机械原理-第3章-瞬心法和相对运动图解法课件.ppt
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- 机械 原理 心法 相对 运动 图解法 课件
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1、第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析机构运动分析的目的及方法机构运动分析的目的及方法用速度瞬心法作机构的速度分析用速度瞬心法作机构的速度分析用矢量方程图解法作机构的运动分析用矢量方程图解法作机构的运动分析已知:已知:机构中各构件的长度尺寸及原动件的运动规律机构中各构件的长度尺寸及原动件的运动规律确定:确定:从动件中各构件和其上各点的位移从动件中各构件和其上各点的位移速度速度加速度加速度 检验机构中各构件或点运动情况是否满足要求检验机构中各构件或点运动情况是否满足要求 为后续设计提供必要的原始参数为后续设计提供必要的原始参数3-1 机构运动分析的任务、目的和方法机构运动分析的任务、
2、目的和方法3)机构运动分析的方法:)机构运动分析的方法:速度瞬心法矢量方程图解法2)机构运动分析的目的:)机构运动分析的目的:1)机构运动分析的任务:)机构运动分析的任务:图解法解析法12A2(A1)B2(B1)VA2A1VB2B121P123-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析一、一、速度瞬心的概念速度瞬心的概念两构件(刚体)作平面相对运动时,在任意瞬时,都可以认为它们绕一重合点(P12)作相对转动。该瞬时的相对回转中心,即等速重合点速度瞬心瞬心两构件在瞬心处相对速度为0,绝对速度相等 同速点;同速点;该点的绝对速度为0(构件之一固定)绝对瞬心,绝对瞬心,否则是相对瞬心
3、相对瞬心Pij 表示构件 i、j 之间的瞬心速度瞬心具有瞬时性,不同时刻其位置可能不同速度瞬心具有瞬时性,不同时刻其位置可能不同3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析二、二、速度瞬心的数目速度瞬心的数目2)(INNKN:机构中构件的数目:机构中构件的数目(包括机架)(包括机架)注意机架的编号问题,不能重复编号3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析三、三、速度瞬心的位置速度瞬心的位置(1)直接观察法)直接观察法(定义法)(定义法)-用于直接成副的两构件用于直接成副的两构件P1212转动副转动副12移动副移动副12nn平面高副平面高副A纯滚动:纯滚动:A
4、点点滚动滚动+滑动:滑动:n-n线线12P3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析三、三、速度瞬心的位置速度瞬心的位置(1)直接观察法)直接观察法(定义法)(定义法)-用于直接成副的两构件用于直接成副的两构件(2)三心定理)三心定理法法-用于不直接相连构件用于不直接相连构件三心定理:三心定理:作平面运动的作平面运动的三三个构件,共有个构件,共有三三个瞬心,它个瞬心,它们位于同们位于同一一 条直线上。条直线上。K123P12P13VK31VK21P23设设 同速点同速点P23不在直线不在直线P12 P13上上而是在而是在K点点显然显然 VK21 VK31(方向不一致)(方向不
5、一致)所以假定不成立。所以假定不成立。P23必在直线必在直线P12 P13上上32232)(INNK3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析1.铰链四杆机构铰链四杆机构已知:各杆长及已知:各杆长及 1 ,1。求:求:2,3。V EACBD1234 1 E62342)(INNKP14、P12、P23、P34位于铰链中心位于铰链中心P14P12P23P34用三心定理确定用三心定理确定P13、P24P13P24P14、P24、P34是绝对瞬心是绝对瞬心P12、P23、P13是相对瞬心是相对瞬心122421214112PPPPVP12241214121224121412PPPPPP
6、PPEPVE242V E 23-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析1.铰链四杆机构铰链四杆机构已知:各杆长及已知:各杆长及 1 ,1。求:求:2,3。V EACBD1234 1 E62342)(INNKP14、P12、P23、P34位于铰链中心位于铰链中心P14P12P23P34用三心定理确定用三心定理确定P13、P24P13P24P14、P24、P34是绝对瞬心是绝对瞬心P12、P23、P13是相对瞬心是相对瞬心12241214121224121412PPPPPPPP13341314131334131413PPPPPPPP同理EPVE242V E 2两构件的角速度之比等
7、于它们的两构件的角速度之比等于它们的绝绝对瞬心对瞬心被被相对瞬心相对瞬心所分线段的所分线段的反比反比内分时反向;外分时同向内分时反向;外分时同向关键:找出关键:找出已知运动已知运动构件和构件和待求运动待求运动构件的构件的相对瞬心相对瞬心和它们的和它们的绝对瞬心绝对瞬心 3122421214112PPPPVP3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析1.铰链四杆机构铰链四杆机构已知:各杆长及已知:各杆长及 1 ,1。求:求:2,3。V EACBD1234 1 E62342)(INNKP14、P12、P23、P34位于铰链中心位于铰链中心P14P12P23P34用三心定理确定用三
8、心定理确定P13、P24P13P24P14、P24、P34是绝对瞬心是绝对瞬心P12、P23、P13是相对瞬心是相对瞬心V E 2 3便于确定不直接成副的便于确定不直接成副的瞬心瞬心瞬心多边形瞬心多边形1234顶点顶点构件(编号)构件(编号)瞬心瞬心任意两个顶点连线;成副瞬心任意两个顶点连线;成副瞬心 实线,不成副瞬心实线,不成副瞬心虚线虚线任何构成任何构成三角形三角形的三条边所代表的的三条边所代表的三个瞬心三个瞬心位于位于同一直线同一直线上上3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析例例2 凸轮机构凸轮机构已知:凸轮的角速度已知:凸轮的角速度1,求从动件的移动速度求从动件的
9、移动速度V23 1231nn P12P23P1312131212PPVVP3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析例例3.曲柄滑块机构曲柄滑块机构已知:各杆长及已知:各杆长及 1 ,1 。求:求:2,V CP24 ABC131421P13P12P23P14P34812342 V C12241214121224121412PPPPPPPP1314113PPVVPC3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析瞬心法小结瞬心法小结1)瞬心法)瞬心法 仅适用于求解速度问题,不可用于加速度分析。仅适用于求解速度问题,不可用于加速度分析。2)瞬心法)瞬心法 适用于构件数
10、较少的机构的速度分析。适用于构件数较少的机构的速度分析。3)瞬心法每次只分析一个位置,对于机构整个运动循环的)瞬心法每次只分析一个位置,对于机构整个运动循环的速度分析,工作量很大。速度分析,工作量很大。其不足之处,由后续的矢量方程图解法和解析法来弥补其不足之处,由后续的矢量方程图解法和解析法来弥补3-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析练习练习 课后课后P44 3-4 用瞬心法求齿轮用瞬心法求齿轮1与与3的传动比的传动比1/31316133631PPPP解题关键解题关键:找出构件:找出构件1和构件和构件3的的相对瞬心相对瞬心P13和它们的和它们的绝绝对瞬心对瞬心P16、P3
11、6P16P36123456P12P23P13123465P24P13P15P25P26P35练习:练习:求图示六杆机构的速度瞬心。求图示六杆机构的速度瞬心。直接观察求瞬心直接观察求瞬心 三心定理求瞬心三心定理求瞬心P46P36123456P14P23P12P16 P56P45解解 瞬心数瞬心数N 6(6 5)2 15 作瞬心多边形作瞬心多边形P34 作业:作业:P44 3-3 a b c d 3-63-2 用速度瞬心法作机构速度分析用速度瞬心法作机构速度分析3-2 用矢量方程图解法作机构的运动分析用矢量方程图解法作机构的运动分析一、矢量方程图解法的基本原理及作图法一、矢量方程图解法的基本原理及
12、作图法1、基本原理、基本原理 相对运动原理相对运动原理AB 同一构件上两点间的运动关系同一构件上两点间的运动关系BAABvvvtBAnBAABAABaaaaaaB(B1B2)两构件重合点间的运动方程两构件重合点间的运动方程121212BBBBvvvkBBrBBBBaaaa121212121122BBkBBva3-2 用矢量方程图解法作机构的运动分析用矢量方程图解法作机构的运动分析一、矢量方程图解法的基本原理及作图法一、矢量方程图解法的基本原理及作图法1、基本原理、基本原理 相对运动原理相对运动原理2、作图方法、作图方法 图解矢量方程图解矢量方程 一个矢量有一个矢量有大小、方向大小、方向两个要素
13、两个要素图解图解一个矢量方程可以求出一个矢量方程可以求出两个两个未知要素(大小或方向)未知要素(大小或方向)CBA大小?方向A PB C CBA大小?方向?A PB C 3-2 用矢量方程图解法作机构的运动分析用矢量方程图解法作机构的运动分析二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度 1。求:求:vC,vE,aC,aE,2,3,2,3ACBED3214 1 1bpVBcVCVCB 1、绘制机构运动简图、绘制机构运动简图 2、速度分析、速度分析ABBlv1CBBCvvv大
14、小?方向 CD AB BC 取基点取基点p,按比例尺,按比例尺 v(m/s)/mm作速度图作速度图pcvvCbcvvCBBCCBlv2CDClv3方向判定:采用矢量平移矢量平移法3-2 用矢量方程图解法作机构的运动分析用矢量方程图解法作机构的运动分析二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度 1。求:求:vC,vE,aC,aE,2,3,2,3ACBED3214 1 1bPvBcvCvCB 1、绘制机构运动简图、绘制机构运动简图 2、速度分析、速度分析ECCEBBEvvv
15、vv大小?方向EBECevEpevvE对应边互相垂直 bce BCE 且字母顺序一致bce称为BCE 的速度影像当已知构件上两点的速度时,可以用速度影像原理求出该构件上任意一点的速度。例如求构件2和3上中点F和G点的速度vF、vGgGFf3-2 用矢量方程图解法作机构的运动分析用矢量方程图解法作机构的运动分析二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度 1。求:求:vC,vE,aC,aE,2,3,2,3ACBED3214 1 1bPvBcvCvCB 1、绘制机构运动简图、
16、绘制机构运动简图 2、速度分析、速度分析ECCEBBEvvvvv大小?方向EBECevEpevvE对应边互相垂直 bce BCE 且字母顺序一致bce称为BCE 的速度影像当已知构件上两点的速度时,可以用速度影像原理求出该构件上任意一点的速度。例如求构件2和3上中点F和G点的速度vF、vGgGFf速度分析小结:速度分析小结:1 1)每个矢量方程可以求解两个未知量)每个矢量方程可以求解两个未知量2 2)在速度图中,)在速度图中,p点称为极点,代表所有构件上绝对点称为极点,代表所有构件上绝对速度为零速度为零的的影像点影像点。3 3)由)由p点指向速度图上点指向速度图上任意点任意点的矢量均代表机构中
17、对应点的的矢量均代表机构中对应点的绝对速度绝对速度。4 4)除)除p p点之外,速度图上点之外,速度图上任意两点任意两点间的连线均代表机构中对应两点间间的连线均代表机构中对应两点间相对相对 速度速度,其指向与速度的角标相反(,其指向与速度的角标相反()。)。5 5)角速度角速度可用构件上任意两点之间的可用构件上任意两点之间的相对速度相对速度除于该两点之间的除于该两点之间的距离距离来求来求 得,得,方向的判定采用矢量平移法(将代表该相对速度的矢量平移到对应方向的判定采用矢量平移法(将代表该相对速度的矢量平移到对应 点上)。点上)。6)速度影像原理:速度影像原理:同一构件上各点在速度矢量图上构成的
18、多边形与其在机同一构件上各点在速度矢量图上构成的多边形与其在机 构图中对应点构成的多边形相似且角标字母绕行顺序相同。构图中对应点构成的多边形相似且角标字母绕行顺序相同。7 7)当)当同一构件同一构件已知两点速度求第三点速度时才能使用速度已知两点速度求第三点速度时才能使用速度影像影像原理原理bcvCB3-2 用矢量方程图解法作机构的运动分析用矢量方程图解法作机构的运动分析二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系二、同一构件上两点之间的速度和加速度关系已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度 1。求:求:vC,vE,aC,aE,2,3,2,33、加速
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