机械原理教案.ppt

1、介绍3平面机构的运动解析、3.1概要、3.3平面机构的运动解析的解析方法、3.2平面机构的运动解析的解析方法、解要素的运动规则的解析方法和解析方法。 利用瞬心法重点把握构件的速度，采用相对运动原理图解构件的速度和加速度。 已知复矢量和基本棒群的解析等解析法。 建议，chapter3kinematicationanalysisofplanarmechanisms，3.1的概要，机构的运动分析，基于确定运动机构的运动的概略图和给定的原动机的运动规则，在该机构中指定的构件上的点的位移、轨迹、速度和加速度、加速度(1)曲柄杆机构(2)曲柄滑块机构图3.1F01简要示出了两个基本机构(1)、(2)的运动

2、状况。、(1)曲柄杆机构和三维动画、(1)曲柄杆机构和二维动画、(2)曲柄滑块机构和二维动画、图3.1F02两个基本机构1、2、的特征是，机构已知的尺寸参数和运动参数和未知的运动变量介绍解析法、常用的速度瞬心法和相对运动法。 另外，3.2平面机构运动分析的示意性解法，图3.2F01中所示的两个构件1、2发生平面运动，任何瞬间的相对运动都可以视为以平面上的某个点为中心的相对旋转，这点被称为它们的速度瞬间中心，仅称为瞬间中心，用P12表示。 1 .速度瞬心及其求出方法，图3.2F01两部件瞬心的位置，3.2.1速度瞬心法，瞬心是两部件中相对速度为零的点，或者两部件中速度相等的点。 如果这个瞬间绝对

3、速度为零的话，就称为绝对瞬间心。 如果不是零，就叫相对瞬间心。 因为、每两个部件都有一个瞬间中心，所以，对由n个部件构成的机构来说，从排列组合的知识开始，该瞬间中心的总数k，喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓地连接，由(b )移动副连接的两个部件在平面的任何点，两个部件相对移动的速度方向都与移动副引导路平行，因此P12一定位于无限远。 (a )在通过旋转副连结的两部件中，如图3-1a所示，该瞬间中心处于旋转副的中心。 另外，图3-1的运动副瞬间心的位置，(1)经由运动副直接连接的两部件的瞬间心的位置，(c )平面高副连接的两部件，如图3-1c所示，如果高副两要素间为纯转动(12为相对转动的角速度)，则两要素的接

4、触点m为瞬间心P12。 (c )纯转高副，图3-1运动副瞬间心的位置，(d )高副两要素间存在相对转动和相对转动时(V12为相对转动速度)，瞬间心P12一定位于高副过接触点的公法线n-n上，如图3-1d所示，具体的位置需要根据其他条件来决定。 图3-1运动副瞬心的位置：(2)未被运动副直接连接的两个部件的瞬心的位置，三心定理是指，相互在平面上进行相对运动的三个部件的瞬心必定位于同一直线上。 现在证明了以下的情况：没有直接被运动副连接的两部件的瞬间心的位置是由三心定理决定的。图3-2瞬心的位置和三心定理，2 .速度瞬心的应用，解： P24是相对速度瞬心，即部件2、4上有相同速度的重叠点，因此，(

5、1)铰链四轴机构，如图3-3所示，有标尺l (单位为m/mm )的铰链四轴机构，原动机2是角速度2 喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓青蛙6另外，图3-3铰链四轴机构，P24、P13具有2 P12P24 l=4 P14P24 l，P14，p4，P23，P12，4=2 P12P24/P14P24 (3-2)，(2)曲柄滑块机构，如图3-4所示另外，图3-4曲柄滑块机构，解：如图所示求出构件2、4的相对瞬间心P24时，因为P24是该两构件的速度相等的点，所以有构件4的运动方向、瞬间心P24的速度方向、水平左方向。 v4=vp24=2p24L，(3)正弦机构如图3-5所示，是比例尺为l的正弦机构，如果知道原动机1

6、的角速度为1，则求出在图示位置的从动件3的移动速度V3。 另外，图3-5正弦机构，解：在图像求出部件1、3的相对瞬间P13时，因为P13是该两部件的速度相等的点，所以作为部件3的运动方向的瞬间P13的速度方向垂直上升。 如果将V3=VP13=1 P14P13 L、(4)凸轮机构，解：过高的副要素的接触点k设为其公共线n-n，则该公共线n-n和瞬心线P12P13的交点成为部件2和3的相对瞬心P23。 因为部件2、3在P23速度相等，所以如果知道原动机2的角速度是2，则求出图示位置的从动件3的移动速度V3。 部件3运动方向，即瞬间心P23的速度方向，垂直向上。 求出V3=VP23=2 P12 P2

7、3 l，3.2.2相对运动图案解法、曲柄1的角速度1和角加速度1、图示位置处的连杆2的角速度2、角加速度2和其上点c和e的速度和加速度、以及构件3的角速度3和角加速度3。 1、同一部件上两点间的速度和加速度的求出方法、图3-7的铰链四轴机构在图3-7(a )中表示铰链四轴机构，比例尺为L。 另外，VC=v pc (方向： pc ) VCB=v bc (方向： bc )、VC=VB VCB (3-7)、方向CD AB CB的大小？ lAB1？ 决定了部件的速度和角速度，喀嚓喀嚓喀嚓地CDceabbe53348； 尺寸？ vpc？ 1 PS？ 如果获得点c的速度VC，则可以根据速度的合成原理获得点

8、e的速度VE。 VE=VC VEC=VB VEB，p，b，c，e，图3-7的铰链四轴机构，同样地得到的部件3的角速度3，连杆2的角速度2的大小，2=VCB/lCB=v bc/lCB， 3=VC/lCD=v pc/lCD，p，b，c，e，b，图3-7的铰链四轴机构，(2)决定部件的加速度和角加速度，anC atC=anB atB anCB atCB方向： cdCD baab cbCB (lAB21 lAB1 V 2CB/lCB？ 喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓地653 pbebebpcecec53348； 尺寸： a pb 22 lBE？ a pc 22 lCE？ 喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓

9、喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓。 喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓653，p，b，c，p，e，c，b，b，c，e，c，e，c，图3-7曲柄杆机构和二维动画， 2 .两部件的重合点间的速度和加速度的求法，、p、e、c、b、c、c、e、e、c、另外，已知导杆1的角速度1，求出图示位置上的连杆2的角速度2、角加速度2和部件3的角速度3和角加速度3。 VC3=VC2=VC1 VC2C1方向：CD CA AB (3-9)尺寸： 1 l AC？ 喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓

10、喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓653 VC2C1沿着1是90ABCdCD (3- 10 )的大小： 21VC2C1？ v2 C2 /液晶屏？p，c 1，k，c3，c3，图3-8曲柄引导机构，两部件的重叠点间的速度和加速度的求出方法的全过程，p，c 1，k，c3，c3，图3-8曲柄引导机构在本节中，以铰链四轴机构为例，介绍了多向量法，3.3.1机构运动分析的多向量法多为、平面连杆机构运动分析的分析法，例如，基本棒组法、矩阵法、多向量法、棒长约束法等。 本章仅介绍复向量法。 以平面六轴机构为例，进一步展示复向量法的应用。 在、图3-9所示铰链四轴机构中，已知杆长分别为l1、l2、l3、l4，原动机1的正转角及正

11、转角速度分别为1、1 . 求出图3-9铰链四轴机构、连杆2和操纵杆3的角位移2、3、角速度2、3及角加速度2、3 . 1、铰链四轴机构的多向量法分析，将铰链四轴机构ABCD视为向量封闭多边形，如图3-9所示，该机构的向量封闭方程式求、角位移，方程式的实部和虚部分别必须相等，即，、上式展开如果2=arctan (b3sin3 )/(a3cos3 ) (3- 15 )，则部件2角位移2在上式中代入半角式，得到与tan (0.5 3 )有关的一维二次式，3是3=2arctan b (a2 B2-C2 )1/2/(2)求出角速度，对位置方程式求出1次微分系数的速度方程式乘以、式(3-16 )，用Eul

12、er式展开式，取得实部的杆3的角速度3，同样地得到连杆2的角速度2，求出的角速度为正时表示逆时针方向，为负时对位置方程式对时间求出二次导数的速度方程式乘以式(3-19 )的两边，按照Euler式展开上式，取实部，得到操纵杆3的角加速度3，、同样地，得到2，角加速度的正、负值表示角速度的变化倾向，角加速度和角速度为该情况下2. RRPRRPP六轴机构的复矢量法分析、图3-14 RRPRRPP六轴机构的二维动画，在图3.3F01所示的机构中，设杆1为有源子，杆5为无源子，杆3的摆动角为，杆3的折射角为， 0.5=/2。 杆5的位移为S5，行程为H5=r3(1-cos )。、S1表示杆3上O3A的长

13、度，由杆1、2、3和6构成的导杆机构的位置方程式及其解、S1分别对位置方程式求出与相关的一次微分系数，类别速度方程式和类别速度VL23、L3分别对、速度方程式求出与相关的一次微分系数类别加速度aL23、L3分别对、加速度方程式求出与相关的一次微分系数，类别加速度的一次变化率qL23、jL3分别对加速度方程式求出与相关的二次微分系数，类别加速度的二次变化率qL23、jL3分别为、杆3、 在由6构成机构中，从动件5相对于杆5的位移S5和滑块4的位移S5分别是s5=r3 r3sin( -)s45=r3cos( -)、vl5=ds5/d=r3cos (-) vl45=ds45 /。 相对于d、杆5的滑块4的类似速度VL45=dS45/d分别为， 从动件5类加速度aL5=d2S5/d2，滑块4相对于杆5的类加速度aL45=d2S45/d2分别是D2 S5/d2=-r3sin (-) d2s 45/d2=-r3cos (-)，是从动件