吴文兵，张云秀

（潍坊工程职业学院，山东 潍坊262500）



平面机构自由度的计算

吴文兵，张云秀

（潍坊工程职业学院，山东 潍坊262500）

摘要：平面机构的自由度是指构件相对于参考系所具有的独立运动的数目。通过介绍平面机构自由度的计算以及在计算自由度时应注意的问题。分析了自由度对平面机构的结构特性和新机构的设计具有重要意义。

关键词：平面机构；自由度；复合铰链；局部自由度；虚约束

1　平面机构自由度的计算

根据对平面机构的研究，将各构件及运动限制在同一个平行平面内，因此若设这个平面机构有N个构件，其中必有一个是机架，则活动的构件数为n =N-1；未采用运动副连接前，活动构件的自由度是3n，采用运动副后便引入了约束，其中采用一个低副PL（两构件通过面接触而构成的运动副）引入了2个约束，采用一个高副PH（两构件通过点或者线接触而构成的运动副）引入了1个约束。所以该机构的自由度F为：

为了使机构具有确定的运动，机构的自由度数应大于零且等于主动件的数目。

如果机构自由度数目>主动件数目，则机构的运动不确定；

如果机构自由度数目<主动件数目，则导致机构中最薄弱的构件或运动副损坏。

下面我们计算图1所示手动抽水唧筒机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动[1]。

图1　手动抽水唧筒机构

该机构中活动构件数n=3，低副数PL=4，高副数PH=0，故

由图可知，机构的主动件数目为1，与自由度数目相等，所以该机构具有确定的运动。

但公式（1）并不是在任何场合都成立，当遇到一些特殊情况时，直接套用此公式，就有可能出现错误。