機构自由度虚约束计算中虚约束问题探析机构自由度虚约束计算中虚约束问题探析年月机械设计与制造工程第卷第期机构自由度虚约束计算中虚约束问题探析冯永伟钱瑞明(南京工程学院机械工程系江苏南京)(东南大学机械系,江苏南京)摘要:在机构设计与分析教学的基础上,对机构Φ虚约束的分析与自由度虚约束计算进行了探讨,对机构虚约束分析提出一种新观点关键词:机构构件约束自由度虚约束中图分类号:TRill文献标识碼:B文章编号:()lStudyoilCountingofVirtualConstraintDegreesinMechanismHGYongweiQIANRumircNanjingInstituteofTechnologyJiangsuNamingChina)(,~outheastUniversityJialgsuNanjing,China)平面机构以其简单实用而广泛应用于工程机械中在各种实际机构中,为了改善构件的受力情况,增加机构的剐度,或保证机构运动的順利,往往要多增加一些构件与运动副这在工程中也有大量的应用:虚约束产生的情况机构是实现预期机械运动的装置,是人为的构件组合,且各構件之问具有确定的相对运动即对于任意一个机构,在原动件运动规律给定的条件下组成该机构的任意一个构件都不能有不确定的运动组成機构的各构件均引入约束,当引入的约束对机构中其他构件不产生约束作用时,即产生虚约束在机构自由度虚约束计算中,产生虚约束的情况有種怛:()如果将机构的某个运动副拆开,机构被拆开的两部分在原联接点的运动轨迹仍相互重台,则产生虚约束:()在机构运动过程中如果某两构件上兩点之间的距离始终保持不变,那么,若将此两点以构件相莲,则因此而引入的约束必为虚约束()如果两构件在几处接触而构成移动副,且各接触处兩构件的相对运动方向一致或者两构件在几处配合而构成转动副,且各配合处的轴线重合,则只应考虑一处运动副I入的约束其他各处为虚约束()機构中对运动不起作用的对称部分亦是虚约束对于图所示的压床机构来说,活动构件数N=,低副个数PL=没有高副,则自由度虚约束为F=××:根据自由度虚约束可知该装置应为一超静定的刚性构架,然而该装置显然是一个具有个自由度虚约束的机构因此图示机构中必有虚约束存在:虚约束分析的方法通常的观点是从满足压板运动在机构虚约束分析中,规律来考虑现以圈所示的压床机构为例来进行虚约束分析一般认为机构ECD以左的构件組均属虚约束应该全部去掉,剩下构件组成的机构如图所示,图中,活动构件数N=,低副个数=无高副,则F=××=表明该机构有一个自由度虚约束满足机构有确定运动的要求笔者认为上述观点有一定问题,将首先E,CD以左构件组当作虚约束全部除去理由不充分,因为原始机构并不是一个对称机构,更不是鉯E,CD为对称轴的对称机构,故全部当作虚约束来除去不妥其次,将EC,D以左构件组一次性当作虚约束除去也不符合前面述及的产生虚约束的其他种情況对于压床机构的虚约束分析,应该是在对机构的运动情况进行分析后再逐一拆除形成虚约束的构件及运动副,并且每拆去一个虚约束构件后,剩余构件能满足机构的要求,即机构中无运动不确定的构件不能出现图所示的舀蛩鸳蛩图压床机构图简化压床机构图不正确除去虚约束图正確除去虚约束f下转第l页收薯日期:怍者筒介:冯永伟(),男,江苏南通人,南京工程学院讲师,工学硕士主要研究方向为机槭设计与机构学设计与研究薛澄岐工业产品造型设计CAID技术l综上所述,好的CAID软件应具备的条件如:()快速建构Mode,并有较大更改的自由度虚约束()良好的Rendering能力,如材质,颜色,灯光等表现能仂()与CAD软件之间能够完档地转移磷料,达到资料统一化的目标一十CAl)系统的支撑软件,一般包含以下种功能:()三维建模:具有丰富和强大的曲线,曲面建構能力,并提供对曲线,曲面加以视觉化评价的手段()三维动画CAID软件中的动画功能一般都能将场景中的物体,光照效果,表现特性,明暗色调参数和摄潒机等加动画表现一般采用关键帧动画和算法动画两种方法()图像渲染能产生精细程度不同的渲染效果图像,有的供图像渲染,有的供在屏幕上赽速观看形体效果()数据输入输出能以IGES等多种数据格式车身CAD系统,NC铣床,快速原型系统等进行数据传输一工业产品造型设计使用的软件有下几粪:("圖形平台软件,也就是桌面渲染系统(如PhotoShopC~oreLDraw等),处理的通常是二维图形主要用于平面广告设计,包装设计,装帧设计等()CAD软件(如AutoCAD和ProEngineer等),这类软件功能强大,与後续的工程制造系统有良好的集成性由于他们本身是为工程技术设计而编写的,所能够用他们构建出很复杂的模型,但该类软件渲染效果无法滿足ID设计师的要求()CAII)软件(如ias'Studio,ProI)esigner,LSMAx等),这类软件具有很强的建模,修改及渲染功能,设计师能够如同在黏土模型上雕塑一样方便地进行高技率的设计真实感图形生成和动态模拟功能使设计效果表现变得轻而易举另一方面,这类软件系统也提供满足工程设计需求的精度,可通过统一的数据格式向後续的工程设计CAI)系统传递造型数据,良好的集成性能可以满足产品开发中采用并行工程的要求其中功能最强大的是iasj是SurfaceModeling的软件运用NURBS(NonUnifonnRationalBspLine),他强大的图形化操作界面及自由的模型建构工具让设计师能设计出所想要的曲面,并且能随时对曲面进行修改:,,Mis结合了更具弹性的"qURBS曲线和布尔运算('k:olcat)的功能,使用者可以创造出任何造型或自由面,甚至将他们结合在一起,通过布尔运算的功能来加工曲面H前ia~Wavefront推出的Mava系统为CAID业界提供了在D设计的许多全新范畴的解决方案包括改良的工作流,用户界面,MEI等Maya的三大体系构成元索分别是依赖关系囝,MFI及可扩展cPdJIMaya采用基于结点的体系结构,其中模型,材质,光照,攝像机等都用结点来表示,所有结点的关系图示便是所谓的依赖关系图,对图中各结点用户可以进行移动,编辑,连接或取消连接等操作Maya建模的一夶特色是其过程建模功能通过编写并运行MEL描述过程,艺术家仍能在短时间内生成用传坑制作方法非常费时的复杂物体或场景:过程建模可以方便而高教地控制模型的空间位置,大小等:所有这些看来复杂,繁琐的工作,借助于Ma伯的过程建模功能都非常简便结束语随着计算机技术的飞速发展以及人工智能技术,人机交互技术等领域研究的不断深入,以及市场竞争的压力,各国对产品创新设计越来越重视这必将促使CAID技术得到快速发展并逐步在工业界得到广泛地应用参考文献::王来生计算机图形处理技术M西安西安交通大学出版杜盂明辰计算机辅助图形设计M北京:机械工业絀版杜【胡瑞安计算机辅助几何设计M武汉:华中工学院出版社,裴文开工业设计基础M南京:东南大学出版杜,薛澄岐工业设计CAD:M南京:东南大学出版社,潘云鹤,孙守迁,包恩伟计算机辅助工业设计技术发展状况趋势J'计算机辅助设计与图形学():【上接第页】M,构件悬空的情况针对具体的压床机构,去掉虚约束时可逐一去掉MN,可,HG等个构件,此时机构中,活动构件数NII,低副个数P【,无高副,则F×I×:,即该机构有个自由度虚约束,符合运动情况,也符合机构存茬的条件去掉虚约束后的机构简图如图所示,当然也可是其他几种形式结束语综上所述,在考虑机构虚约束问题时,一方面要考虑机构的实际运動及其功能,另一方面在逐一除去形成虚约束的构件与运动副时,也要考虑机构存在的条件,确保组成机构的各构件没有不确定的运动参考文献::【棘锦康机械原理M北京:机械业出舨社,L'孙桓,陈作模机械原理(第版)M北京:高等教育出版社L

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机械原悝基础题目.哥们我建议你还是自己做一遍.对你接下来的课程会有帮助的!我是过来人