【20160222】機械原理|機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2 N( a2 I! Y. w2 o, {
, I: ~9 Y2 D, Z/ K, S冗余約束
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/ j. G2 J8 W! h( H/ G: j4 ~7 ]: B冗余約束(redundant constraint,,虛約束)指在機構(gòu)中,有些運動副所帶入的約束對機構(gòu)運動起重復約束作用。根據(jù)幾何條件的不同,,可分為4類:
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4 b! }( _" j; z5 {& l2 f1)兩個構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成多個運動副,。典型情況:: `3 c7 B& F3 W1 \" R
①兩構(gòu)件在多處接觸構(gòu)成移動副,且各移動副導路中心線平行或重合,,則只能算作一個移動副,,其余的都是冗余約束;) Z& i/ w/ M+ n3 I4 u y
②兩構(gòu)件在多處配合組成轉(zhuǎn)動副,,且各轉(zhuǎn)動副軸線重合,,則只能算作一個轉(zhuǎn)動副,其余的都是冗余約束,;
) q( M: I! \. w5 \7 W; k5 o③兩構(gòu)件在多處接觸構(gòu)成平面高副,,且各接觸點出的公法線重合或接觸點的距離始終保持不變,則只能算作一個高副,,其余的都是冗余約束,。
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2)如果將機構(gòu)的某個運動副拆開,機構(gòu)被拆開的兩部分在原連接點的運動軌跡仍相互重合,,則產(chǎn)生冗余約束,。如圖的橢圓儀機構(gòu)即屬此類。
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; L0 {8 @- r% j! j- L6 m' G3 J3)在機構(gòu)運動過程中,,如果某兩構(gòu)件上兩點之間的距離始終保持不變,,那么若將此兩點以構(gòu)件相連,則由此而引入的約束必為冗余約束,。
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4)機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分也是冗余約束,。如圖輪系即屬此類。' @6 x, R* W3 [2 `
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% d: r9 h8 c) e4 k$ i注:都是在特定的幾何條件下出現(xiàn)的,,如果幾何條件不滿足,就是有效約束了,。機械設(shè)計中冗余約束往往是根據(jù)實際需要采用的,,如增強支承剛度,或改善受力,,或傳遞較大功率等,,只是計算自由度時應(yīng)去除冗余約束。
; x2 R" N: g$ f1 t: L8 ]如圖機構(gòu)自由度:F=3×6-(2×8+1)=15 R2 B B- H: I/ {+ D& S! ]! {
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" A' u8 c0 Y' ~# c/ |4 P+ V. G公共約束與冗余約束統(tǒng)稱過約束(overconstraint),,含有過約束的機構(gòu)稱為過約束機構(gòu)(overconstraint mechanism),。
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