

或者成为一个自由度

那么到底这样的机构具有几个自由度

我们后面要经过一定的计算方法来确定

一个原动件只能提供一个独立的运动输入参数

那么原动件的数目就代表了到底能提供几个独立的输入

因此这就构成了机构具有确定运动的条件

机构要具有确定运动

必须保证机构的原动件数目和机构的自由度数目一致

原动件提供了独立的输入

而机构自由度表示的是机构所拥有的独立运动的数目

当这两个数目一致的时候

那么机构就会按照确定的运动来进行

这个机构很复杂

但是经过计算

它的自由度等于1

那么我们只需要用一台电动机作为原动机输入

那么为这个机构提供了一个独立输入之后

这个机构中所有的构件

就都能按照我们设计的运动要求产生相应的运动

由此产生了另外一个问题

我们说原动件数目和自由度数目相等

机构才具有确定运动

那如果原动件数目和机构自由度不相等

会发生什么事情

不满足运动确定性条件

通常有两种情形

一种就是原动件数目大于机构的自由度数目

在这种情况下

机构中某些构件当它的强度达不到要求之后

那么它会产生损坏

比如说下面这个机构

它的自由度为1

而如果我们用两台电机

分别驱动构件1和构件3去运动

那么这时候红色的构件2

在构件1和构件3运动的影响下

那么它会产生什么样的运动

如果1 3对2产生的力相等的情况下

那么2不会产生运动

它会形成一个拔河的效应

就是2构件在左右两侧的力的作用下

它没有运动产生

当两侧的力超过材料的极限

杆2会被拉断

因此我们设计的机构

我们不希望出现这样的情况

我们再来看另外一种情形

机构的原动件数目小于机构的自由度

这是一个自由度为2的机构

而我们只给定了一个独立的输入

这个输入加在1构件上

那么剩余的234

这三个构件的位置速度和加速度

它的运动是不确定的

而在实际机器中间出现了这种情况

不确定的构件

它仍然会产生运动

这种运动会向着阻力最小的方向去运动

而这并不是我们预期的运动

因此我们在设计机构的时候

也要避免出现这种情况

机械原理课程列表：

第一章绪论

-1.1 概述

-1.2 课程研究的对象及内容

-1.3 学习的目的和意义

-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

-2.2 机构的组成和分类

-2.3机构运动简图

-2.4机构自由度的计算

-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

-3.2用瞬心法作机构的运动分析

-3.3用图解法作机构的运动分析

--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

-4.3平面四杆机构的一些基本知识

--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

-6.2 齿轮的齿廓曲线

-6.3 渐开线齿廓及其啮合特点

-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

-7.2定轴轮系的传动比

-7.3周转轮系的传动比

-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

-8.2 机械的运动方程式

--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

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