《剛體的基本運(yùn)動(dòng)》課件

《剛體的基本運(yùn)動(dòng)》ppt課件REPORTING目錄剛體運(yùn)動(dòng)的基本概念剛體的平動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的自由度與約束PART01剛體運(yùn)動(dòng)的基本概念REPORTING剛體的定義剛體是指在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變的物體。剛體的特性剛體具有不變的形狀和大小，不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而發(fā)生形變。在剛體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其上任意一點(diǎn)的速度和加速度都與該點(diǎn)在剛體上的位置有關(guān)，而與該點(diǎn)在剛體上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。剛體的定義可變形剛體是指在外力作用下會(huì)發(fā)生形變的剛體。這類(lèi)剛體在工程和自然界中廣泛存在，如橋梁、建筑和飛機(jī)等?？勺冃蝿傮w不可變形剛體是指在任何外力作用下都不會(huì)發(fā)生形變的剛體。這類(lèi)剛體通常只存在于理論研究中，如剛體的基本運(yùn)動(dòng)等。不可變形剛體剛體的分類(lèi)

剛體的基本運(yùn)動(dòng)形式平動(dòng)剛體的平動(dòng)是指剛體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其上任意兩點(diǎn)始終保持在同一條直線(xiàn)上。平動(dòng)又可以分為直線(xiàn)平動(dòng)和曲線(xiàn)平動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)是指剛體繞某一定點(diǎn)進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)又可以分為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。振動(dòng)剛體的振動(dòng)是指剛體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈周期性變化。振動(dòng)又可以分為自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)。PART02剛體的平動(dòng)REPORTING剛體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)，若其上任意一點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持與某一固定平面的距離不變，則稱(chēng)該剛體的運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)。平動(dòng)剛體上任意兩點(diǎn)的連線(xiàn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持方向不變，且平動(dòng)剛體的角速度和線(xiàn)速度均為零。平動(dòng)的定義平動(dòng)的特點(diǎn)平動(dòng)的定義平動(dòng)剛體的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條直線(xiàn)或一個(gè)平面圖形，且軌跡始終保持不變。平動(dòng)剛體的速度和加速度都是矢量，且大小和方向均保持不變。平動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度均為零。平動(dòng)的特點(diǎn)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)汽車(chē)在道路上勻速直線(xiàn)行駛時(shí)，可以視為平動(dòng)剛體。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛輪飛輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果其轉(zhuǎn)速恒定，則可以視為平動(dòng)剛體。平動(dòng)的實(shí)例PART03剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)REPORTING剛體繞某一定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，剛體上任意兩點(diǎn)與該定點(diǎn)連成的線(xiàn)段在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中一般會(huì)改變方向，但它們的長(zhǎng)度保持不變。轉(zhuǎn)動(dòng)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線(xiàn)，也稱(chēng)旋轉(zhuǎn)軸或主軸。轉(zhuǎn)軸剛體繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度，通常用θ表示。轉(zhuǎn)角剛體每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的角度，通常用ω表示。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的定義剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上所有點(diǎn)的速度方向都垂直于該點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的連線(xiàn)，且大小與該點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的距離成正比。剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上所有點(diǎn)的角速度都相等，且大小與該點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的距離無(wú)關(guān)。剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上所有點(diǎn)的向心加速度方向都指向該點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的連線(xiàn)，且大小與該點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的距離成正比。轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)車(chē)輪繞其軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)輪上的點(diǎn)以不同的線(xiàn)速度運(yùn)動(dòng)，但角速度相等。車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)電風(fēng)扇的葉片繞其軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片上的點(diǎn)以不同的線(xiàn)速度運(yùn)動(dòng)，但角速度相等。電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)例PART04剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)REPORTING定軸轉(zhuǎn)動(dòng)是指剛體繞某一固定軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。剛體在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上任意一點(diǎn)都繞同一固定軸線(xiàn)作圓周運(yùn)動(dòng)。剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)是一種基本的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式，廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的定義123剛體在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上各點(diǎn)的角速度是相等的，但線(xiàn)速度則與各點(diǎn)到軸心的距離成正比。剛體在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上各點(diǎn)的加速度大小與各點(diǎn)到軸心的距離成正比，方向則垂直于該點(diǎn)到軸心的連線(xiàn)。剛體在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上各點(diǎn)的科氏加速度為零。定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)03陀螺儀、飛輪儲(chǔ)能等裝置中的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。01機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪、軸承等部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。02電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)。定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)例PART05剛體的自由度與約束REPORTING剛體在空間中的自由度是指它可以獨(dú)立改變的坐標(biāo)數(shù)。自由度定義對(duì)于在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的剛體，其自由度為2，即它可以沿著x軸和y軸獨(dú)立移動(dòng)，同時(shí)還可以繞著垂直于平面的軸旋轉(zhuǎn)。平面運(yùn)動(dòng)自由度對(duì)于在空間中運(yùn)動(dòng)的剛體，其自由度為3，即它可以沿著x軸、y軸和z軸獨(dú)立移動(dòng)，同時(shí)還可以繞著x軸、y軸和z軸旋轉(zhuǎn)。空間運(yùn)動(dòng)自由度剛體的自由度約束是限制剛體某些運(yùn)動(dòng)的條件，使得剛體的自由度數(shù)減少。約束定義剛體被固定在某一點(diǎn)上，不能移動(dòng)也不能旋轉(zhuǎn)。固定約束剛體可以在某一直線(xiàn)上滑動(dòng)或繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)?；瑒?dòng)約束剛體通過(guò)鉸鏈連接，只能繞鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)。鉸鏈約束剛體的約束解除約束的方法根據(jù)具體約束類(lèi)型，可以采用不同的方法解除約束，如拆卸、放松等。部分約束只限制了剛體的部分自由度，如滑動(dòng)支座、滾動(dòng)軸承等。完全約束完全限制了剛體的所