汽车机械基础第2版 教学课件 作者 卢晓春 主编02构件运动分析与动力分析.ppt

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1、第二章构件运动分析与动力分析汽车机械基础第二章构件运动分析与动力分析本章的教学目标：1）了解构件运动形式，掌握两种最常见的基本运动形式构件的速度、加速度计算。2）了解力和运动的关系及研究方法，掌握惯性力的概念、定轴转动刚体的动静法。3）掌握功和功率的计算，利用动能定理分析机构动力学特性。汽车机械基础第二章第二章构件运动分析与动力分析第一节刚体平面运动的基本知识第二节动静法第三节动能定理（功和功率）汽车机械基础第二章第一节刚体平面运动的基本知识一、刚体的平动二、刚体的定轴转动三、刚体的平面运动本章内容汽车机械基础第二章第一节刚体平面运动的基本知识一、刚体的平动1．平动的定义刚体在运动

2、的过程中，其上任一直线始终保持与原来的位置平行，这种运动称为刚体的平行移动，简称为平动。图2-1曲柄滑块机构图2-2车厢的运动汽车机械基础第二章曲线平动图2-3摆式输送机构一、刚体的平动汽车机械基础第二章2．刚体平动的运动特性即刚体平动时，在每一瞬时，刚体上各点的速度和加速度完全相同图2-4平动刚体一、刚体的平动汽车机械基础第二章二、刚体的定轴转动刚体运动过程中，其上（或其延伸部分）有一条直线始终固定不动，而这条直线以外的各点则绕此直线作圆周运动，称为刚体的定轴转动，简称刚体的转动。1．定轴转动的定义图2-5转动刚体汽车机械基础第二章2．刚体定轴转动的运动特性二、刚体的定轴转动刚体的

3、转动方程角速度角加速度图2-5转动刚体汽车机械基础第二章二、刚体的定轴转动3．定轴转动刚体上各点的速度和加速度点的运动方程点的速度和加速度汽车机械基础第二章例2-1某电机转子在起动过程中的转动方程为=t3，其中t以s计。以rad计。试计算电机转子在2s内转过的圈数和t=2s时转子的角速度、角加速度。解：由转动方程可得时转子在2s内转过的角度为转子在2s内转过的圈数为转子的角速度和角加速度为时二、刚体的定轴转动汽车机械基础第二章三、刚体的平面运动在运动过程中，刚体上任一点与某一固定平面的距离始终保持不变，称该刚体的运动为平面运动。例如汽车机械基础第二章刚体平面运动的运动方程三、刚体

4、的平面运动汽车机械基础第二章第二节动静法一、惯性力的概念二、动静法三、定轴转动刚体的动静法汽车机械基础第二章一、惯性力的概念第二节动静法当物体受到外力作用运动状态发生变化时，由于惯性的作用要保持原有的运动状态，运动物体也要对施力物体产生反作用力，这个反作用力称为运动物体的惯性力，用表示。汽车机械基础第二章第二节动静法二、动静法在质点运动的任一瞬时，作用于质点上的主动力、约束反力与虚加在质点上的惯性力，在形式上构成一个平衡力系，这就是质点的达朗贝尔原理。利用达朗贝尔原理可以将质点动力学问题形式上转化为静力平衡方程求解，这种方法称为动静法。汽车机械基础第二章第二节动静法三、定轴转动刚体的

5、动静法惯性力系向转动中心简化，得到一个惯性力和一个惯性力偶矩。且有汽车机械基础第二章从上述对刚体转动分析，可得如下几种情况：1）若转轴通过质心，且，则只需加惯性力偶矩。2）若转轴不通过质心，且刚体作匀速转动，则，此时只需加惯性力，其大小为，方向由o指向c。3）若转轴通过质心，且刚体作匀速转动，则，，此时无需加惯性力和惯性为偶。注：1）物体的质量中心简称质心，在均匀重力场内，质心和重心是重合的。2）若刚体内任一点的质量为，离转轴的距离为，则刚体的转动惯量。汽车机械基础第二章例2-2质量为m的飞轮，其质心与转轴之间的距离为，安装在AB轴的中点处，如图2-15所示。飞轮与轴一起以匀转速绕A

6、B轴线转动。已知：，;。求当飞轮质心转到最低位置时轴承的约束反力。第二节动静法汽车机械基础第二章第三节动能定理（功和功率）一、功和功率二、刚体的动能三、动能定理汽车机械基础第二章第三节动能定理（功和功率）一、功和功率1．功的概念作用于质点上的常力做功的定义为：力F在运动方向上的投影与质点在力的作用上所通过的位移的乘积。即图2-16直线运动中常力做功汽车机械基础第二章图2-17曲线运动中变力做功变力在某曲线路程上所做的功:汽车机械基础第二章2．几种常见力做功的计算方法。（1）重力的功汽车机械基础第二章2．几种常见力做功的计算方法。（2）弹性力的功汽车机械基础第二章（3）力矩的功若外力偶

7、矩为一常量，则有2．几种常见力做功的计算方法。汽车机械基础第二章2．几种常见力做功的计算方法。（4）内力的功设质点系内间距离为AB两质点A、B相互作用力为FA，内力的元功:当质点系内质点间距离AB可变化时，内力的元功不为零，内力的功不为零，使质点系动能发生改变。如汽车发动机汽缸内气体膨胀做功，使汽车的动能增加。汽车机械基础第二章3．功率一、功和功率力的功率:力矩或力偶矩的功率:转矩与功率、转速关系:汽车机械基础第二章第三节动能定理（功和功率）二、刚体的动能