第3章 机构的运动分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,前情提要,机械原理这门课程的,核心,就是研究,机构,的结构分析，运动分析，以及对不同机构进行分析与设计。,机构的运动分析,制作：电子科技大学 范娜,通过上一章的学习，我们可以绘制机构的运动简图，并且能够计算出各种,机构的自由度,，能区分,级机构和,级机构。,3,2,1,4,铰链,4,杆机构,？,制作：电子科技大学 范娜,第三章 平面机构的运动分析,本章主要内容：,（,1,）掌握速度瞬心法作机构的速度分,析,;,（,2,）重点掌握矢量方程图解法作机构的速度及加速度分,析,;,本章的理论基础是,理论力学中的运动学,目的：是在已知机构尺寸和原动件运动规律的情况下，确定机构中其它构件上某些点的轨迹、位移、速度及加速度和某些构件的角位移、角速度及角加速度。,机构运动分析的方法,图解法,解析法,实验法,速度瞬心法,矢量方程图解法,形象直观地了解机构的某个位置的运动特性。,用计算机编程计算，精度高，但是不形象直观。,需要专门设备,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,1.,速度瞬心及其位置的确定,（,1,）速度瞬心的定义：,理论力,学可知，互作平面相对运动的两构件上的瞬时速度相等的重合点叫做两个构件的速度瞬心。,P,12,为两构件瞬时速度相等的重合,点,。,当,P,12,为绝对顺心时（速度为,0,）：,V,A2,=,21,|,P,12,A,|,目的,制作：电子科技大学 范娜,找到这个速度瞬心,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,1.,速度瞬心及其位置的确定,（,2,）速度瞬心的分类：,（,3,）机构速度瞬心的个数：,机构中每两个构件就有一个速度瞬心，故机构的速度,瞬心数,为：,绝对速度瞬心：瞬心处的绝对速度为,0,相对速度瞬心：瞬心处的绝对速度不为,0,制作：电子科技大学 范娜,N,包括机架的数目,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,1.,速度瞬心及其位置的确定,（,4,）各瞬心位置的确定方法：,1,）通过运动副直接相联两构件的瞬心位置确定,1,2,P,12,转动副相联,:,瞬心在转动副中心,1,2,P,12,移动副相联,:,瞬心在垂直于导路方向的无究远处,v,纯滚动高副相联：,接触点即为瞬心,既有滚动又有滑动的高副：瞬心在高副接触点处的公法线上,。（居多）,制作：电子科技大学 范娜,三心定理,:,三个彼此作平面平行运动的构件的,三个瞬心必位于同一直线上,。,实例分析,:,试确定平面四杆机构在图示位置时的全部瞬心的位置。,解,:1.,确定瞬心数目：机构瞬心数目为,:K,=6,瞬心,P,13,、,P,24,用三心定理来求,P,34,P,14,P,23,P,12,1,3,4,2,2,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,1.,速度瞬心及其位置的确定,（,4,）各瞬心位置的确定方法：,2,）不直接相联两构件的瞬心位置确定,2.,先确定通过运动副直接相连的,2,构件间的瞬心。,3.,在通过三心定理找到不直接相连的,2,构件的瞬心,制作：电子科技大学 范娜,三心定理,:,三个彼此作平面平行运动的构件的,三个瞬心必位于同一直线上,。,P,34,P,14,P,23,P,12,P,24,P,13,1,3,4,2,2,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,构件,1,是机架，,绝对瞬心：,P,13,、,P,12,、,P,14,相对瞬心：,P,23,、,P,24,、,P,34,瞬心,P,13,、,P,24,用三心定理来求,对于构件,1.2.3,来说，,P,12,、,P,23,和,P,13,、,必须在同一条直线上。,同理，对于构件,1.4.3,来说，,P,14,、,P,34,和,P,13,、,必须在同一条直线上。这样就求得了,P,13.,用相同的方法可以求得,P,24,制作：电子科技大学 范娜,1,）计算,瞬心数目,。,K=6,2,）按,构件数目,画出正,k,边形的,k,个顶点,，每个顶点代表一个构件，并按顺序 标注阿拉伯数字，,每两个顶点连线代表一个瞬心,。,3,）三个顶点连线构成的三角形的,三条边表示三瞬心共线,。,4,）利用两个三角形的公共边可找出未知瞬心。,多边形法求瞬心的步骤,1,2,3,4,P,12,P,14,P,34,P,13,P,24,1,2,3,4,P,12,P,23,P,34,P,13,P,24,P,14,P,23,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,正确找到瞬心防止遗漏瞬心,制作：电子科技大学 范娜,例,1,：求曲柄滑块机构的速度瞬心,P,14,3,2,1,4,P,12,P,34,P,13,P,24,1,2,3,4,P,23,解：瞬心数为：,K,N(N-1)/2,6,K=6,1.,作瞬心多边形（圆）,2.,直接观察求瞬心（以运动副相联）,3.,三心定律求瞬心（构件间没有构成运动副）,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,制作：电子科技大学 范娜,例,1,如图所示的平面四杆机构中,已知原动件,2,以角速度,2,等速度转动,现需确定机构在图示位置时从动件,4,的角速度,4,。,1,3,4,4,2,2,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,2.,利用速度瞬心法进行机构的速度分析,制作：电子科技大学 范娜,A,B,C,D,思考：速度与角速度的关系,V=,|,X,|,Vp24,V,2p24,=V,4p24,2,|,P,24,A,|,=,4,|,P,24,D,|,找到,P,24,的位置,例,1,如图所示的平面四杆机构中,已知原动件,2,以角速度,2,等速度转动,现需确定机构在图示位置时从动件,4,的角速度,4,。,P,34,P,14,P,23,P,12,P,24,P,13,1,3,4,4,2,2,解：,1,、确定机构瞬心,2,、已知构件,2,的角速度，求构件,4,，则应从,2,构件和,4,的速度瞬心求解：,P,24,为构件,2,和,4,的等速重合点,故,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,2.,利用速度瞬心法进行机构的速度分析,3,、确定,4,的方向（顺时针）,对构件,2,而言的,V,P,24,对构件,4,而言的,V,P,24,制作：电子科技大学 范娜,A,B,C,D,P,34,P,14,P,23,P,12,P,24,P,13,1,3,4,4,2,2,且等于该两构件,绝对瞬心至其相对瞬心距离的反比,原动件,2,与从动件,4,的瞬时速度之比称为机构传动比,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,2.,利用速度瞬心法进行机构的速度分析,传动比：,方向相同或相反,制作：电子科技大学 范娜,P,23,P,24,P,12,P,14,P,34,例,2,、如图所示的带有一移动副的平面四杆机构中,已知原动件,2,以角速度,2,等速度转动,现需确定机构在图示位置时从动件,4,的速度,v,4,。,解：,1.,确定机构瞬心如图所示,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,2,3,4,2,v,2,1,2.,P,24,为构件,2,和,4,的速度重合点,通过,2,构件可以求得,V,p24,；,对,4,构件而言，,P,24,也是构件,4,上的点，且构件,4,做移动运动，所以其上的每个点的速度恒定，即,V,p24,就是,V,4,。,3.,确定速度的方向,（,方向与,P,12,P,24,垂直，指向与,2,一致）,瞬心多边形,制作：电子科技大学 范娜,例,3,：,如图所示凸轮机构，设已知各构件尺寸和凸轮的角速度,w,2,，求从动件,3,的速度,v,3,。,n,P,12,P,23,n,P,13,解：,1.,确定瞬心。,2.,确定构件,2,和,3,的相对瞬心,P,23,。,通过构,件,2,可以求得,Vp,23,；对于构件,3,作移动运动，其上的每个点的速度相同，所以,V,3,=Vp,23,2,2,3,K,1,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,P,13,1,2,3,瞬心多边形,制作：电子科技大学 范娜,解：,1.,确定瞬心：,K=N(N-1)/2=6,2.,已知,1,构件求,3,构件，通过,P,13,求解,V,3,=V,p13,=,1,L,P13P14,（方向垂直于,P,13,P,14,，指向与,w,1,一致）,3.,已知,3,构件，求,2,构件，通过,P,23,求解,V,P23,=V,3,=,1,L,P13P14,(,对于,3,构件而言）,V,P23,=,2,L,P23P24,（对,2,构件而言）,L,P23P24,=L,P13P14,P,14,P,23,P,34,+,P,12,+,P,13,P,24,2,V,P13,V,P23,瞬心多边形,例,4,：图示正切机构。构件,1,为原动件，已知,1,。试求机构的全部瞬心，并用瞬心法求出构件,3,的速度,V,3,；构件,2,的角速度,2,；,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,所以：,2,=,1,（逆时针）,构成移动副的两个构件,(1,、,2),没有相对转动,总 结,瞬心法优点,:,速度分析比较简单。,瞬心法缺点：不适用多杆机构；如瞬心点落在纸外，求解不便；,速度瞬心法只限于对速度进行分析,不能分析机构的加速度,；精度不高。,3.2,用速度瞬心法作机构的速度分析,制作：电子科技大学 范娜,