平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算的活動構(gòu)件數(shù)量問題

陶麗花

摘 要：本文論述了在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，經(jīng)常會遇到特殊的比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，在這種情況下，活動構(gòu)件數(shù)量的統(tǒng)計(jì)方式和方法，以便更好地解決平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算問題。

關(guān)鍵詞：平面機(jī)構(gòu)；活動構(gòu)件；自由度數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.214

1 引言

機(jī)構(gòu)為人為構(gòu)件的組合，且都具有確定的相對運(yùn)動，其條件為自由度數(shù)等于原動件的個(gè)數(shù)，因此自由度的計(jì)算為一個(gè)很重要的知識點(diǎn)，在高職高專機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)過程中遇到了一種情況就是書中沒有的知識點(diǎn)，但是在練習(xí)題的計(jì)算過程中卻要用到這個(gè)知識點(diǎn)的情況，如計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)活動構(gòu)件數(shù)量的統(tǒng)計(jì)問題，為了更好的對平面機(jī)構(gòu)的自由度進(jìn)行計(jì)算，下面就詳細(xì)闡述活動構(gòu)件數(shù)量的統(tǒng)計(jì)。

2 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算

對于一個(gè)平面機(jī)構(gòu)中含有n個(gè)活構(gòu)件，在平面機(jī)構(gòu)之中的自由度共3n個(gè)，引入一個(gè)低副自由度減少2個(gè)，引入一個(gè)高副自由度減少1個(gè)。低副和高副分別用PL和PH表示，平面機(jī)構(gòu)自由度用F來表示，則F=3n-2PL-PH

3 活動構(gòu)件的數(shù)量統(tǒng)計(jì)

3.1 不含高副的平面機(jī)構(gòu)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)

對于一個(gè)由N個(gè)構(gòu)件組成的平面機(jī)構(gòu)，有一個(gè)構(gòu)件一定是機(jī)架，自由度為零，其余則全為活動構(gòu)件，所以此機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)n=N-1。

3.2 存在凸輪機(jī)構(gòu)或齒輪機(jī)構(gòu)高副傳動

（1）如圖1所示含有凸輪機(jī)構(gòu)的平面機(jī)構(gòu)，此平面機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)為n=7，其中構(gòu)件k雖為單獨(dú)活動構(gòu)件，但是卻與GK桿構(gòu)成一個(gè)活動構(gòu)件，即滾子與頂桿看成一體。其余活動構(gòu)件為構(gòu)件EF、CD、AB、BC、CG和凸輪O。

（2）如圖2所示含有齒輪機(jī)構(gòu)的平面機(jī)構(gòu)，此平面機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)為n=6，其中軸3與齒輪B同軸，所以看成一體，即為一個(gè)構(gòu)件，其余活動構(gòu)件為構(gòu)件2、4、5、6、7。

3.3 即有凸輪機(jī)構(gòu)又有齒輪機(jī)構(gòu)

如圖3所示，此平面機(jī)構(gòu)為內(nèi)燃機(jī)的平面機(jī)構(gòu)簡圖，機(jī)構(gòu)中即有凸輪機(jī)構(gòu)，又有齒輪機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件n=5，其中凸輪與齒輪B同軸轉(zhuǎn)動，所以統(tǒng)計(jì)活動構(gòu)件數(shù)量時(shí)算為一個(gè)構(gòu)件，同理，齒輪A與構(gòu)件3同軸轉(zhuǎn)運(yùn)，在統(tǒng)計(jì)活動構(gòu)件數(shù)量仍舊算一個(gè)構(gòu)件，其余活動構(gòu)件為構(gòu)件1、 圖3引入齒輪凸輪的內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)2、8，所以此機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)為5。

4 結(jié)論

綜上所述，我們在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)考慮好機(jī)構(gòu)中含有凸輪、齒輪機(jī)構(gòu)及兩種機(jī)構(gòu)都含有時(shí)的活動構(gòu)件數(shù)的統(tǒng)計(jì)問題，也為以后統(tǒng)計(jì)更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)量打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，以更好地解決自由度的計(jì)算問題。

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