《機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析》PPT課件

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1、第3章機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4.機(jī)構(gòu)的等效變換輪系的運(yùn)動(dòng)分析在齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)束后進(jìn)行。求解方法：圖解法和解析法，主要是解析法。應(yīng)用圖解法建立幾何模型，應(yīng)用解析法建立數(shù)學(xué)模型，并與計(jì)算機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。本章主要內(nèi)容：1.三心定理及其應(yīng)用（圖解法）2.機(jī)構(gòu)的可動(dòng)性分析3.平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析（解析法）運(yùn)動(dòng)分析的基本任務(wù)：根據(jù)機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)Φ，），求解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。3.1三心定理3.1.1速度瞬心◆絕對(duì)瞬心:指絕對(duì)速度為零的瞬心。Vp2=Vp1=0◆相對(duì)瞬心:指絕對(duì)速度不為零的瞬心。Vp2=Vp1≠0◆瞬心的表示1.速度瞬心(瞬心

2、):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)等速重合點(diǎn)。構(gòu)件i和j的瞬心用Pij表示瞬心的特點(diǎn)：①該點(diǎn)涉及兩個(gè)構(gòu)件；②絕對(duì)速度相同，相對(duì)速度為零；③相對(duì)回轉(zhuǎn)中心。兩構(gòu)件間某點(diǎn)的相對(duì)速度：vA21=×P21A22.瞬心數(shù)目：每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件有一個(gè)瞬心，根據(jù)排列組合，若機(jī)構(gòu)中有N個(gè)構(gòu)件，則瞬心數(shù)為：K＝N(N-1)/2（個(gè)）；機(jī)構(gòu)有且只有一個(gè)固定構(gòu)件，絕對(duì)瞬心有N-1個(gè)3、機(jī)構(gòu)瞬心位置的確定1)、直接觀察法（兩構(gòu)件以運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)）。適用于求通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置，如圖所示。其中，構(gòu)件i、j的瞬

3、心表示為Pij。構(gòu)件數(shù)4568瞬心數(shù)目6101528轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接兩構(gòu)件的瞬心在轉(zhuǎn)動(dòng)副中心。若為純滾動(dòng),接觸點(diǎn)即為瞬心；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。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(wú)究遠(yuǎn)處。設(shè)三個(gè)物體1,2,3間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)以構(gòu)件1作為參考系，瞬心P21和P31已知。尋找P23位置。設(shè)在K點(diǎn)由定義：vp23=vp32按矢量相等的概念：大小相等，方向相同123P31P21KvK31vK21由圖可以看出，若要Ｖｐ23=Ｖｐ32,在目前位置是不可能達(dá)到的.若要完全相等,P23必須在P21P32直線上。3.1.

4、2三心定律（兩構(gòu)件間沒(méi)有構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副）三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，且它們位于同一條直線上。三心定律特別適用于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場(chǎng)合。證明:3.1.3三心定理在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用一、平面連桿機(jī)構(gòu)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。機(jī)構(gòu)瞬心數(shù)目為:K=6瞬心P13、P24必須采用三心定理來(lái)求四個(gè)鉸鏈點(diǎn)分別為相鄰桿的四個(gè)瞬心P12、P14、P23、P34P12P13P14P34P24P23134ω4ω22P14、P12、P24在一條直線上；P34、P23、P24在一條直線上兩條直線的交點(diǎn)就是P24所在點(diǎn)。同理，可以

5、求出P13的位置可以求出桿2、桿3角速度的大小和轉(zhuǎn)向如下：二、平面高副機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)）ω112nKP01P120nP02→∞凸輪機(jī)構(gòu)由三個(gè)構(gòu)件組成，共有3個(gè)瞬心P01、P02、P12P01為凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈點(diǎn)，P02在垂直于導(dǎo)路的無(wú)窮遠(yuǎn)處根據(jù)三心定理，P12應(yīng)在P01、P02形成的直線上過(guò)高副接觸點(diǎn)作公法線n-n，與P01、P02連線的交點(diǎn)即是P123.2機(jī)構(gòu)的可動(dòng)性分析利用三心定理討論在機(jī)構(gòu)自由度F≥1的機(jī)構(gòu)不能動(dòng)和過(guò)約束機(jī)構(gòu)能動(dòng)的條件F≥1機(jī)構(gòu)不能動(dòng)是指在某一位置不能動(dòng),形成死點(diǎn)。過(guò)約束機(jī)構(gòu)能動(dòng)，說(shuō)明出現(xiàn)了虛約束，就要把虛約束找

6、出來(lái)3.2.1死點(diǎn)P12、P02P03、P13P23P01BACD1230ω1P03P12P23P011230ACDBω1P34、P03、P13P24、P02、P12P01P14P04P23ω1ω4判斷死點(diǎn)位置1234ABCDE0P02P13死點(diǎn)：主動(dòng)件不能輸入運(yùn)動(dòng)的位置原因：出現(xiàn)了瞬心共點(diǎn)的情況；非連架桿與主動(dòng)鏈構(gòu)件的瞬心重合。死點(diǎn)的條件：機(jī)構(gòu)的任一從動(dòng)構(gòu)件與主動(dòng)鏈各構(gòu)件的所有相對(duì)速度瞬心相重合。平面Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)：當(dāng)從動(dòng)二桿組成一直線時(shí)，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)。例：飛機(jī)起落架，在圖示位置即處于死點(diǎn)位置，保證飛機(jī)在滑行過(guò)程的穩(wěn)定。012

7、3P01P03、P13P23P12、P02飛機(jī)起落架動(dòng)畫(huà)以上三個(gè)機(jī)構(gòu)在圖示位置均不能動(dòng)，處在死點(diǎn)位置。利用瞬心原理可以比較方便的對(duì)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)進(jìn)行判定。桿組中的任一構(gòu)件與主動(dòng)鏈的兩個(gè)瞬心相重合，即是死點(diǎn)位置。含多個(gè)桿組的機(jī)構(gòu)：只要有一個(gè)桿組不能動(dòng)，整個(gè)機(jī)構(gòu)即不能動(dòng)，只需對(duì)桿組進(jìn)行判定即可。P05、P15P01P35P03、P13P34P04、P14P12、P02012345P02、P12P05、P15P35P23P24P01P45P25012345機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)與主動(dòng)件有關(guān)，改變主動(dòng)件其死點(diǎn)位置將發(fā)生改變。僅含一個(gè)基本桿組的機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)

8、判定：3.2.2機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件1、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件曲柄：能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿：只能在一定范圍內(nèi)搖動(dòng)的連架桿；周轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；擺轉(zhuǎn)副：不能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。ABCD連架桿連架桿連桿★曲柄搖桿機(jī)構(gòu)★雙曲柄機(jī)構(gòu)★雙搖桿