虚约束

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虚约束

虚约束是机械工程中的一个重要概念，它指的是在机构中某些运动副的约束与另外的运动副的约束可能是重复的，因而这些约束对于机构的运动实际上并没有起到约束的作用。

1. 基本定义：虚约束是指在机构中，有些运动副的约束与另外的运动副的约束可能是重复的。因而，这些约束对于机构的运动实际上并没有起到约束的作用。虚约束虽不影响机构的运动, 但能增加机构的刚性, 改善其受力状况。
2. 主要功能：虚约束的主要功能是增加机构的刚性和改善其受力状况。由于虚约束对机构的几何条件要求较高, 对机构的加工和装配精度提出了较高的要求。
3. 应用领域：虚约束在机械工程中广泛应用，如连杆机构、轴与多个轴承的连接、齿轮传动等。在这些领域中，虚约束可以实现各种复杂的运动要求，提高生产效率和产品质量。
4. 设计原则：在设计机械机构时，应合理选择和配置运动副的类型来尽可能减少虚约束的问题。同时，也要注意消除或减少族别虚约束的办法，例如通过合理选择和配置运动副的类型来消除或减少机构中的族别虚约束的数目。
5. 工作性能影响：有虚约束的机构，其相关尺寸的制造精度要求高，从而增大了制造成本。机构中的虚约束越多，要求精度商的尺寸参数也越多，制造难度也就越大。因此，虚约束数目的多少也是机构性能的一个重要指标。
6. 计算方法：在计算机构自由度时，应将虚约束除去不计。如果单纯按照平面机构的构件数和运动副数计算，则会得到错误的结论。因此在计算时应首先将带来虚约束的构件，连同引入的两个运动副一起去除掉，然后再进行机构自由度计算。