自由度(機械系統的自由度) - 中文百科全書

空間機構自由度 自由度(機械系統的自由度) 本詞條是多義詞，共6個義項 更多義項▼ 收起列表▲ 機械系統的自由度統計學的自由度熱力學自由度統計學術語力學物理學的自由度 根據機械原理，機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數的數目（亦即為了使機構的位置得以確定，必須給定的獨立的廣義坐標的數目），稱為機構自由度（degreeoffreedomofmechanism），其數目常以F表示。

基本介紹 中文名：機構自由度外文名：degreeoffreedomofmechanism所屬學科：工學表示符號：F理論依據：機械原理分類：平面機構自由度，空間機構自由度 簡介,分類,平面機構自由度,空間機構自由度,拓展, 簡介根據機械原理，機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數的數目（亦即為了使機構的位置得以確定，必須給定的獨立的廣義坐標的數目），稱為機構自由度（degreeoffreedomofmechanism），其數目常以F表示。

如果一個構件組合體的自由度F>0，他就可以成為一個機構，即表明各構件間可有相對運動；如果F=0，則它將是一個結構（structure），即已退化為一個構件。

機構自由度又有平面機構自由度和空間機構自由度。

一個原動件只能提供一個獨立參數。

分類平面機構自由度一個桿件（剛體）在平面可以由其上任一點A的坐標x和y，以及通過A點的垂線AB與橫坐標軸的夾角等3個參數來決定，因此桿件具有3個自由度。

【計算公式】F=3n－(2PL+Ph)n:活動構件數，PL：低副約束數Ph:高副約束數計算平面機構自由度的注意事項：複合鉸鏈－－兩個以上的構件在同一處以轉動副相聯。

複合鉸鏈處理方法:如有K個構件在同一處形成複合鉸鏈，則其轉動副的數目為（k-1）個。

局部自由度：構件局部運動所產生的自由度，它僅僅局限於該構件本身，而不影響其他構件的運動。

局部自由度常發生在為減小高副磨損而將滑動摩擦變為滾動磨擦所增加的滾子處。

處理方法：在計算自由度時，從機構自由度計算公式中將局部自由度減去。

虛約束－－對機構的運動實際不起作用的約束。

計算自由度時應去掉虛約束。

虛約束都是在一定的幾何條件下出現的。

常見有以下幾種情況：兩構件聯接前後，聯接點的軌跡重合。

如：平行四邊形機構，火車輪，橢圓儀。

兩構件構成多個移動副，且導路平行。

兩構件構成多個轉動副，且同軸。

運動時，兩構件上的兩點距離始終不變。

對運動不起作用的對稱部分。

如多個行星輪兩構件構成高副，兩處接觸，且法線重合。

如等寬凸輪【注意】機構中出現虛約束是有條件的！虛約束一般有以下作用：改善機構受力情況；傳遞較大功率；增加機構的剛度，如軸與軸承、工具機導軌；使機構運動順利，避免運動不確定，如車輪。

空間機構自由度一個桿件（剛體），在空間上完全沒有約束，那么它可以在3個正交方向上平動，還可以以三個正交方向為軸進行轉動，那么就有6個自由度。

空間機構自由度的計算：第一種方法：傳統方法，通過公式F=6n－也就是通過所有剛體的自由度數之和減去每一個運動副所約束的自由度數。

這種方法的優點是，便於設計分析人員的分析與計算。

尤其在平面機構的自由度分析上，通過計算者識別虛約束與局部自由度，幾乎可以完成大部分機構的自由度計算。

然而對於空間機構來說，由於虛約束與局部自由度難以識別，而且機構本身的尺寸，約束的位置不同、機構的實際運動自由度會有很大的差異。

該公式已經難以勝任空間機構的自由度計算任務。

不過難以否認的是該公式在機械設計史上的突出貢獻，很多經典的機構，機械裝置都是基於該公式設計而成的。

第二種方法通過構建機構的運動學分析方程並分析其秩來計算其自由度，或是拆分出機構的每一個閉鏈，通過虛位移矩陣法來分析機構自由度。

此種方法的好處是在理論上可以完美的計算出機構的自由度，計算方法在理解上較為簡單。

然而該種方法雖然理解簡單但計算過程本身較繁瑣，而且該方法適用於對於已設計出機構的分析，利用該公式進行機構設計並不太方便。

不過這種方法也較為成熟，也最好理解，很多書籍上都有介紹。

第三種方法對機構的Jacobian矩陣計算其零空間，來分析機構的自由度。

這種方法雖然理論上也可以解決自由度計算但是套用較為少見。

其一是零空間的計算十分困難，甚至利用軟體也難以解決。

其二是該種方法也適用於對已有機構的分析計算，難以利用該方法實現創新。

第四種方法基於群論、李代數、微分幾何的知識來解決自由度計算的問題。

群論、李代數、微分幾何是解決複雜機構學問題的法寶。

如果掌握，對於機構的設計與分析，並在線上構的設計及計算，甚至機構的概念設計都有著十分積極的意義。

現代的機構學與機器人學很多理論都是基於此而形成的。

然而此種方法對設計人員的知識水平要求較高，對於普通的設計人員以及大學本科生來說不太實用。

第五種方法基於螺旋理論的自由度計算方法。

旋量也是解決機構學問題的利器。

該種方法雖然並不能完美的解決所有的自由度問題。

但在理解上更接近於第一種。

在理解難度上大於第二種，計算難度上小於第二種。

可以對於機構的概念設計有潛移默化的影響。

不過對於普通的設計人員與大學本科生來說，理解還是困難的。

總體來說，直到2015年還沒有機構自由度計算的完美解決方案拓展變自由度機構某些特殊的機構由於自身特殊的性質在運動過程中自由度會發生變化。

比如變胞機構，欠驅動機構，以及一些轉向機構。

相關詞條 自由度(物理學的自由度)自由度是指物理學當中描述一個物理狀態,獨立對物理狀態結果產生影響的變數的數量如運動自由度是確定一個系統在空間中的位置所需要的最小坐標數。

例如火車車廂沿鐵軌...自由度(機械系統的自由度)根據機械原理,機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數的數目(亦即為了使機構的位置得以確定,必須給定的獨立的廣義坐標的數目),稱為機構自由度(degreeof...自由度(統計學的自由度)在統計學中,自由度(degreeoffreedom,df)指的是計算某一統計量時,取值不受限制的變數個數。

通常df=n-k。

其中n為樣本數量,k為被限制的條件數或變數個數,...自由度(統計學術語)在統計學中,自由度指的是計算某一統計量時,取值不受限制的變數個數。

通常df=n-k。

其中n為樣本含量,k為被限制的條件數或變數個數,或計算某一統計量時用到...六自由度物體在空間具有六個自由度,即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉動自由度。

因此,要完全確定物體的位置,就必須清楚這六個自由度。

...自由度(熱力學自由度)熱力學中相平衡條件下自由度的定義。

......定義:一個平衡系統中,在不引起舊相消失或新相產生的條件下,可以獨立改變的強度(如溫度、壓力和組成)稱為自由度,自...分子自由度分子自由度是物體運動方程中可以寫成的獨立坐標數,單原子分子有3個自由度,雙原子,三原子不考慮振動相當於剛體,分別有5個(3平2轉)、6個自由度(3平3轉),考慮...平面機構的自由度一個作平面運動的自由構件具有三個獨立運動。

如圖所示,在x0y坐標系中,構件S可隨任一點A沿x軸、y軸方向移動和繞A點轉動。

這種構件相對於參考系所具有的獨立...系統自由度系統自由度degreeof#reedotninsystem在仕何說計I可題中,總有某些變數的值不是預先給定的,而是允許在一定範圍內予以調整,從而使過程(或一設計項目)的效果...自由度(力學)一個自由質點在空間的位置需要用獨立的三個坐標x,y,z來確定,故一個自由質點的自由度為3。

具有n個質點的自由質點系,它的自由度是3n。

如果一個質點系附有K個...動力自由度動力自由度是能夠確定體系中所有運動質量相對位移所需的獨立位移的數目。

......動力自由度是能夠確定體系中所有運動質量相對位移所需的獨立位移的數目。

...經濟自由度指數經濟自由度指數,是由《華爾街日報》和美國傳統基金會發布的年度報告,涵蓋全球155個國家和地區,是全球權威的經濟自由度評價指標之一,在一個指標上分數越高,政府對...轉動自由度一個物體會在三維空間平動,也就是有平動自由度。

它們還會繞它們的質心轉動(不然引力就會把它們拉到一起的)。

這就是脫離於平動的轉動自由度。

...自由度軸自由度軸(axisoffreedom)是框架可以繞它轉動因而提供自由度的軸。

根據機械原理,機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數的數目(亦即為了使機構的位置得以確定...因子自由度因子自由度(Factordegreeoffreedom)在統計數據中指統計量在最終計算中可隨意變化的數值。

自由度的數量定義為可完全指定系統位置的獨立坐標的最小值。

在數學上,...內部自由度某些自由度可隱藏在體系內部,它僅在一定條件下才被激發出來,處於這種狀態下的自由度稱為內部自由度。

...振動自由度振動自由度是指分子的運動由平動、轉動和振動三部分組成。

平動可視為分子的質心在空間的位置變化,轉動可視為分子在空間取向的變化,振動則可看成分子在其質心和空間...機構自由度機構自由度就是機構具有的獨立運動的數目,因此,當機構的主動件等於自由度數時,機構就具有確定的相對運動。

...多自由度系統多自由度系統,即在任意時刻需要兩個或更多的廣義坐標才能完全確定其位置的系統。

......多自由度系統,即在任意時刻需要兩個或更多的廣義坐標才能完全確定其位置的系...殘餘自由度殘餘自由度,是指在回歸分析中計算回歸方程殘餘平方和的獨立項的數目。

......殘餘自由度,是指在回歸分析中計算回歸方程殘餘平方和的獨立項的數目。

中文名殘餘自由...財務自由度財務自由度=(目前淨資產×投資回報率)/目前的年支出理想目標值:1F=S*N*R/CY-C=SS/Y=F/(F+N*R)F=財務自由度...機械手自由度機械手自由度,是指傳送機構機械手的運動靈活性。

......通常把傳送機構的運動稱為傳送機構的自由度。

人從手指到肩部共有27個自由度。

而如將機械手的手臂也製成... 熱門詞條 月老廟 內分泌 甜美的咬痕 朱芷玄 牛肉燴飯 酢漿草 有錢人想的和你不一樣 楊梓瑤 夏洛特煩惱 avnet 麒麟峰溫泉會館 TOUCHMYHEART 瑞典 制服誘惑 敗犬女王 滑雪大冒險 蔡旻佑 ECSTASY 梅田直樹 真理之口 視力 疲勞 離奇死亡 罰款 c小調第五交響曲 五根手指 珊瑚絨 kickass 自由度@中文百科全書