機(jī)械原理 運(yùn)動(dòng)分析

機(jī)械原理運(yùn)動(dòng)分析第1頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)與目的

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。

3.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的及方法第2頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①為了確定從動(dòng)件的速度變化規(guī)律是否滿足預(yù)定的工作要求。③為加速度分析作準(zhǔn)備。●加速度分析的目的●速度分析的目的②為了確定機(jī)器所需要的功率。①為了確定從動(dòng)件的加速度變化規(guī)律是否滿足預(yù)定的工作要求。②為了計(jì)算構(gòu)件的慣性力、慣性力矩以及研究機(jī)械的動(dòng)力性能。③為力分析作前期工作，構(gòu)件的慣性力與其加速度成正比，慣性力矩與其角加速度成正比。第3頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）圖解法

（二）解析法

（三）實(shí)驗(yàn)法

速度瞬心法

相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法(矢量方程圖解法）

復(fù)數(shù)法矩陣法矢量法3.1.2運(yùn)動(dòng)分析的方法形象直觀，對(duì)平面機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。精度不高，對(duì)于分析一系列位置時(shí)較復(fù)雜建立機(jī)構(gòu)中已知的尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)變量與未知的運(yùn)動(dòng)變量之間的數(shù)學(xué)解析式計(jì)算便捷，精度高但是不形象直觀，計(jì)算量較大。試湊法，配合連桿曲線圖冊(cè)，用于解決實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡問(wèn)題第4頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1速度瞬心的定義兩構(gòu)件瞬時(shí)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心；或兩個(gè)構(gòu)件絕對(duì)速度相同的重合點(diǎn)；或兩個(gè)構(gòu)件相對(duì)速度為零的重合點(diǎn)。12A2(A1)B2(B1)P21

VA2A1VB2B1┌絕對(duì)瞬心(其中一剛體靜止)└相對(duì)瞬心(兩剛體均運(yùn)動(dòng))3.2用速度瞬心作平面機(jī)構(gòu)的速度分析3.2.2瞬心數(shù)目N＝n(n-1)/2第5頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月12ntt12n12P12→∞P123.2.3瞬心的求法（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副：（2）移動(dòng)副：可確定瞬心位置。P12所在線→●通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩個(gè)構(gòu)件的瞬心可確定瞬心位置。（3）高副：可確定瞬心所在線。第6頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P13P231233三心定理：作平面運(yùn)動(dòng)的3個(gè)構(gòu)件的3個(gè)瞬心在一條直線上。

1

2P12●兩構(gòu)件不相聯(lián)或高副瞬心的確切位置用三心定理確定。第7頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若既有滾動(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；兩個(gè)構(gòu)件用平面高副連接時(shí)的瞬心位置P12P1212n2121第8頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例3-1】

求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心。【解】

1.瞬心數(shù)：N＝n(n-1)/2＝62.利用運(yùn)動(dòng)副求瞬心；3.三心定律求瞬心。P12P23P34→∞P141234P13P24第9頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P12P23P34→∞P141234P13P24技巧：瞬心多邊形演示。2143第10頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月123456123465P23P34∞P16∞P56P45P14P24P13P15P25P26P35【例3-2】求圖示六桿機(jī)構(gòu)的速度瞬心【解】

：瞬心數(shù)為：K＝N(N-1)/2＝15K=151.作瞬心多邊形圓2.直接觀察求瞬心3.三心定律求瞬心P12P46P36第11頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例3-3】求凸輪機(jī)構(gòu)的速度瞬心?！窘狻?.利用運(yùn)動(dòng)副求瞬心；2.三心定理求瞬心。132P13P23→

∞P12P12所在線第12頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例3-4】圖示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，長(zhǎng)度比例尺為

L(m/mm)，已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速

2，求構(gòu)件4的角速度

4。341

22第13頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P13【解】1.求瞬心P12P23P34P14P24341

222.求構(gòu)件2在點(diǎn)P24的速度

2P24=

2(P12P24)

L3.求構(gòu)件4在點(diǎn)P24的速度

4P24=

4

(P14P24)

L4.求構(gòu)件4的角速度

2P24=

4P24稱為機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比等于該兩構(gòu)件絕對(duì)瞬心至其相對(duì)瞬心距離的反比第14頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P23P24P12P14→∞P34【例3-5】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234ω2v2第15頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例3-6】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。nP12P23nP13→∞解：確定構(gòu)件2和3的相對(duì)瞬心P23ω223K1第16頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總結(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。第17頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●所依據(jù)的基本原理:運(yùn)動(dòng)合成原理3.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的矢量方程圖解法一構(gòu)件上任一點(diǎn)（C）的運(yùn)動(dòng)

C，可以看作是隨同該構(gòu)件上另一點(diǎn)（B）的平動(dòng)(牽連運(yùn)動(dòng))

B和繞該點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)(相對(duì)運(yùn)動(dòng))

CB的合成。

CB

C

B

CB第18頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AECB

1

B12343.3.1同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度及加速度的關(guān)系【例3-7】已知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸以及原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為

1，現(xiàn)求連桿2的角速度

2及加速度和連桿2上C、E點(diǎn)的速度

E

C及加速度。第19頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【解】

1.速度分析(1)求已知速度(2)列方程？？方向大小√(3)畫速度圖p─速度極點(diǎn)。AECB

1

B1234pbc第20頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AECB

1

B1234pbc

2=

CB/lBC=bc·

/lBc(逆時(shí)針)(4)求解

E：

？？方向大小√？√？？方向大小√？√e第21頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pce①極點(diǎn)p代表機(jī)構(gòu)中所有速度為零的點(diǎn)—絕對(duì)瞬心的影像。②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；③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；④因?yàn)椤鰾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?！袼俣榷噙呅翁匦詁AECB

1

B1234第22頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.加速度分析(1)求已知加速度(2)列方程？√方向大小√(3)畫加速度圖p′

─加速度極點(diǎn)。？AECB

1

B1234第23頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)求解aE？√方向大小√？？√？√方向大小√？？√AECB

1

B1234第24頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①極點(diǎn)p′代表機(jī)構(gòu)中所有加速度為零的點(diǎn)。②由極點(diǎn)p′向外放射的矢量代表構(gòu)件相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)加速度；③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；④△BCE與△b′c′e′相似且角標(biāo)字母順序一致，存在加速度影像原理?！窦铀俣榷噙呅蔚奶匦訟ECB

1

B1234第25頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

【例3-7】已知圖示機(jī)構(gòu)尺寸和原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為

1，求點(diǎn)C的運(yùn)動(dòng)。3.3.2兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度和加速度的關(guān)系●依據(jù)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。

ω1ADC1432B第26頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ω1ADC1432B【解】1.速度分析C點(diǎn)為構(gòu)件1、2、3的重合點(diǎn)(1)求已知速度(2)列方程大?。悍较颍?？⊥CD√?∥AB⊥AC(3)畫速度圖pc1c2(c3)第27頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ω1ADC1432B2.加速度分析(1)求已知速度c1c2(c3)方向：

C2C1沿

1方向轉(zhuǎn)90°。大小：方向：√？√√？C→D⊥CD√√∥AB(2)列方程(3)畫加速度圖第28頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例3-8】已知機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的尺寸以及構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，試確定構(gòu)件3的角速度ω3和角加速度α3。B132AC

14分析：

構(gòu)件2與構(gòu)件3在B點(diǎn)處構(gòu)成移動(dòng)副，且移動(dòng)副有轉(zhuǎn)動(dòng)分量，必然存在科氏加速度分量。B點(diǎn)為3個(gè)構(gòu)件的重合點(diǎn)，構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是隨同構(gòu)件3的牽連運(yùn)動(dòng)和構(gòu)件2相對(duì)于構(gòu)件3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成。第29頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【解】1.速度分析(1)求已知速度(2)列方程大小：方向：？⊥CB√?∥BC⊥AB(3)畫速度圖pb2b3（

b1）B132AC

14第30頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.加速度分析(1)求已知速度方向：

B3B2沿

3方向轉(zhuǎn)90°。大?。悍较颍骸?？√√？B→C⊥BCB→A√∥BC(2)列方程(3)畫加速度圖pb2b3（

b1）B132AC

14第31頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●正確判斷科氏加速度的存在及其方向B123B123B123B1231B23B123B123B123無(wú)ak

無(wú)ak

有ak

有ak

有ak

有ak

有ak

有ak

【例3-9】判斷下列幾種情況取B點(diǎn)為重合點(diǎn)時(shí)有無(wú)科氏加速度當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成移動(dòng)副，且移動(dòng)副含有轉(zhuǎn)動(dòng)分量時(shí)，存在科氏加速度；第32頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●矢量方程圖解法小結(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6.最后說(shuō)明機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、速度多邊形及加速度多邊形的作圖的準(zhǔn)確性，與運(yùn)動(dòng)分析的結(jié)果的準(zhǔn)確性密切相關(guān)。第33頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例3-9】如圖示Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)尺寸和ω2，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。（只進(jìn)行簡(jiǎn)單分析）不可解！

大小：?√?方向：?√

√3.4綜合運(yùn)用瞬心法和矢量方程圖解法對(duì)復(fù)雜機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析2

A

B

C

D

E

F

G

1

3

4

5

6

ω2第34頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此方法常用于Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。用瞬心法確定4構(gòu)件的絕對(duì)速度瞬心P1