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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)系,第二章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,Tuesday,October 22,2024,第一節(jié) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法,第二節(jié) 速度瞬心法及其應(yīng)用,第三節(jié) 用矢量方程解析法作平面機(jī)構(gòu)的,運(yùn)動(dòng)分析,第四節(jié) 復(fù)雜平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析*,第二章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,方法：,圖解法：,解析法：,形象直觀，但作圖比較繁瑣。,包括速度瞬心法和矢量方程圖解法。,計(jì)算精度高，但建立數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜。,機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析是在機(jī)構(gòu)初步綜合完成以后，為考察機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能或優(yōu)化機(jī)構(gòu)參數(shù)而進(jìn)行的，也為研究機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能提供必要的
2、依據(jù)。,第一節(jié) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法,二、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目：,n,構(gòu)件數(shù),目,一、,速度瞬心,：互相作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上在任一,瞬時(shí)其相對(duì)速度為零或絕對(duì)速度相等的,重合點(diǎn)（即等速重合點(diǎn)）。,相對(duì)瞬心：該點(diǎn)的絕對(duì)速度不等于零,;,絕對(duì)瞬心：該點(diǎn)的絕對(duì)速度為零；,用符號(hào),P,ij,表示構(gòu)件,i,和構(gòu)件,j,的瞬心。,第二節(jié) 速度瞬心法及其應(yīng)用,圖,1.2.1,速度瞬心的定義及表示,三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定,（一）通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心,1,以轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件,：,轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心即為其瞬心,;,2.,以移動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件,:,瞬心,應(yīng)位于垂直于移動(dòng)副,導(dǎo)路方向的無窮遠(yuǎn)處,;,3,以
3、平面高副聯(lián)接的兩構(gòu)件,:,如果高副兩元素之間為純滾動(dòng)，則兩高副元素的接,觸點(diǎn),M,即為兩構(gòu)件的瞬心；,如果高副兩元素之間既作相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)，,則兩構(gòu)件的瞬心位于高副兩元素在接觸點(diǎn)處的公法線上。,圖1.2.2,通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心確定,三心定理,：作平面平行運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè),瞬心，,且,位于同一直線上。,（二）不直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心,圖1.2.3,三心定理確定不,直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心,四、應(yīng)用瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析,求解的關(guān)鍵在于確定這兩個(gè)構(gòu)件之間以及其與機(jī)架之,間的,3,個(gè)瞬心。,例題,1.2.1,在圖,1.2.4,所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)各構(gòu)件的,尺寸均為已知，
4、又知主動(dòng)件,1,以角速度等速回轉(zhuǎn)，求構(gòu)件,3,與構(gòu)件,1,的角速度比,、,構(gòu)件,2,與構(gòu)件,1,的角速度比以及構(gòu)件,3,上,C,點(diǎn)的速度大小。,圖1.2.4,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心及應(yīng)用,例題,1.2.2,如圖,1.2.5,所示的凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)已知各構(gòu)件的,尺寸及凸輪的角速度，需求從動(dòng)件2的移動(dòng)速度,V。,圖1.2.5,凸輪機(jī)構(gòu)的瞬心及應(yīng)用,一、坐標(biāo)系的選取,圖1.2.6,坐標(biāo)系的建立及矢量環(huán),在,X,軸和,Y,軸上的投影方程為：,二、機(jī)構(gòu)的位置分析,第三節(jié) 用矢量方程解析法作平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,三、機(jī)構(gòu)的速度分析,將位移公式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，得：,可求得：,同理可得,P,點(diǎn)在,X,軸與,Y,軸的速度分
5、量：,四、機(jī)構(gòu)的加速度分析,將速度公式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，得,P,點(diǎn)在,X,軸與,Y,軸的加,速度分量（略）,五、解析法應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),1,坐標(biāo)系的選取與角度的度量應(yīng)按右手法則進(jìn)行，各構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度均以逆時(shí)針方向度量為正值，順時(shí)針方向度量為負(fù)值。,2,矢量的方向角應(yīng)在四個(gè)象限內(nèi)考慮，而在常用的編程語言提供的反正切函數(shù)返回的角度值僅是第,和第,象限角，因此，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)給予轉(zhuǎn)換，方法是檢驗(yàn)其正值的連續(xù)性。,六、解析法的一般過程,1,做好機(jī)構(gòu)簡圖中各矢量的標(biāo)記及建立坐標(biāo)系等分析前的準(zhǔn)備工作；,2,針對(duì)機(jī)構(gòu)的具體特點(diǎn)，推導(dǎo)其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；,3,進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序的框圖設(shè)計(jì)；,4,根據(jù)框圖編制程
6、序，運(yùn)行并排查錯(cuò)誤；,5,分析計(jì)算結(jié)果，并得出結(jié)論。,例題1.2.3 如圖1.2.7所示乘座式水稻插秧機(jī)秧苗栽植的分插機(jī)構(gòu)，可被簡化為如圖1.2.6所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的安裝形式。已知該機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸為：=35,mm,、=90,mm,、=90,mm,，=190,mm,、CB,與,BP,逆時(shí)針?biāo)鶌A的角度為，鉸鏈點(diǎn),D,相對(duì)于鉸鏈點(diǎn),A,的坐標(biāo)為，曲柄轉(zhuǎn)速=200,r/min，,現(xiàn)要求確定分插機(jī)構(gòu)秧爪尖（即連桿2外伸末端,P,點(diǎn)）的軌跡，速度及加速度。,圖1.2.7,乘座式水稻插秧機(jī)秧苗栽植的分插機(jī)構(gòu)簡圖及秧爪尖軌跡,第四節(jié) 復(fù)雜平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析*,一、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分解,由一般平面機(jī)構(gòu)組成原理可
7、知：任意一個(gè)復(fù)雜平面機(jī),構(gòu)可視為由,F(,自由度,),個(gè)驅(qū)動(dòng)副和若干個(gè)基本運(yùn)動(dòng)鏈組成。,當(dāng),F,個(gè)驅(qū)動(dòng)副的主動(dòng)輸入,(,位置，速度或加速度,),給定后，,該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析轉(zhuǎn)化為依次求解基本運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)分析,問題。,二、單開鏈單元的運(yùn)動(dòng)分析,圖,1.2.14,（一）兩桿三副單開鏈,(,),的運(yùn)動(dòng)分析,（二）一桿兩副單開鏈,(,),的運(yùn)動(dòng)分析,圖,1.2.16,圖,1.2.18,（,三,）,三,桿,四,副單開鏈,(,),的運(yùn)動(dòng)分析,圖,1.2.20,單構(gòu)件,AB,（,四,）單,構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析,三、復(fù)雜平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,（一）基本原理,由前述機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分解可知，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析最終轉(zhuǎn),化為它所包含的,BKC,的運(yùn)動(dòng)分析問題。為此，通過如下,引例說明運(yùn)動(dòng)分析的基本原理。,四、復(fù)雜機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的主要步驟,1,繪出機(jī)構(gòu)簡圖，并建立坐標(biāo)系等。,2,按照第一章所述機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分解方法，任意一個(gè)復(fù)雜平面機(jī)構(gòu)分解為,F(,自由度,),個(gè)驅(qū)動(dòng)副和若干個(gè)有序的基本運(yùn)動(dòng)鏈組成。每一個(gè)基本運(yùn)動(dòng)鏈又分解為,組有序的單開鏈。,3,依次對(duì)基本運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行位置分析。其中位置分析可,能得到多種裝配構(gòu)形，并按照設(shè)計(jì)要求確定優(yōu)選裝配構(gòu)形。,6,分析計(jì)算結(jié)果，并得出結(jié)論。,5,依次對(duì)基本運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行加速度分析,4,依次對(duì)基本運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行速度分析。,
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