题目:图说明,图中的圆柱是只沿特定的转轴方向转动的转动副,不是空间圆柱副,没有沿轴线方向的移动)
要求:应用螺旋理论方法求解该机构运动的自由度以及受到的约束。
过程求解:
1、 首先先求解每个分支运动链的运动螺旋系。分析1分支运动系:
1) 的分析。首先该转动副的轴线方向与x轴相同,所以我将取它的, ,求解,所以运动螺旋。
2) 因为、的轴线方向与相同,都是平行于x轴,所以它们的s是相同的,均为,只是相对于坐标原点的位置不同,向量r不同,所以最终求得各自的运动螺旋为,。
3) 综上可得,分支运动链1的运动螺旋系为:,根据互矩为0,可以求出该分支的约束螺旋系,其中表示作用在x轴线上的约束线矢,表示绕y轴的约束力偶,表示绕z轴的约束力偶。
2、 分析3分支运动系。由于分支3的各转动副的轴线方向完全与分支1的对应相同,都平行于x轴,所以同理可得分支3的运动螺旋系为,而相应的约束螺旋系为,其中表示作用在x轴线上的约束线矢,表示绕y轴的约束力偶,表示绕z轴的约束力偶。
3、 分析2分支运动系。
1) 的分析首先该转动副的轴线方向与y轴相同,所以我将取它的, ,求解,所以运动螺旋。
2) 同理可求得,,。
3) 综上所述,分支运动链2的运动螺旋系为:,约束螺旋系为:,其中表示作用在y轴线上的约束线矢,表示作绕x轴的约束力偶,表示作绕z轴的用在z轴上的约束力偶。
4、将上述每个分支收到的约束全部放在一起得:,此时的这几项约束,即为最终机构的总约束,对其求互矩得即为机构的最终运动螺旋,该运动螺旋可以实现的运动是沿z轴的移动。所以该结构仅仅只有这一个自由度。
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