理论教育 连接与自由度:机构模型中的元件装配与运动控制

连接与自由度:机构模型中的元件装配与运动控制

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:创建机构模型时使用“连接”来装配元件,就是通过机械约束集来减少主体的自由度,使其可以按要求进行独立的运动。冗余约束是指在元件已达到约束目的的情况下,依然向元件添加与现有约束不冲突的连接或约束。图3.1.1所示的“元件放置”操控板中的连接列表中显示了可用的机械连接,每种连接的运动状况及自由度说明如下。

连接与自由度:机构模型中的元件装配与运动控制

自由度是指一个主体(单个元件或多个元件)具有可独立运动方向的数目。对于空间中不受任何约束的主体,具有6个自由度,沿空间参考坐标系X轴、Y轴和Z轴平移和旋转。而当主体在平面上运动时,具有3个自由度,沿平面参考坐标系X轴、Y轴和平面内旋转。创建机构模型时使用“连接”来装配元件,就是通过机械约束集来减少主体的自由度,使其可以按要求进行独立的运动。Creo提供了多种“连接”类型,各种连接类型允许不同的运动自由度,每种连接类型都与一组预定义的约束集相关联,使用“连接”来装配元件时,要注意每种连接提供的自由度,以及创建连接所需要的约束集。

创建机构时,还要注意机构中的冗余约束。冗余约束是指在元件已达到约束目的的情况下,依然向元件添加与现有约束不冲突的连接或约束。例如对于一组刚性连接的元件,再添加一个约束限制某个方向上的平移,这个约束就是冗余约束。冗余约束一般情况下不会影响机构的运动状态分析,但涉及机构的力分析时,必须考虑冗余约束的影响。

图3.1.1所示的“元件放置”操控板中的连接列表中显示了可用的机械连接,每种连接的运动状况及自由度说明如下。

978-7-111-42656-1-Chapter03-1.jpg刚性(Rigid)连接:两个元件固定在一起,自由度为0。

978-7-111-42656-1-Chapter03-2.jpg销(Pin)连接:元件可以绕配合轴线进行旋转,旋转自由度为1,平移自由度为0。

978-7-111-42656-1-Chapter03-3.jpg滑块(Slider)连接:元件可以沿配合方向进行平移,旋转自由度为0,平移自由度为1。

978-7-111-42656-1-Chapter03-4.jpg圆柱(Cylinder)连接:元件可以相对于配合轴线同时进行平移和旋转,旋转自由度为1,平移自由度为1。

978-7-111-42656-1-Chapter03-5.jpg平面(Planar)连接:元件可以在配合平面内进行平移和绕平面法向的轴线旋转,旋转自由度为1,平移自由度为2。

978-7-111-42656-1-Chapter03-6.jpg球(Ball)连接:元件可以绕配合点进行空间旋转,旋转自由度为3,平移自由度为0。(www.daowen.com)

978-7-111-42656-1-Chapter03-7.jpg焊缝(Weld)连接:两个元件按指定坐标系固定在一起,自由度为0。

978-7-111-42656-1-Chapter03-8.jpg轴承(Bearing)连接:元件可以绕配合点进行空间旋转,也可以沿指定方向平移,旋转自由度为3,平移自由度为1。

978-7-111-42656-1-Chapter03-9.jpg常规(General)连接:元件连接时约束自行定义,自由度根据约束的结果来判断。

978-7-111-42656-1-Chapter03-10.jpg6自由度(6DOF)连接:元件可以在任何方向上平移及旋转,旋转自由度为3,平移自由度为3。

978-7-111-42656-1-Chapter03-11.jpg万向(Gimbal)连接:元件可以绕配合坐标系的原点进行空间旋转,旋转自由度为3,平移自由度为0。

978-7-111-42656-1-Chapter03-12.jpg槽(Solt)连接:元件上的某点沿曲线运动。

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图3.1.1 “元件放置”操控板

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