机械原理3机构运动分析

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1、第三章平面机构的运动分析§3－1机构运动分析的目的与方法§3－2速度瞬心及其在机构速度分析中的应用§3－3用矢量方程图解法作机构速度和加速度分析§3－4综合运用瞬心法和矢量方程图解法对复杂机构进行速度分析§3－5用解析法作机构的运动分析作者：潘存云教授ACBED§3－1机构运动分析的目的与方法设计任何新的机械，都必须进行运动分析工作。以确定机械是否满足工作要求。1.位置分析研究内容：位置分析、速度分析和加速度分析。①确定机构的位置（位形），绘制机构位置图。②确定构件的运动空间，判断是否发生干涉。③确定构件(活塞)行程，找出上下极限位置。从动构

2、件点的轨迹构件位置速度加速度原动件的运动规律内涵：④确定点的轨迹（连杆曲线），如鹤式吊。HEHD2.速度分析①通过分析，了解从动件的速度变化规律是否满足工作要求。如牛头刨②为加速度分析作准备。3.加速度分析的目的是为确定惯性力作准备。方法：图解法－简单、直观、精度低、求系列位置时繁琐。解析法－正好与以上相反。实验法－试凑法，配合连杆曲线图册，用于解决实现预定轨迹问题。作者：潘存云教授12A2(A1)B2(B1)§3－2速度瞬心及其在机构速度分析中的应用机构速度分析的图解法有：速度瞬心法、相对运动法、线图法。瞬心法:适合于简单机构的运动分析。1

3、.速度瞬心及其位置的确定绝对瞬心－重合点绝对速度为零。P21相对瞬心－重合点绝对速度不为零。VA2A1VB2B1Vp2=Vp1≠0Vp2=Vp1=0两个作平面运动构件上速度相同的一对重合点，在某一瞬时两构件相对于该点作相对转动，该点称瞬时速度中心。求法？1)速度瞬心的定义速度瞬心特点：①该点涉及两个构件。2）瞬心数目∵每两个构件就有一个瞬心∴根据排列组合有P12P23P13构件数4568瞬心数6101528123若机构中有N个构件，则K＝N(N-1)/2②绝对速度相同，相对速度为零。③相对回转中心。121212tt123）机构瞬心位置的确定1

4、.直接观察法适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。nnP12P12P12∞2.三心定律（定理）V12定义：三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。注意：此法特别适用于两构件不通过运动副直接相联的场合。3214举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。∞P14P12P34P13P24P23解：瞬心数为：瞬心位置：1.直接观察求瞬心2.三心定律求瞬心K＝N(N-1)/2＝6N=4ω11232.速度瞬心在机构速度分析中的应用1)求线速度已知凸轮转速ω1，求推杆的速度。P23∞解：①直接观察求瞬心P13、P23。V2③求瞬心P12的

5、速度。P13②根据三心定律和公法线n－n求瞬心的位置P12。nnP12V2＝VP12＝μlP13P12·ω1长度P13P12直接从图上量取。P24P13作者：潘存云教授ω22)求角速度解：①瞬心数为6个②直接观察能求出4个余下的2个用三心定律求出。③求瞬心P24的速度。a)铰链机构已知构件2的转速ω2，求构件4的角速度ω4。方向:与ω2相同。相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧，两构件转向相同VP242341ω4P12P23P34P14VP24＝μlP24P12·ω2VP24＝μlP24P14·ω4ω4＝ω2·P24P12/P24P14312b)高

6、副机构已知构件2的转速ω2，求构件3的角速度ω3。ω2解:用三心定律求出P23。求瞬心P23的速度:P12P13方向:与ω2相反。VP23相对瞬心位于两绝对瞬心之间，两构件转向相反。nnP23ω3VP23＝μlP23P12·ω2VP23＝μlP23P13·ω3∴ω3＝ω2·P13P23/P12P23312P23P13P123)求传动比定义：两构件角速度之比传动比。结论:①两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对瞬心的距离之反比。②角速度的方向为：相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧时，两构件转向相同。相对瞬心位于两绝对瞬心之间时，两构件转向相反。ω2ω

7、3ω3/ω2＝P12P23/P13P234)用瞬心法解题步骤①绘制机构运动简图；②求瞬心的位置；③求出相对瞬心的速度;瞬心法的优缺点：①适合于求简单机构的速度，机构复杂时因瞬心数急剧增加而求解过程复杂。②有时瞬心点落在纸面外。③仅适于求速度V,使应用有一定局限性。④求构件绝对速度V或角速度ω。§3－3用矢量方程图解法作机构速度和加速度分析1.基本原理和作法注意：1）一个矢量具有大小和方向两个参数；2）一个矢量方程可以求解两个未知参数。设有矢量方程：D＝A+B+CDABCD＝A+B+C大小：？√√√方向：？√√√矢量方程图解法的理论依据：运动合

8、成原理（《理论力学》）（1）同一构件上两点速度和加速度之间的关系1)速度之间的关系选速度比例尺μv（m/s/mm）在任意点p作图使VA＝μvpa，ab同理有：VC＝