《機(jī)械原理》課件第三章運(yùn)動(dòng)分析第1講.ppt

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1、第3章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,本章教學(xué)內(nèi)容, 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的和方法 用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析 用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 速度瞬心法和矢量方程圖解法的綜合運(yùn)用 用解析法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,為本講內(nèi)容,本講重點(diǎn)：矢量方程圖解法的應(yīng)用 本章難點(diǎn)：兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)求解,本章教學(xué)目標(biāo),第3章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,明確機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法。 理解速度瞬心(絕對(duì)瞬心和相對(duì)瞬心)的概念，并能運(yùn)用三心定理確定一般平面機(jī)構(gòu)各瞬心的位置。 能用瞬心法對(duì)簡(jiǎn)單平面高、低副機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析 掌握?qǐng)D解法的基本原理并能夠?qū)ζ矫娑?jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。 能用解析法對(duì)平面二級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。,為本講

2、教學(xué)目標(biāo), 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù) 根據(jù)機(jī)構(gòu)的尺寸及原動(dòng)件已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求構(gòu)件中從動(dòng)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度及加速度和某些構(gòu)件的角位移、角速度及角加速度。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的 了解已有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，設(shè)計(jì)新的機(jī)械和研究機(jī)械動(dòng)力性能的必要前提 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法,圖解法,解析法,速度瞬心法,矢量方程圖解法,3-1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的和方法,3-2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析,一、速度瞬心, 絕對(duì)瞬心: 指絕對(duì)速度為零的瞬心。 相對(duì)瞬心: 指絕對(duì)速度不為零的瞬心。 瞬心的表示:, 速度瞬心(瞬心): 指互相作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件在任一瞬時(shí)其相對(duì)速度為零的重合點(diǎn)。 即兩構(gòu)件的瞬時(shí)速度相等的

3、重合點(diǎn)。,構(gòu)件i 和 j 的瞬心用Pij表示,三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定,二、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目,通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)兩構(gòu)件的瞬心位置確定,由k個(gè)構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu), 其瞬心總數(shù)為N,轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接兩構(gòu)件的瞬心在轉(zhuǎn)動(dòng)副中心。,移動(dòng)副聯(lián)接兩構(gòu)件的瞬心在垂直于導(dǎo)路方向的無(wú)究遠(yuǎn)處。,若既有滾動(dòng)又有滑動(dòng), 則瞬心在高副接觸點(diǎn)處的公法線上。,若為純滾動(dòng), 接觸點(diǎn)即為瞬心；, 不直接相聯(lián)兩構(gòu)件的瞬心位置確定,三心定理:三個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的三個(gè)瞬心必位于同一直線上。,實(shí)例分析:試確定平面四桿機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的全部瞬心的位置。,解: 機(jī)構(gòu)瞬心數(shù)目為: K=6,瞬心P13、P24用于三心定理來(lái)求,P34,P14,P

4、23,P12,P24,P13,三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定 （續(xù)）,四、用瞬心法進(jìn)行機(jī)構(gòu)速度分析,例題分析一 例題分析二 例題分析三,總結(jié)： 瞬心法優(yōu)點(diǎn): 速度分析比較簡(jiǎn)單。 瞬心法缺點(diǎn)： 不適用多桿機(jī)構(gòu)； 如瞬心點(diǎn)落在紙外，求解不便；速度瞬心法只限于對(duì)速度進(jìn)行分析, 不能分析機(jī)構(gòu)的加速度；精度不高。,3-3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的矢量方程圖解法,一、矢量方程圖解法的基本原理和作法,矢量方程圖解 （相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法）,理論力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)合成原理,1、根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理列機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的矢量方程 2、根據(jù)按矢量方程圖解條件作圖求解,基本作法,同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間速度及加速度的關(guān)系 兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度和加速度的關(guān)系,機(jī)構(gòu)運(yùn)

5、動(dòng)分析兩種常見(jiàn)情況,二、同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度及加速度的求法,1. 所依據(jù)的基本原理: 運(yùn)動(dòng)合成原理：一構(gòu)件上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，可以看作是隨同該構(gòu)件上另一點(diǎn)的平動(dòng)(牽連運(yùn)動(dòng))和繞該點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)(相對(duì)運(yùn)動(dòng))的合成。,2. 實(shí)例分析 已知圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原動(dòng)件AB的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和各構(gòu)件尺寸。求： 圖示位置連桿BC的角速度和其上各點(diǎn)速度。 連桿BC的角加速度和其上C點(diǎn)加速度。,解題分析：,原動(dòng)件AB運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則連桿上的B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)已知，試用同一構(gòu)件兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系求解。,（1）速度解題步驟：,大小： 方向：,？ ?,xx AB BC,確定速度圖解比例尺v( (m/s)/mm) 作圖求解未知量：,（逆時(shí)針?lè)较颍?求V

6、E,大?。?方向：,？ ?,？ AB EB,xx EC, ?,速度多邊形,極點(diǎn),求VC 由運(yùn)動(dòng)合成原理列矢量方程式,由極點(diǎn)p向外放射的矢量代表相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)速度； 連接極點(diǎn)以外其他任意兩點(diǎn)的矢量代表構(gòu)件上相應(yīng)兩點(diǎn)間的相對(duì)速度， 其指向與速度的下角標(biāo)相反； 因?yàn)锽CE與 bce 對(duì)應(yīng)邊相互垂直且角標(biāo)字母順序一致，故相似， 所以圖形 bce 稱之為圖形BCE的速度影像。, 速度多邊形特性,大?。?方向：,確定加速度比例尺 a(m/s2)/mm) 作圖求解未知量：,？ ,xx aB CB BC,?,（2）加速度求解步驟：,加速度多邊形,極點(diǎn),求aE, 求aC,列矢量方程式,由極點(diǎn)p向外放射的矢量代表構(gòu)

7、件相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)加速度； 連接兩絕對(duì)加速度矢量矢端的矢量代表構(gòu)件上相應(yīng)兩點(diǎn)間的相對(duì)加速度，其指向與加速度的下角標(biāo)相反； 也存在加速度影像原理。,注意：速度影像和加速度影像只適用于同一構(gòu)件上的各點(diǎn)。,加速度多邊形的特性,三、兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度和加速度的關(guān)系,2、依據(jù)原理列矢量方程式,大?。?方向：,？ ?, CD AC AB,大?。?方向：, ？ ？,vc2c1,C1、C2、C3,CD CD AB,科氏加速度方向是將vC2C1沿牽連角速度w1轉(zhuǎn)過(guò)90o的方向。,1. 依據(jù)原理 構(gòu)件2上重合點(diǎn)C的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是隨同構(gòu)件1上點(diǎn)C的的牽連運(yùn)動(dòng)和構(gòu)件2相對(duì)于構(gòu)件1的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成。,矢量方程圖解法步驟小

8、結(jié),1. 列矢量方程式 第一步要判明機(jī)構(gòu)的級(jí)別：適用于二級(jí)機(jī)構(gòu) 第二步分清基本原理中的兩種類型。 第三步矢量方程式圖解求解條件：只有兩個(gè)未知數(shù)2. 做好速度多邊形和加速度多邊形 首先要分清絕對(duì)矢量和相對(duì)矢量的作法，并掌握判別指向的規(guī)律。其次是比例尺的選取及單位。 3. 注意速度影像法和加速度影像法的應(yīng)用原則和方向 4. 構(gòu)件的角速度和角加速度的求法 5. 科氏加速度存在條件、大小、方向的確定,如圖所示為一偏心輪機(jī)構(gòu)。設(shè)已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，并知原動(dòng)件2以角速度w2等速度轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)需求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)，構(gòu)件6上E點(diǎn)的速度vE6、加速度aE6及構(gòu)件3、4、6的角速度w3、w4、w6和角加速度a3、a

9、4、a6。,四、典型例題分析,解：1、畫(huà)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,2. 速度分析： (1) 求vB:,c,e3(e5),b,e6,（3） 求vE3:,用速度影像求解,（4） 求vE6:,大?。?方向：,？ ?,EF xx,（5） 求w3、w4、w6,3、 加速度分析,(1) 求aB:,(2) 求aC及a3、a4,大?。?方向：, ？ ？,CD CD BA CB CB,(3) 求aE ：利用影像法求解,(4) 求aE6和a6,EF EF xx xx,大?。?方向：, ？ ？,3. 加速度分析,),(,5,3,e,e,如圖所示的平面四桿機(jī)構(gòu)中, 已知原動(dòng)件2以角速度w2等速度轉(zhuǎn)動(dòng), 現(xiàn)需確定機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)從

10、動(dòng)件4的角速度w4。,P34,P14,P23,P12,P24,P13,解：1. 確定機(jī)構(gòu)瞬心,且等于該兩構(gòu)件絕對(duì)瞬心至其相對(duì)瞬心距離的反比,稱為機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比,2. P24為構(gòu)件2和4的等速重合點(diǎn), 故,速度瞬心法應(yīng)用例題分析一,返回,思考,P23,P24,P12,2,3,4,2,v2,P14,P34,如圖所示的帶有一移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)中, 已知原動(dòng)件2以角速度w2等速度轉(zhuǎn)動(dòng), 現(xiàn)需確定機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)從動(dòng)件4的速度v4。,解：確定機(jī)構(gòu)瞬心如圖所示,速度瞬心法應(yīng)用例題分析二,返回,如圖所示凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)已知各構(gòu)件尺寸和凸輪的角速度w2，求從動(dòng)件3的速度v3。,2,2,3,n,K,P12,P23,1,n,P13,解： 確定構(gòu)件2和3的相對(duì)瞬心P23,速度瞬心法應(yīng)用例題分析三,返回,