Stopnie swobody

Niepowiązane w przestrzeni ciało sztywne ma sześć stopni swobody: trzy translacyjne i trzy obrotowe. Może się ono poruszać wzdłuż swoich osi X, Y i Z oraz obracać wokół osi X, Y i Z. Kiedy dodamy powiązanie, takie jak wiązanie koncentryczne pomiędzy dwoma ciałami sztywnymi, usuwamy stopnie swobody pomiędzy nimi. Dwa ciała pozostają powiązane w pozycji względem siebie niezależnie od ruchu czy siły w mechanizmie. Można użyć wiązań, aby powiązać ruch poprzez usunięcie różnych stopni swobody.

Na przykład wiązanie koncentryczne usuwa dwa translacyjne stopnie swobody i dwa obrotowe stopnie swobody pomiędzy dwoma sztywnymi ciałami. Dodanie wiązania odległości lub wspólnego do ściany, usuwa ostatni translacyjny stopień swobody. Jeżeli każde ciało sztywne ma punkt na połączeniu na linii środkowej wiązania koncentrycznego, te dwa punkty pozostaną w takiej samej odległości od siebie. Mogą się one obracać względem siebie względem jednej osi, linii środkowej wiązania koncentrycznego. Ta kombinacja wiązań produkuje połączenie jednego stopnia swobody, ponieważ pozwala na jeden obrót pomiędzy sztywnymi ciałami.

Kiedy używamy badania Analizy ruchu dla obliczania ruchu, obliczana jest liczba stopni swobody w danym mechanizmie i usuwane zbędne wiązania podczas określania i rozwiązywania równań ruchu dla danego złożenia.

Kiedy mechanizm ma zamkniętą pętlę jak np. czteroczęściowy układ przenoszący, mogą istnieć zbędne wiązania. W czteroczęściowym układzie przenoszącym istnieją trzy zbędne wiązania kiedy wszystkie wiązania są koncentryczne. Dzieje się tak gdyż każda strona pętli powiązuje łączący pręt do płaszczyzny złożenia.

Oprogramowanie próbuje automatycznie rozwiązać powiązania narzucone przez zbędne wiązania, co jest łatwe do zrobienia w przypadku czteroczęściowego układu przenoszącego.