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根据机械原理,机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目(亦即为了使机构的位置得以确定,必须给定的独立的广义坐标的数目),称为机构自由度(degree of freedom of mechanism),其数目常以F表示。
如果一个构件组合体的自由度F>0,他就可以成为一个机构,即表明各构件间可有相对运动;如果F=0,则它将是一个结构(structure),即已退化为一个构件。机构自由度又有平面机构自由度和空间机构自由度。一个原动件只能提供一个独立参数 。
(1)平面机构自由度
一个杆件(刚体)在平面可以由其上任一点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。
计算公式:F=3n-(2PL Ph ) n:活动构件数,PL:低副约束数Ph:高副约束数
(2)空间机构自由度
一个杆件(刚体),在空间上完全没有约束,那么它可以在3个正交方向上平动,还可以以三个正交方向为轴进行转动,那么就有6个自由度 。2100433B
自由度轴(axis of freedom)是指框架可以绕它转动因而提供自由度的轴 。
你好,我了解到,这个小区还是不错的,地处京西五孔桥,位于西四环外50米,永定河引水渠西岸,紧邻阜石路。从小区往北延四环路至海淀路、中关村仅十分钟;往南驱车十分钟可至西长安街延长线五棵松路口;往西至京西...
这个题不是上面6,下面4么,如果圆圈代表质量点,确定平面中一个质量点需要2个自由度,所以上面是6,下面是4,我想问你问的是不是超静定次数啊。
问得好,这是一个机械原理。让我来给你说说吧。第一,复合铰链简单的说就是一轴配多孔;局部自由度简单的说就是自己动机构不动,如:机构中的滚轮;虚约束简单的说是重复约束。第二,两个以上的构件在同一处以转动副...
3个自由度机械手设计
西南交通大学太湖学院 毕 业 设 计 (论 文 ) 说 明 书 -1- 第一章 引 言 机械工业是国民的装备部, 是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品 的产业。不论是传统产业,还是新兴产业,都离不开各种各样的机械装备,机械工业 所提供装备的性能、质量和成本,对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和 直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要 标志。因此,世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。 工业机械手的是 工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在 构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。 机械手作业 的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 机械手是在机械化,自动化生产过程中发
汽车多自由度结构振动分析
论文主要对多自由度汽车结构振动模型进行分析与仿真,对于多自由度复杂的振动系统,目前较多采用较为复杂的拉格朗日的方法。该方法操作简单,但是计算量大,同时容易出现错误。因此论文引入有限元思想,利用矩阵的方法建立复杂的模型,通过Matlab/Simulink对该模型进行仿真,避免了对矩阵进行数值求解的困难,同时在该模型下得到的仿真结果对实际情况的更有参考价值。
二自由度陀螺仪的转子支承在一个框架内,没有外框架,因而转子自转有一个进动自由度,即少了垂直于内框架轴和自转轴方向的转动自由度。因此二自由度陀螺仪与三自由度陀螺仪的特性也有所不同。
进动性是三自由度陀螺仪的基本特性之-,当绕内框架轴作用外力矩时,将使高速旋转的转子自转轴产生绕外框架轴的进动,而绕外框架轴作用外力矩时,将使转子轴产生绕内框架轴的进动。
定轴性是三自由度陀螺仪的另一基本特性。无论基座绕陀螺仪自转轴转动,还是绕内框架轴或外框架轴方向转动,都不会直接带动陀螺转子一起转动(指转子自转之外的转动)。由内、外框架所组成的框架装置,将基座的转动与陀螺转子隔离开来。这样,如果陀螺仪自转轴稳定在惯性空间的某个方位上,当基座转动时,它仍然稳定在原来的方位上。
对于二自由度陀螺仪,当基座绕陀螺仪自转轴或内框架轴方向转动时,仍然不会带动转子一起转动,即内框架仍然起隔离运动的作用。但是,当基座绕陀螺仪缺少自由度的x轴方向以角速度ωx转动时,由于陀螺仪绕该轴没有转动自由度,所以基座转动时,就通过内框架轴上的一对支承带动陀螺转子一起转动。但陀螺仪自转轴仍尽力保持其原来的空间方位不变。因此,基座转动时,内框架轴上的一对支承就有推力F作用在内框架轴的两端,而形成作用在陀螺仪上的推力矩mx, 其方向垂直于动量矩H,并沿x铀正向。由于陀螺仪绕内框架轴有转动的自由度,所以这个推力矩就使陀螺仪产生绕内框架轴的进动,进动角速度β指向内框架轴y的正向,使转子轴趋向与x轴重合。
因此,当基座绕陀螺仪缺少自由度的方向转动时,将强迫陀螺仪跟随基座转动,同时陀螺仪转子轴绕内框架轴进动。结果使转子轴趋向与基座转动角速度的方向重合。即二自由度陀螺仪具有敏感绕其缺少转动自由度方向旋转角速度的特性。
二自由度陀螺仪受到沿内框架轴向外力矩作用时,转子轴绕内框轴运动。
沿内框架轴向作用力矩时转子轴的运动。设沿内框架铀y的正向有外力矩My作用,则二自由度陀螺仪的转子轴将力图以角速度My/H绕x轴的负向进动,如图3所示。由于陀螺转子轴绕x轴方向不能转动,这个进动是不可能实现的。但其进动趋势仍然存在,并对内框架轴两端的支承施加压力,这样,支承就产生约束反力F作用在内框架轴两端,而形成作用在陀螺仪上的约束反力矩mx,其方向垂直于动量矩H并沿x轴的正向。由于转子轴绕内框架轴存在转动自由度,所以在这个约束反力矩mx的作用下,陀螺仪转子轴就绕内框架轴以β的角速度沿y轴正向进动。简单地说,如果陀螺绕x轴方向不能转动,那么在绕内框架轴向的外力矩作用下,陀螺仪的转子轴也绕内框架轴转动。
陀螺绕主轴转动的角动量以H表示,H=JsΩ,式中Js为陀螺转子的转动惯量。
通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。人从手指到肩部共有27个自由度。而如将机械手的手臂也制成这样多的自由度,既困难又不必要。从力学的角度分析,物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件,传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2~4个自由度,而通用机械手则多数为3~6个自由度(这里所说的自由度数目,均不包括手指的抓取动作) 。
机械手的每一个自由度是由其操作机的独立驱动关节来实现的。所以在应用中,关节和自由度在表达机械手的运动灵活性方面是意义相通的。又由于关节在实际构造上是由回转或移动的轴来完成的,所以又习惯称之为轴。因此,就有了6自由度、6关节或6轴机械手的命名方法。它们都说明这一机械手的操作有6个独立驱动的关节结构,能在其工作空间中实现抓取物件的任意位置和姿态。
两自由度电机的电磁耦合是指电机定子绕组同时参与输出轴两个自由度的运动的形成。两自由度的运动耦合是指两个自由度的运动相互之间不独立,电机输出轴一个自由度的运动状态改变对另一个自由度的运动状态产生改变。
两自由度电机按照电磁与运动的耦合关系分为以下四类:既有电磁耦合又有运动耦合、存在电磁耦合不存在运动耦合、存在运动耦合不存在电磁耦合与电磁耦合与运动耦合都不存在。两自由度电机耦合关系分类的不同,它们的控制方法也不尽相同。四种类型两自由度电机的控制方法分析如下 。
既存在电磁藕合又存在运动藕合的两自由度电机控制策略分析
这一类两自由度电机由于存在电磁耦合和运动耦合的问题,需要对电磁关系和运动关系进行解祸。对其控制一般分一下几个步骤:首先要对两自由度电机的电磁关系进行解祸,将其等效成两个单自由度电机数学模型;然后建立在D-H坐标系(杆坐标系)下的运动学模型,通过推导两自由度电机的速度雅可比矩阵和伪矩阵,建立了电机输出轴在直角坐标空间的广义速度与各自由度转角和角速度之间的关系;通过建立了直角坐标中描述的广义速度与各自由度转角的角速度之间的关系,实现对两自由度电机有速度要求的轨迹控制。
存在电磁藕合不存在运动藕合的两自由度电机控制策略分析
存在电磁耦合不存在运动耦合的两自由度电机省去了对运动耦合的解祸过程。两自由度电机需要先对两个自由度的电磁关系进行解祸将其等效成两个单自由度电机,实现对两个单自由度的速度或者角度的直接控制,然后通过对两个单自由度的运动量进行协调,从而获得所需要的电机运动轨迹。由于客观上的电磁耦合,虽然可以等效把电磁关系解祸,但最终两自由度电机的单自由度运动量之间存在固有的联系。
不存在电磁藕合但存在运动藕合的两自由度电机控制策略分析
这一类两自由度电机不存在电磁耦合,因此不需要对电磁关系进行解祸,因此从本体上看两自由度电机可以看成两个单自由度电机的集成。它能实现对两个单自由度的运动量比如角度速度的直接控制。由于存在运动耦合,所以需要建立其在D-H坐标系(杆坐标系)下的运动学方程,需要推导其速度雅可比矩阵和伪矩阵,来建立了电机输出轴在直角坐标空间的广义速度与各自由度转角和角速度之间的关系。这类两自由度电机通过建立直接独立控制两个自由度的速度或角度与输出轴广义的速度直接的关系可以实现有速度要求的轨迹控制。
既不存在电磁藕合也不存在运动藕合的两自由度电机控制策略分析
这一类两自由度电机不存在电磁耦合和运动耦合,其在电磁关系和控制上都能等效成成两个各单自由度电机。直接建立两单自由度电机的数学模型和在直角坐标系下的运动状态方程,根据输出轴运动的要求对运动进行合成或者分解,通过对两个单自由度电机的协调控制来实现两自由度电机输出设想的运动轨迹。由于两个运动自由度的形成相对独立,可以将普通单自由度电机的控制策略应用到两自由度电机控制中,比如矢量控制、智能控制等。由于对各个自由度的速度都能进行独立控制,因此这一类两自由度电机的控制性能更好,能实现高精度的速度和轨迹控制。