kostushin (kostushin) wrote,
kostushin
kostushin

Categories:

У скреп степеней свободы нет или понятия из теории механизмов для применения к обществу

Часто в обыденной речи приходится слышать выражение "степени свободы". Может не все знают (помнят), где его корни и что оно значит изначально. Поэтому провожу небольшой ликбез.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Все создаваемые людьми механизмы представляют собой совокупность неподвижных и подвижных деталей.

Как известно из теории механизмов все неподвижные детали образуют одну жесткую неподвижную систему тел, называемую неподвижным звеном или стойкой. Подвижные же звенья входят в соединение с другими звеньями так, что имеется возможность движения одного звена относительного другого.
Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение (друг относительно друга), называется кинематической парой.



Совокупность кинематической пар образует кинематическую цепь, которая и лежит в основе всякого целесообразного, выполняющего свои задачи, механизма.



Вхождение звена в кинематическую пару с другим налагает на относительные движение этих звеньев те или иные ограничения. Эти ограничения называют условиями связи.
Какие же связи и в каком количестве могут быть наложены на относительные движения звеньев кинематической пары.

В общем случае свободно движущееся в пространстве абсолютно твёрдое тело обладает 6ю степенями свободы.
Движение такого тела всегда может быть представлено как вращение вокруг и премещение вдоль трёх взаимно препендикулярных осей х,у,z.



Т.е. твёрдое тело обладает 6ю видами независимых возможных движений: тремя вращениями вокруг осей х,у,z и тремя поступательными движениями вдоль тех же осей.

Тело, которое не создает кинематической пары, т.е. звенья не соприкасаются, обладает 6ю степенями свободы. Звенья же не обладающие степенями свободы теряют относительную подвижность. Таким образом, для получения требуемого движения число степеней свободы звена должно быть от 1 до 5.

Рассмотрим различные кинематическое пары с разным числом степеней свободы.

1. Шар, перекатывающийся по плоскости. 5 степеней свободы звена. Движение шара вдоль оси z невозможно.

2. Цилиндр, лежащий на плоскости. 4 степени свободы звена. Движение вдоль z и вращение вокруг y невозможны.

3. Шар, входящий в шаровую полость. Число степеней свободы 3. Движение сводится к вращению вокруг осей х, у, z.


4. Цилиндр находится в другом полом цилиндре. Число степеней свободы пары равно 2.


5. Поступательная пара с числом степеней свободы равным 1.


Видно, что уменьшение числа степеней свободы у к.пары делает её движение более специальным, уменьшая разнообразие положений. Однако увеличение числа степеней свободы делает существование к.пары менее осмысленным, малопригодным к жизненной практике.

Тут надо указать, что относительные движения звеньев должны быть независимы друг от друга. Бывают случаи когда одно движение зависит от другого. Например, для винтовой пары:



Поскольку для неё движение вдоль оси х связано с углом поворота одного звена относительно другого строгой закономерностью, то у нее 1 степень свободы, хотя может сложится впечатление, что их 2.

Понятно, что скрепы должны надежно крепить, держать стойку, каркас всего механизма, обеспечивая возможность функционирования подвижных звеньев.
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments