平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析.ppt

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1、第一節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法第二節(jié)用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析第三節(jié)用矢量方程解析法作機(jī)構(gòu)速度和加速度分析第五節(jié)用解析法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析是在機(jī)構(gòu)初步綜合完成以后，為考察機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能或優(yōu)化機(jī)構(gòu)參數(shù)而進(jìn)行的，也為研究機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能提供必要的依據(jù)。2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法2.1研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法所謂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，就是對(duì)機(jī)構(gòu)的位移、速度和加速度進(jìn)行分析。（不考慮機(jī)構(gòu)外力及構(gòu)件的彈性變形等的影響）主要研究在已知原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的條件下，分析機(jī)構(gòu)中其余構(gòu)件上各點(diǎn)的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和

2、角加速度。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析1、位移（包括軌跡）分析2、速度分析3、加速度分析1、位移（包括軌跡）分析通過位移（包括軌跡）分析：可以確定某些構(gòu)件運(yùn)動(dòng)所需的空間或判斷它們運(yùn)動(dòng)時(shí)是否發(fā)生相互干涉；可以確定從動(dòng)件的行程;考查構(gòu)件或構(gòu)件上某點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定位置變化的要求。ACBEDHDHE例如：V型發(fā)動(dòng)機(jī)（為了確定活塞的行程，就必須知道活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的極限位置為了確定機(jī)殼的外廓尺寸，就必須指導(dǎo)機(jī)構(gòu)中外端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所需要的運(yùn)動(dòng)空間范圍等。）2、速度分析通過速度分析：可以確定機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件的速度變化是否滿足工作要求。例如：牛頭刨床，要求工作行程中的速度接近等速，空行程時(shí)希望快速返回

3、。速度分析是機(jī)構(gòu)加速度分析和受力分析的基礎(chǔ)。若功率已知，通過速度分析可以了解受力情況。P=Fv3、加速度分析通過加速度分析：可以確定各構(gòu)件及構(gòu)件上某些點(diǎn)的加速度，了解機(jī)構(gòu)加速度的變化規(guī)律。這是計(jì)算慣性力和研究機(jī)械動(dòng)力性能不可缺少的前提條件。在高速機(jī)械中，要對(duì)其動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)等力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算，這些都與動(dòng)載荷和慣性力的大小和變化有關(guān)。所以，對(duì)高速機(jī)械加速度分析不能忽略。平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法圖解法：形象直觀，對(duì)構(gòu)件少的簡(jiǎn)單的平面機(jī)構(gòu)，用圖解法比較簡(jiǎn)單，但精度不高，且當(dāng)對(duì)機(jī)構(gòu)一系列位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，需要反復(fù)作圖，很煩瑣。解析法：直接用機(jī)構(gòu)已知參數(shù)和應(yīng)求的未知量建

4、立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，獲得精確的計(jì)算結(jié)果。實(shí)驗(yàn)法：試湊法，配合連桿曲線圖冊(cè)，用于解決實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡問題。2.2用速度瞬心法對(duì)平面機(jī)構(gòu)作速度分析速度瞬心法用于對(duì)構(gòu)件數(shù)目少的機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、平面四桿機(jī)構(gòu)等）進(jìn)行速度分析，既直觀又簡(jiǎn)便。2.2.1速度瞬心的概念及機(jī)構(gòu)中速度瞬心的數(shù)目1、速度瞬心當(dāng)兩構(gòu)件作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任一瞬時(shí)，都可以認(rèn)為它們是繞某一點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，該點(diǎn)稱為瞬時(shí)速度中心，簡(jiǎn)稱瞬心，以p12（或P21）表示。兩構(gòu)件在其瞬心處沒有相對(duì)速度。12A2(A1)B2(B1)P21VA2A1VB2B1·瞬心的定義：互相作平面運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上，瞬時(shí)相對(duì)速度為零的

5、點(diǎn)。或者說，瞬時(shí)絕對(duì)速度相等的重合點(diǎn)（即等速重合點(diǎn)）。若絕對(duì)速度等于零的瞬心，稱為絕對(duì)瞬心，即兩構(gòu)件之一是靜止的；絕對(duì)速度不等于零的瞬心稱為相對(duì)瞬心，即兩構(gòu)件都是運(yùn)動(dòng)的。瞬心Pij表示構(gòu)件i與構(gòu)件j的瞬心。相對(duì)速度瞬心：兩構(gòu)件都是運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度瞬心：兩構(gòu)件之一是靜止的相對(duì)速度為零的重合點(diǎn)；絕對(duì)速度相同的重合點(diǎn)。2、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目因?yàn)槊績(jī)蓚€(gè)構(gòu)件就有一個(gè)瞬心，所以由N個(gè)構(gòu)件（含機(jī)架）組成的機(jī)構(gòu)，總的瞬心數(shù)K為k=N(N-1)/2N----機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件（含機(jī)架）數(shù)。構(gòu)件數(shù)4568瞬心數(shù)61015282.2.2速度瞬心的求法1、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定（一）通過運(yùn)動(dòng)副直接

6、相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心1．以轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件，其瞬心的位置可直接由定義確定：轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心即為其瞬心;2.以移動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件:瞬心應(yīng)位于垂直于移動(dòng)副導(dǎo)路方向的無窮遠(yuǎn)處;3．以平面高副聯(lián)接的兩構(gòu)件:如果高副兩元素之間為純滾動(dòng)，則兩高副元素的接觸點(diǎn)即為兩構(gòu)件的瞬心；如果高副兩元素之間既作相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)，則兩構(gòu)件的瞬心位于高副兩元素在接觸點(diǎn)處的公法線上。具體在法線的哪一點(diǎn)，須根據(jù)其它條件再作具體分析確定。（二）不直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心三心定理：作平面平行運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，且位于同一直線上。證明如下:假設(shè)構(gòu)件3固定，構(gòu)件1、2分別繞轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B回轉(zhuǎn)，構(gòu)件

7、1、2不組成運(yùn)動(dòng)副，它們間作非直接接觸的平面運(yùn)動(dòng)。三構(gòu)件有三個(gè)瞬心即P13、P23、P12，其中P13、P23為絕對(duì)瞬心，位于轉(zhuǎn)動(dòng)副中心；證明構(gòu)件1、2的相對(duì)瞬心P12與P13、P23在一條支線上。反證法：假設(shè)瞬心P12不在P13與P23的連線上，而在圖中任一點(diǎn)K上，則構(gòu)件1、2在點(diǎn)K的速度vK1vK2的速度方向，必須分別垂直于P13K、P23K，可見構(gòu)件vK1vK2的速度方向不同。由定義，瞬心P12應(yīng)是構(gòu)件1和2上的絕對(duì)速度相同（大小相等、方向相同）的等速重合點(diǎn)，故瞬心P12必不在K點(diǎn)。只有當(dāng)P12位于P13、P23的連線上時(shí)，構(gòu)件1及2的重合點(diǎn)的速度方向才能

8、一致，故P12與P13,