ug仿真模块下4杆机构自由度的冗余解析
在机械原理中我们知道，计算平面机构的自由度公式如下：F=3 * N - 2 * PL - PH其中：F：自由度N：可活动的杆件个数PL：运动低副的个数（如旋转副，滑动副等）PH：运动高副（如，点在线上，齿轮副）的个数所以一个正常的4杆机构的自由度为：F=3 * 3 - 2 * 4=1在ug仿真模块里面建立如图1所示4个旋转副的4杆机构，进行解算时，系统会给出图2所示的消息，指出该机构存在3个冗余约束，图1图2为什么ug运动模块的解算器会认为该机构存在3个冗余约束？而我们通过机械原理中提供的自由度公式，以及我们通过对该机构的常识性认知，都得出该机构实际的自由度都为1。答案在于，机械原理上面给出的机构自由度的计算方法的前提条件是：平面机构，而ug运动模块针对的机构是空间的，所以需要通过空间自由度的公式去计算，机构的空间自由度计算公式如下：F=6 * N - 5 * P5 - 4 * P4 - 3 * P3 - 2 * P2 - P1其中：F：自由度N：可活动的杆件个数P5：被限制5自由度运动副的个数P4：被限制4自由度运动副的个数…P1：被限制1自由度运动副的个数通过空间自由度计算公式，计算该机构的自由度为：F=6 * 3 - 4 * 5 =-2不难得出，该机构存在2个冗余的过约束，通过查看运动导航器当前活动解算方案的Gruebler数也可以看出，系统给出的自由度也是为-2。求解时，解算器会自动判断哪些为冗余约束（系统给出的冗余信息仅供参考），并忽略这些约束，并给出机构的解算结果。该4杆机构冗余产生的原因是什么？要回答这个问题，我们可以取消一个旋转副（可取消任意一个副，这里取消的是Link2 和 Link3节点的旋转副），只保留3个旋转副，此时的自由度为：F=6 * 3 - 3 * 5= 3，Gruebler数也为3。要使得该机构自由度为1，第4个副只需约束2个自由度，即该运动副的自由度为4。图3现在我们来分析这个机构，如图3所示，对于现有机构来说，其运动已经是在同一个平面了，要完成四杆机构，只需要保证Link2 和 Link3的两个端点重合即可。如果这里采用球面副，可以做到两端点重合，但机构的Gruebler数为0，即球面副本身的自由度为3，也就是说，采用球面副的话，多限制了一个自由度，即Z向的平移自由度。在现有的运动副类型列表里面，只有共线副可以满足条件，且其运动副的自由度为4。当第4个副采用共线副后，此时的Gruebler数为1，为曲柄运动副J001添加驱动，Gruebler数变为0，对机构进行求解，此时的信息窗口就不会出现冗余信息。仿真动图如下：知识延伸：ug运动副分两类：常规运动副 和 运动副primitives。常规运动副包括：旋转副，滑动副，柱面副，螺旋副，球面副，固定副，万向节副，等速副，平面副。运动副primitives包括：共点副，共线副，共面副，方向副，平行副，垂直副。运动副primitives因为没有实物与之对应，不像常规运动副相对好理解，下面通过动图，给出在运动副primitives不同类型的约束下，立方体块的运动情况。共点副（见上图所示）共线副（见上图所示）共面副（见上图所示）方向副（见上图所示）平行副（见上图所示）垂直副（见上图所示）
楼主是大神！膜拜！{:victory:}感谢 厉害【表情】【表情】 大神 ，加个微信，带带我行不 这玩意儿算是被你玩明白了，那个草图运动怎么做的？为啥我每次不能显示曲线草图呢 太高级了，小白看不懂 老掉牙的模块了，换运动模拟不香吗 牛的老哥，谢谢指导，看了后解决问题了:victory:
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