机械原理机构自由度计算
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1. 计算齿轮机构的自由度.
解:由于B. C 副中之一为虚约束,计算机构自由度时,应将 C 副去除。
即如下图所示:
该机构的自由度1213233231=⨯-⨯-⨯=--=h p p n F
2. .机构具有确定运动的条件是什么?如果不能满足这一条件,将会产生什么结果?
机构在滚子B 处有一个局部自由度,应去除。
该机构的自由度017253231=-⨯-⨯=--=h p p n F
当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。
该机构当修改为下图机构,则机构可动:
N=4, PL=5, Ph=1;
定轴轮系 A
B C
1 2
3
4 图2-
22
F=⨯-⨯-=
自由度342511
3. 计算机构的自由度.
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯-=
自由度342511
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度31211
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度33241。
机械原理机构自由度计算要计算机械原理机构的自由度,首先需要确定机构中的连杆和连接关系。
连杆是构成机构的杆件,连接关系是将连杆连接在一起的方式。
机构中的连杆可以是刚性的或柔性的,连接关系可以通过铰链、滑动副或传动副来实现。
在计算自由度时,通常会假设连杆是刚性的,以简化计算。
计算机械原理机构的自由度时,有两种常见的方法可供选择:迭代法和非迭代法。
在迭代法中,我们首先假设机构的自由度为零,并逐步增加约束,直到无法增加为止。
每次增加约束时,我们需要检查相应的自由度是否减少。
如果自由度减少,则保留该约束;如果自由度没有减少,则将该约束排除。
通过迭代这一过程,我们最终可以得到机构的自由度。
相比之下,非迭代法更为直接。
我们可以根据机构中的约束条件和自由关系,直接计算出机构的自由度。
这种方法在约束较少或机构较简单的情况下尤其适用。
无论使用哪种方法,计算机械原理机构的自由度都需要考虑以下几个因素:1.连杆的数量:连杆的数量对机构的自由度有直接影响。
一个机构中的连杆数量越多,其自由度也就越高。
2.连杆的长度:连杆的长度决定了机构的运动幅度。
较长的连杆通常会增加机构的自由度。
3.连接关系:不同的连接关系会导致机构自由度的不同。
例如,一个通过滑动副连接的机构可能具有比通过传动副连接的机构更大的自由度。
通过对上述因素进行综合考虑,我们可以计算出机械原理机构的自由度,并据此来分析和优化机构的设计。
机构的自由度不仅与其运动性能和稳定性有关,还与动力学和控制系统的设计密切相关。
总结起来,机械原理机构的自由度计算是理解和设计复杂机构的重要步骤之一、通过迭代法或非迭代法,我们可以计算出机构的自由度,并据此分析和优化机构的性能。
在进行自由度计算时,我们需要考虑连杆的数量、长度和连接关系等因素。
这些计算为机构的设计和应用提供了理论依据。
课程思政优秀案例——《机械原理》:机构自由度的计算一、课程和案例的基本情况课程名称:机械原理授课对象:机械类专业大二本科生课程性质:专业核心必修课课程简介:机械原理是机械类专业必修课,以机构设计和分析为主线,培养学生具有一定的机械系统运动方案创新设计能力,教学内容涵盖机构组成理论、运动学、动力学及各种常用机构的设计方法等机构和机器的共性问题,具有较强的综合性和工程实践性,在学生整个学习过程中起着承上启下和培养学生创新思维、综合设计能力及工程实践能力的重要作用。
结合我校人才培养定位及机械类专业特色,机械原理课程不断强化以学生为中心的顶层设计和教学实施,针对课程重点难点,精心设计课堂学习、研究性学习、实验学习和综合性课程实践等教学环节,通过科教融合、资源建设、教学模式改革、课赛结合等,从不同维度提升课程的高阶性、创新性和挑战度,培养学生的创新意识、辩证思维、现代工具应用能力、综合设计能力和解决复杂工程问题能力,并通过学生形成性考核评价和课程质量评价促进课程持续改进。
与此同时,深入挖掘课程育人功能,提出“四融合一示范”课程思政建设思路,将教书育人贯穿于课程教学及实践活动全过程,强化学生在智能制造强国战略中的责任意识和使命担当,实现价值塑造、知识传授和能力培养同向同行。
案例简介:机构结构分析是机构运动分析、力分析和机构设计的基础,是机械系统方案设计和机构创新设计的重要环节。
本案例的教学内容为“机构自由度的计算”,是机构结构分析一章的重点,具体包括“机构具有确定运动的条件、机构自由度的计算和计算平面机构自由度时应注意的事项”,机构自由度计算结果正确与否,直接影响机构运动的可能性和确定性判断,进而影响机构设计方案可行性的评价。
本讲的学习目标:知识传授:①理解平面机构自由度计算公式及其内涵;②准确识别并正确处理机构中的复合铰链、局部自由度和虚约束;③正确运用自由度计算公式计算机构的自由度,并判断其是否具有确定的运动。
1. 计算齿轮机构的自由度.
解:由于B. C 副中之一为虚约束,计算机构自由度时,应将 C 副去除。
即如下图所示:
该机构的自由度1213233231=⨯-⨯-⨯=--=h p p n F
2. .机构具有确定运动的条件是什么?如果不能满足这一条件,将会产生什么结果?
机构在滚子B 处有一个局部自由度,应去除。
该机构的自由度017253231=-⨯-⨯=--=h p p n F
当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。
该机构当修改为下图机构,则机构可动:
N=4, PL=5, Ph=1;
定轴轮系 A
B C
1 2
3
4 图2-
22
F=⨯-⨯-=
自由度342511
3. 计算机构的自由度.
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯-=
自由度342511
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度31211
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度33241。
机械原理专业考研真题试卷一、选择题(每题2分,共20分)1. 机械原理中,机构的自由度计算公式是:A. F=3n-2p-φB. F=3(n-1)-pC. F=3n-2pD. F=n-12. 机构的传动角是指:A. 传动构件与从动构件之间的夹角B. 传动构件与从动构件之间的接触角C. 传动构件与从动构件之间的相对运动角D. 传动构件与从动构件之间的法线夹角3. 以下哪种机构属于平面四杆机构:A. 曲柄滑块机构B. 双曲柄机构C. 曲柄摇杆机构D. 双摇杆机构4. 齿轮传动中,齿轮的传动比计算公式是:A. i=ω1/ω2B. i=z1/z2C. i=d1/d2D. i=n1/n25. 以下哪个不是机械原理课程中研究的内容:A. 机构的组成B. 机构的运动分析C. 材料的力学性质D. 机构的力分析6. 机构的传动效率是指:A. 传动功率与输入功率的比值B. 传动扭矩与输入扭矩的比值C. 传动速度与输入速度的比值D. 传动距离与输入距离的比值7. 机构的平衡是指:A. 机构在运动过程中不产生任何力B. 机构在运动过程中不产生惯性力C. 机构在运动过程中不产生摩擦力D. 机构在运动过程中不产生任何力矩8. 以下哪个是机构的刚性分析:A. 机构的强度分析B. 机构的刚度分析C. 机构的稳定性分析D. 机构的疲劳分析9. 机械原理中,机构的传动效率与以下哪个因素无关:A. 齿轮的制造精度B. 齿轮的接触条件C. 齿轮的润滑条件D. 齿轮的材料10. 以下哪个不是机构的传动方式:A. 皮带传动B. 齿轮传动C. 链传动D. 液压传动二、简答题(每题10分,共30分)1. 简述平面四杆机构的基本类型及其特点。
2. 说明齿轮传动的优缺点。
3. 描述机构平衡的目的和意义。
三、计算题(每题25分,共50分)1. 已知一平面四杆机构,其中AB为连杆,BC为曲柄,CD为从动杆,AD为输入杆。
已知AB=150mm,BC=200mm,CD=100mm,AD=300mm。
1.计算齿轮机构的自由度.
解:由于B. C 副中之一为虚约束,计算机构自由度时,应将C副去除。
即如下图所示:该机构的自由度1
2
1
3
2
3
3
2
3
1
=
⨯
-
⨯
-
⨯
=
-
-
=
h
p
p
n
F
2..机构具有确定运动的条件是什么?如果不能满足这一条件,将会产生什么结果?
机构在滚子B处有一个局部自由度,应去除。
该机构的自由度0
1
7
2
5
3
2
3
1
=
-
⨯
-
⨯
=
-
-
=
h
p
p
n
F
当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。
该机构当修改为下图机构,则机构可动:
定轴轮系
A
B C
1
2
3
4
图2-22
A
B
C
D G
E
H
F
N=4, PL=5, Ph=1;
F=⨯-⨯-=
自由度342511
3. 计算机构的自由度.
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯-=
自由度342511
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度31211
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度33241。
1. 计算齿轮机构的自由度.
解:由于B. C 副中之一为虚约束,计算机构自由度时,应将 C 副去除。
即如下图所示:
该机构的自由度1213233231=⨯-⨯-⨯=--=h p p n F
2. .机构具有确定运动的条件是什么?如果不能满足这一条件,将会产生什么结果?
机构在滚子B 处有一个局部自由度,应去除。
该机构的自由度017253231=-⨯-⨯=--=h p p n F
当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。
该机构当修改为下图机构,则机构可动:
N=4, PL=5, Ph=1;
定轴轮系 A
B C
1 2
3
4 图2-
22
F=⨯-⨯-=
自由度342511
3. 计算机构的自由度.
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯-=
自由度342511
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度31211
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度33241。
1. 计算齿轮机构的自由度.
解:由于B. C 副中之一为虚约束,计算机构自由度时,应将 C 副去除。
即如下
图所示:
该机构的自由度1213233231=⨯-⨯-⨯=--=h p p n F
2.
.机构具有确定运动的条件是什么?如果不能满足这一条件,将会产生什么结果?
机构在滚子B 处有一个局部自由度,应去除。
该机构的自由度0
17253231=-⨯-⨯=--=h p p n F 定轴轮系
A
B C
1 2
3 4 图2-22
A B
C
D
G E
H
F
当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。
该机构当修改为下图机构,则机构可动:
N=4, PL=5, Ph=1;
F=⨯-⨯-=
自由度342511
3. 计算机构的自由度.
1)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯-=
自由度342511
2)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度31211
3)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
F=⨯-⨯=
自由度33241
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1. 计算齿轮机构的自由度.
解:由于B. C 副中之一为虚约束,计算机构自由度时,应将 C
副去除。
即如下图所示:
该机构的自由度1213233231=⨯-⨯-⨯=--=h p p n F
2. .机构具有确定运动的条件是什么如果不能满足这一条件,将
会产生什么结果
机构在滚子B 处有一个局部自由度,应去除。
该机构的自由度017253231=-⨯-⨯=--=h p p n F
当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。
该机构当修改为下图机构,则机构可动:
N=4, PL=5, Ph=1;
自由度342511F =⨯-⨯-=
3. 计算机构的自由度.
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
自由度342511
F=⨯-⨯-=
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
自由度31211
F=⨯-⨯=
由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。
自由度33241
F=⨯-⨯=。