机械原理自由度计算

机械原理自由度计算
在机械原理中，自由度是指一个物体独立运动的数目。

对于一个杆件（刚体），在平面上可以由其上任一点A的坐标x和y，以及通过A点的垂线AB与横坐标轴的夹角等3个参数来决定，因此杆件具有3个自由度。

对于做空间运动的构件，有6个自由度；对于做平面运动的构件，有3个自由度。

假设活动构件数为n，高副数为Ph，低副数为Pl，则运动链的自由度为$F=3n-2Pl-Ph$。

其中，点线接触为低副，面接触为高副。

在计算运动副时，需要注意以下情况：
- 复合铰链：两个以上的构件在同一处以转动副相联。

计算自由度时，如有K个构件在同一处形成复合铰链，则其转动副的数目为$(k-1)$个。

- 局部自由度：构件局部运动所产生的自由度，它仅仅局限于该构件本身，而不影响其他构件的运动。

在计算自由度时，从机构自由度计算公式中将局部自由度减去。

- 虚约束：对机构的运动实际不起作用的约束。

计算自由度时应去掉虚约束。

虚约束都是在一定的几何条件下出现的，常见的情况有：两构件联接前后，联接点的轨迹重合；两构件构成多个移动副，且导路平行；两构件构成多个转动副，且同轴；运动时，两构件上的两点距离始终不变；对运动不起作用的对称部分；两构件构成高副，两处接触，且法线重合。

在计算自由度时，需要考虑机构的具体结构和运动情况，以便确定各个运动副的约束情况，从而正确计算自由度的数值。