機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析(已修改)
2025-08-17 08:10 本頁(yè)面
【正文】 本章教學(xué)目標(biāo) 第三章 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 ◆ 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。 ◆ 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。 第七章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 本章教學(xué)內(nèi)容 31 用速度瞬心法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析 32 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 33 用解析法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 ◆ 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù) 是在已知機(jī)構(gòu)尺寸和原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下，確定機(jī)構(gòu)中其它構(gòu)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)分析的方法 ● 圖解法 ● 解析法 速度瞬心法 矢量方程圖解法 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的及方法 位移分析 ● 考察某構(gòu)件或構(gòu)件上某點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期的位置和軌跡要求 ● 確定某些構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的空間 ● 判斷各構(gòu)件之間是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉 ● 確定機(jī)器的外殼尺寸 速度分析 ● 確定機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件速度的變化能否滿足工作要求 ● 進(jìn)行加速度分析及確定機(jī)器動(dòng)能的前提 加速度分析 ● 進(jìn)行構(gòu)件慣性力計(jì)算的前提 ● 對(duì)機(jī)械的強(qiáng)度 、 振動(dòng)和動(dòng)力性能進(jìn)行計(jì)算提供依據(jù) 31 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)速度相同的重合點(diǎn)。 構(gòu)件 i 和 j 的瞬心用 Pij表示 2)1( ?? NNK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 31 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析 ◆ 通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)兩構(gòu)件的瞬心位置確定 由 N個(gè)構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu) , 其瞬心總數(shù)為 K 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)彼此作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的三個(gè)瞬心必位于同一直線上 。 例題 :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 P1 P24用于三心定理來求 P34 P14 P23 P12 P24 P13 1 3 4 ω4 ω2 2 三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定 （續(xù)） 1 2 3 4 6 5 P24 P13 P15 P25 P26 P35 例 求圖示六桿機(jī)構(gòu)的速度瞬心。 ⑵ 直接觀察求瞬心 ⑶ 三心定理求瞬心 P46 P36 1 2 3 4 5 6 P14 P23 P12 P16 ? P56 P45 解 瞬心數(shù) N?6?(6?5)? 2?15 ⑴ 作瞬心多邊形圓 P34 ? 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 用瞬心法解題步驟 ● 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ● 確定瞬心位置 ● 求構(gòu)件絕對(duì)速度 V或角速度 ? 瞬心法優(yōu)點(diǎn) 速度分析比較簡(jiǎn)單。 瞬心法的缺點(diǎn) ● 適合于求簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的速度，機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)因瞬心數(shù)急劇增加而使求解過程復(fù)雜 ● 有時(shí)瞬心點(diǎn)落在紙面外，造成求解困難 ● 不能用于機(jī)構(gòu)加速度分析 ● 精度不高 32 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 一、矢量方程圖解法的基本原理和作法 矢量方程圖解法 （相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法） 依據(jù)的原理 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)動(dòng)分析兩種常見情況 矢量方程圖解法 (相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法 )： 用 運(yùn)動(dòng)合成原理 列出構(gòu)件上點(diǎn)與點(diǎn)之間的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量方程 ， 然后 作圖 求解矢量方程 。 b） 點(diǎn)的速度合成定理：動(dòng)點(diǎn)在某瞬時(shí)的絕對(duì)速度等于它在該瞬時(shí)的牽連速度與相對(duì)速度的矢量和 。 [重合點(diǎn)法 ] ☆☆167。 32 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求機(jī)構(gòu)的 速度和加速度 [1]復(fù)習(xí)：運(yùn)動(dòng)合成原理 a）剛體（構(gòu)件）的平面運(yùn)動(dòng)分解為隨基點(diǎn)的平動(dòng)加上繞基點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 [基點(diǎn)法 ] 理論基礎(chǔ) 點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是牽連運(yùn)動(dòng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成 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 OA的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和各構(gòu)件尺寸。求： ①圖示位置連桿 AC的角速度和其上各點(diǎn)速度。 ②連桿 AC的角加速度和其上C點(diǎn)加速度。 解題分析 ：原動(dòng)件 OA的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，則連桿 AC上的 A點(diǎn)速度和加速度是已知的，于是可以用同一構(gòu)件兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系求解。 ⑵ 同一構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 (基點(diǎn)法 ) B A C O ω0 vA ① 速度關(guān)系 BAAB vvv??? ??大小 方向 ω0lOA ⊥ ＯＡ ∥ xx ? vB ? ?BA 選速度比例尺 ?v(m?s?mm)，在任意點(diǎn) p作圖 ， 使 vA? ?v pa a b p 由圖解法得到 B點(diǎn)的絕對(duì)速度 vB??v pb， 方向 p→ b B點(diǎn)相對(duì)于 A點(diǎn)的速度 vBA??vab， 方向 a→ b B A C CAAC vvv ??? ??大小
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