機械原理及設(shè)計 I 課件2

單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,機械工程學(xué)院機械設(shè)計系,第二章 平面機構(gòu)的運動分析,Tuesday,October 22,2024,第一節(jié) 機構(gòu)運動分析的目的和方法,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構(gòu)的,運動分析,第四節(jié) 復(fù)雜平面機構(gòu)的運動分析*,第二章 平面機構(gòu)的運動分析,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。,計算精度高，但建立數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜。,機構(gòu)的運動分析是在機構(gòu)初步綜合完成以后，為考察機構(gòu)運動性能或優(yōu)化機構(gòu)參數(shù)而進行的，也為研究機構(gòu)的動力性能提供必要的依據(jù)。,第一節(jié) 機構(gòu)運動分析的目的和方法,二、機構(gòu)中瞬心的數(shù)目：,n,構(gòu)件數(shù),目,一、,速度瞬心,：互相作平面相對運動的兩構(gòu)件上在任一,瞬時其相對速度為零或絕對速度相等的,重合點（即等速重合點）。,相對瞬心：該點的絕對速度不等于零,;,絕對瞬心：該點的絕對速度為零；,用符號,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、機構(gòu)中瞬心位置的確定,（一）通過運動副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心,1,以轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的兩構(gòu)件,：,轉(zhuǎn)動副的中心即為其瞬心,;,2.,以移動副聯(lián)接的兩構(gòu)件,:,瞬心,應(yīng)位于垂直于移動副,導(dǎo)路方向的無窮遠處,;,3,以平面高副聯(lián)接的兩構(gòu)件,:,如果高副兩元素之間為純滾動，則兩高副元素的接,觸點,M,即為兩構(gòu)件的瞬心；,如果高副兩元素之間既作相對滾動，又有相對滑動，,則兩構(gòu)件的瞬心位于高副兩元素在接觸點處的公法線上。,圖1.2.2,通過運動副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心確定,三心定理,：作平面平行運動的三個構(gòu)件共有三個,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)用瞬心法作機構(gòu)的速度分析,求解的關(guān)鍵在于確定這兩個構(gòu)件之間以及其與機架之,間的,3,個瞬心。,例題,1.2.1,在圖,1.2.4,所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，設(shè)各構(gòu)件的,尺寸均為已知，又知主動件,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,點的速度大小。,圖1.2.4,鉸鏈四桿機構(gòu)的瞬心及應(yīng)用,例題,1.2.2,如圖,1.2.5,所示的凸輪機構(gòu)，設(shè)已知各構(gòu)件的,尺寸及凸輪的角速度，需求從動件2的移動速度,V。,圖1.2.5,凸輪機構(gòu)的瞬心及應(yīng)用,一、坐標系的選取,圖1.2.6,坐標系的建立及矢量環(huán),在,X,軸和,Y,軸上的投影方程為：,二、機構(gòu)的位置分析,第三節(jié) 用矢量方程解析法作平面機構(gòu)的運動分析,三、機構(gòu)的速度分析,將位移公式對時間求導(dǎo)數(shù)，得：,可求得：,同理可得,P,點在,X,軸與,Y,軸的速度分量：,四、機構(gòu)的加速度分析,將速度公式對時間求導(dǎo)數(shù)，得,P,點在,X,軸與,Y,軸的加,速度分量（略）,五、解析法應(yīng)用時的注意事項,1,坐標系的選取與角度的度量應(yīng)按右手法則進行，各構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度均以逆時針方向度量為正值，順時針方向度量為負值。,2,矢量的方向角應(yīng)在四個象限內(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，實際應(yīng)用中應(yīng)給予轉(zhuǎn)換，方法是檢驗其正值的連續(xù)性。,六、解析法的一般過程,1,做好機構(gòu)簡圖中各矢量的標記及建立坐標系等分析前的準備工作；,2,針對機構(gòu)的具體特點，推導(dǎo)其運動學(xué)模型；,3,進行計算機程序的框圖設(shè)計；,4,根據(jù)框圖編制程序，運行并排查錯誤；,5,分析計算結(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秧苗栽植的分插機構(gòu)，可被簡化為如圖1.2.6所示的鉸鏈四桿機構(gòu)的安裝形式。已知該機構(gòu)各構(gòu)件尺寸為：=35,mm,、=90,mm,、=90,mm,，=190,mm,、CB,與,BP,逆時針所夾的角度為，鉸鏈點,D,相對于鉸鏈點,A,的坐標為，曲柄轉(zhuǎn)速=200,r/min，,現(xiàn)要求確定分插機構(gòu)秧爪尖（即連桿2外伸末端,P,點）的軌跡，速度及加速度。,圖1.2.7,乘座式水稻插秧機秧苗栽植的分插機構(gòu)簡圖及秧爪尖軌跡,第四節(jié) 復(fù)雜平面機構(gòu)的運動分析*,一、平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分解,由一般平面機構(gòu)組成原理可知：任意一個復(fù)雜平面機,構(gòu)可視為由,F(,自由度,),個驅(qū)動副和若干個基本運動鏈組成。,當,F,個驅(qū)動副的主動輸入,(,位置，速度或加速度,),給定后，,該機構(gòu)的運動分析轉(zhuǎn)化為依次求解基本運動鏈的運動分析,問題。,二、單開鏈單元的運動分析,圖,1.2.14,（一）兩桿三副單開鏈,(,),的運動分析,（二）一桿兩副單開鏈,(,),的運動分析,圖,1.2.16,圖,1.2.18,（,三,）,三,桿,四,副單開鏈,(,),的運動分析,圖,1.2.20,單構(gòu)件,AB,（,四,）單,構(gòu)件的運動分析,三、復(fù)雜平面機構(gòu)的運動分析,（一）基本原理,由前述機構(gòu)結(jié)構(gòu)分解可知，機構(gòu)的運動分析最終轉(zhuǎn),化為它所包含的,BKC,的運動分析問題。為此，通過如下,引例說明運動分析的基本原理。,四、復(fù)雜機構(gòu)運動分析的主要步驟,1,繪出機構(gòu)簡圖，并建立坐標系等。,2,按照第一章所述機構(gòu)結(jié)構(gòu)分解方法，任意一個復(fù)雜平面機構(gòu)分解為,F(,自由度,),個驅(qū)動副和若干個有序的基本運動鏈組成。每一個基本運動鏈又分解為,組有序的單開鏈。,3,依次對基本運動鏈進行位置分析。其中位置分析可,能得到多種裝配構(gòu)形，并按照設(shè)計要求確定優(yōu)選裝配構(gòu)形。,6,分析計算結(jié)果，并得出結(jié)論。,5,依次對基本運動鏈進行加速度分析,4,依次對基本運動鏈進行速度分析。,