题目
在平面机构中,若活动构件数为n,低副数为p_L,高副数为p_H,则自由度F的表达式为:A. F = 3n - 2p_L - p_HB. F = 3n - p_L - 2p_HC. F = n - 3p_L - 2p_HD. F = 3p_L + 2p_H - n
在平面机构中,若活动构件数为$n$,低副数为$p_L$,高副数为$p_H$,则自由度$F$的表达式为:
A. $F = 3n - 2p_L - p_H$
B. $F = 3n - p_L - 2p_H$
C. $F = n - 3p_L - 2p_H$
D. $F = 3p_L + 2p_H - n$
题目解答
答案
A. $F = 3n - 2p_L - p_H$
解析
本题考查平面机构自由度的计算公式,核心在于理解低副和高副对自由度的约束关系。
- 低副(如转动副、移动副)是面接触,每个低副引入2个约束,使自由度减少2。
- 高副(如齿轮啮合)是点接触,每个高副引入1个约束,使自由度减少1。
- 每个活动构件初始有3个自由度(沿x、y方向移动和绕自身转动)。
公式推导逻辑为:总自由度 = 活动构件自由度总和 - 所有约束之和。
公式推导步骤
-
总自由度计算:
每个活动构件有3个自由度,总共有$n$个活动构件,因此总自由度为:
$3n$ -
约束计算:
- 每个低副减少2个自由度,总低副数为$p_L$,约束总和为:
$2p_L$ - 每个高副减少1个自由度,总高副数为$p_H$,约束总和为:
$p_H$
- 每个低副减少2个自由度,总低副数为$p_L$,约束总和为:
-
最终公式:
总自由度减去所有约束,得:
$F = 3n - 2p_L - p_H$
选项分析
- 选项A:$F = 3n - 2p_L - p_H$,与推导结果一致,正确。
- 选项B:将低副和高副的系数调换,错误。
- 选项C、D:系数与约束关系不符,错误。