機(jī)械原理第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

1、機(jī)械原理第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析第1頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的及方法3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析3.3用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析本 章 小 結(jié)第2頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四明確機(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)簡單高、低副進(jìn)行速度分析。能用圖解法對(duì)平面二級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。速度瞬心的概念和“三心定理”的應(yīng)用；應(yīng)用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法原理求二級(jí)機(jī)構(gòu)構(gòu)件上任意點(diǎn)和構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

2、對(duì)有共同轉(zhuǎn)動(dòng)且有相對(duì)移動(dòng)的兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)的求解。 教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)第3頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)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。3.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的及方法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的 位移、軌跡分析 確定機(jī)構(gòu)的位置，繪制機(jī)構(gòu)位置圖。 確定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)空間，判斷是否發(fā)生干涉。第4頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四 速度分析 通過分析，了解從動(dòng)件的速度變化規(guī)律是否滿足工作要求。如牛頭刨床； 為加速度分析作準(zhǔn)備。

3、加速度分析 確定各構(gòu)件及其上某些點(diǎn)的加速度； 了解機(jī)構(gòu)加速度的變化規(guī)律； 為機(jī)構(gòu)的力分析打基礎(chǔ)。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)、目的及方法第5頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析速度瞬心(瞬心): 兩個(gè)互相作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件上瞬時(shí)速度相等的重合點(diǎn)。一、速度瞬心12A2(A1)B2(B1)P21 VA2A1VB2B1相對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度不為零。絕對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度為零。瞬心的表示構(gòu)件i 和 j 的瞬心用Pij表示。特點(diǎn)： 絕對(duì)速度相同，相對(duì)速度為零。相對(duì)回轉(zhuǎn)中心。該點(diǎn)涉及兩個(gè)構(gòu)件。第

4、6頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四二、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目若機(jī)構(gòu)中有N個(gè)構(gòu)件（包括機(jī)架），則三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定 1）以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心12P12轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心。2）以移動(dòng)副相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心移動(dòng)副導(dǎo)路的垂直方向上的無窮遠(yuǎn)處。 12P121. 通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心位置確定3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第7頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四3）以平面高副相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心 當(dāng)兩高副元素作純滾動(dòng)時(shí)瞬心在接觸點(diǎn)上。t12nnt當(dāng)兩高副元素之間既有相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)瞬心在過接觸點(diǎn)的公法線 n-n 上，具體位置需要根據(jù)其它條件

5、確定。 V1212P123.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第8頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四2. 不直接相聯(lián)兩構(gòu)件的瞬心位置確定三心定理三心定理(Kennedys theory) 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。3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第9頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四四、用瞬心法進(jìn)行機(jī)構(gòu)速度分析 如圖所示為一平面四桿機(jī)構(gòu)，（1）試確定該機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)其全部瞬心的位置。（2）原動(dòng)件2以角速度2順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，求圖示位置時(shí)其他從動(dòng)件的角速度3 、4 。 解 1、首先確定該機(jī)構(gòu)所有瞬心的數(shù)目 K =

6、N（N1）/ 2 = 4（41）/ 2 = 6 2、求出全部瞬心例1:3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第10頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四瞬心P13、P24用三心定理來求P24P133241421234P12P34P14P233.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第11頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四P24P13324142P12P34P14P23P24為構(gòu)件2、4等速重合點(diǎn) 構(gòu)件2：構(gòu)件4：同理可以求得3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第12頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四21344123 圖示為一曲柄滑塊機(jī)

7、構(gòu)，設(shè)各構(gòu)件尺寸為已知，又已原動(dòng)件1以角速度 1，現(xiàn)需確定圖示位置時(shí)從動(dòng)件3的移動(dòng)速度V3。P34P34解: 1、首先確定該機(jī)構(gòu)所有瞬心的數(shù)目 K = N（N1）/ 2 = 4（41）/ 2 = 6 2、求出全部瞬心例2:3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第13頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四VP13P13為構(gòu)件1、3等速重合點(diǎn) 2134P34P343、求出3的速度3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第14頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四123K 圖示為一凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)各構(gòu)件尺寸為已知，又已原動(dòng)件2的角速度2，現(xiàn)需確定圖示位置時(shí)從動(dòng)件3的移動(dòng)

8、速度V3。 解：先求出構(gòu)件2、3的瞬心P23 P13nn123P12P13P23例3: 3.2 用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析第15頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題可分為兩類：絕對(duì)運(yùn)動(dòng) = 牽連運(yùn)動(dòng) + 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 同一構(gòu)件上的兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系A(chǔ)B1A(A1,A2)23.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析一、矢量方程圖解法的基本原理和作法基本原理理論力學(xué)運(yùn)動(dòng)合成原理。1 剛體平面運(yùn)動(dòng)是隨基點(diǎn)的牽連平動(dòng)和饒基點(diǎn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成2 點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是牽連運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成第16頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四二、同一

9、構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度及加速度的關(guān)系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。3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第17頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四（1）速度關(guān)系： 根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理，列出速度矢量方程式： 確定速度圖解比例尺v( (m/s)/mm)cb速度多邊形作圖求解未知量：p極點(diǎn)3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第18頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四如果還需求出該構(gòu)件上E點(diǎn)的速度VEcbp極點(diǎn)e速度影像原理：同一構(gòu)件上若干點(diǎn)形成的幾何圖形與其速度矢量多邊

10、形中對(duì)應(yīng)點(diǎn)構(gòu)成的多邊形相似，其位置為構(gòu)件上的幾何圖形沿該構(gòu)件的方向轉(zhuǎn)過90。3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第19頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四作矢量多邊形。根據(jù)矢量方程式，取加速度比例尺圖示尺寸實(shí)際加速度,/mms2ma=mbncbp極點(diǎn)ecp3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第20頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四由加速度多邊形得：bncpacbtacbn同樣，如果還需求出該構(gòu)件上E點(diǎn)的加速度 aE，則方向： ？ EB BE大小： ？ 2 2 lBE 2 lCE同理，按照上述方法作出矢量多邊形.3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第21頁，共

11、34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四nebncp由加速度多邊形得：方向： ？ EB BE大?。?？ 2 2 lBE 2 lCE3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第22頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四1ADC1432B1三、兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度和加速度的關(guān)系4原理構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是隨同構(gòu)件1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。 3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第23頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四1ADC1432B41大小： 方向：？ ?CDvC2取速度比例尺v , 作速度多邊形，由速度多邊形得：c2 (c3)c1P

12、vC1ACABC3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第24頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四c2 (c3)c1P1ADC1432B41CakC2C1科氏加速度方向?qū)C2C1沿牽連角速度w轉(zhuǎn)過90o。aC2aC2C1+aC1=科氏加速度當(dāng)牽連點(diǎn)系（動(dòng)參照系）為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，存在科氏加速度。動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)速度分析：3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第25頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四？Cc2 (c3)c1PA441D132B1akC2C1arC2C1aC1naC1t大?。?方向：CD CD AB？C3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第26頁，共34頁，2

13、022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四c2 (c3)c1PCA441D132B1akC2C1arC2C1aC1naC1tC c1 n c2 (c3 ) k p3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第27頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四（順時(shí)針）c2 (c3)c1PCA441D132B1akC2C1arC2C1aC1naC1tC c1 n c2 (c3 ) k parC2C13.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第28頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四B123B123B123B1231B23B123B123B123無ak 無ak 有ak 有ak 有ak 有

14、ak 有ak 有ak 哥氏加速度存在的條件：2）兩構(gòu)件要有相對(duì)移動(dòng)。1）牽連構(gòu)件要有轉(zhuǎn)動(dòng)；3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第29頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四 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)。現(xiàn)需求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)，解：1. 畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖E(E5,E6)a33a663DB2256C44xxA3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第30頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四2. 速度分析：(1) 求vB: （2） 求vC: ce3(e5)be6P(a、d、f)（3） 求vE3: 用速度影像求解（4） 求vE6: 大小： 方向：？ ?EF xx （5） 求w3、w4、w5;/3sradBCbclvlvBCCBmmw=3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第31頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期四3. 加速度分析(1) 求aB:(2) 求aC及a3、a4大?。?方向： ？ CD CD BA CB CD其方向與(3) 求aE ：利用影像法求解3.3矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析第32頁，共34