题目
下式为平面机构自由度计算公式,其中n代表()。[ F=3n-(2p_(l)+p_(h)) ]A 构件的个数B 主动件的个数C 从动构件的个数D 活动构件的个数
下式为平面机构自由度计算公式,其中n代表()。
$F=3n-\left(2p_{l}+p_{h}\right)$
A 构件的个数
B 主动件的个数
C 从动构件的个数
D 活动构件的个数
题目解答
答案
在平面机构自由度计算公式 $F = 3n - 2p_l - p_h$ 中,n 表示机构中活动构件的个数,而非总构件数、主动件数或从动件数。
该公式基于以下物理意义:
-
每个活动构件在平面内具有 3 个自由度,故初始自由度总数为 $3n$。
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每个低副(如转动副或移动副)约束 2 个自由度,共约束 $2p_l$。
-
每个高副(如滚动副或接触副)约束 1 个自由度,共约束 $p_h$。
-
因此,机构总自由度 $F = 3n - 2p_l - p_h$。
关键点:n 是“活动构件数”,即除去固定机架后,能相对运动的构件总数。这是机构自由度计算中的标准定义。
因此,正确选项为 D. 活动构件的个数。
答案:
D
解析
本题考查平面机构自由度计算公式中各参数的含义。解题思路是明确平面机构自由度计算公式的物理意义,根据公式中各参数所代表的实际物理量来确定$n$的含义。
- 首先,我们知道在平面机构中,每个活动构件在平面内具有$3$个自由度(沿$x$轴移动、沿$y$轴移动和绕平面内某点转动)。如果机构中有$n$个活动构件,那么这些活动构件初始的自由度总数就是$3n$。
- 然后,机构中存在不同类型的运动副,运动副会对构件的运动产生约束。低副(如转动副、移动副)会约束$2$个自由度,若机构中有$p_{l}$个低副,那么低副总共约束的自由度数量为$2p_{l}$。
- 高副(如滚动副、接触副)会约束$1$个自由度,若机构中有$p_{h}$个高副,那么高副总共约束的自由度数量为$p_{h}$。
- 最后,机构的总自由度$F$等于活动构件的初始自由度总数减去所有运动副约束的自由度总数,即$F = 3n-(2p_{l}+p_{h})$。这里的$n$指的是除去固定机架后,能够相对运动的构件总数,也就是活动构件的个数。