机械原理 运动分析.ppt

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1、第3章平面机构的运动分析本章教学内容3.1机构运动分析的任务、目的和方法3.2用速度瞬心法作机构的速度分析3.3用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析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3.1.1机构运动分析的任务与目的是在已知机构尺寸和原动件运动规律的情况下，确定机构中其它构件上某些点的轨迹、位移、速度及加速度和某些构件的角位移、角速度及角加速度。3.1机构运动分析的任务、目的及方法①为了确定从动件的速度变化规律是否满足预定的工作要求。③为加速度分析作准备。●加速度分析的目的●速度分析的目的②为了确定机器所需要的功率。①为了确定从动件的加速度变化规律是否

2、满足预定的工作要求。②为了计算构件的惯性力、惯性力矩以及研究机械的动力性能。③为力分析作前期工作，构件的惯性力与其加速度成正比，惯性力矩与其角加速度成正比。（一）图解法（二）解析法（三）实验法速度瞬心法相对运动图解法(矢量方程图解法）复数法矩阵法矢量法3.1.2运动分析的方法形象直观，对平面机构较为简单。精度不高，对于分析一系列位置时较复杂建立机构中已知的尺寸参数、运动变量与未知的运动变量之间的数学解析式计算便捷，精度高但是不形象直观，计算量较大。试凑法，配合连杆曲线图册，用于解决实现预定轨迹问题3.2.1速度瞬心的定义两构件瞬时相对转动中心；或两个构件绝对速度相同的重合点；或两

3、个构件相对速度为零的重合点。12A2(A1)B2(B1)P21VA2A1VB2B1┌绝对瞬心(其中一刚体静止)└相对瞬心(两刚体均运动)3.2用速度瞬心作平面机构的速度分析3.2.2瞬心数目N＝n(n-1)/212ntt12n12P12→∞P123.2.3瞬心的求法（1）转动副：（2）移动副：可确定瞬心位置。P12所在线→●通过运动副直接相联的两个构件的瞬心可确定瞬心位置。（3）高副：可确定瞬心所在线。P13P231233三心定理：作平面运动的3个构件的3个瞬心在一条直线上。12P12●两构件不相联或高副瞬心的确切位置用三心定理确定。若既有滚动又有滑动,则瞬心在高副接触点处的

4、公法线上。若为纯滚动,接触点即为瞬心；两个构件用平面高副连接时的瞬心位置P12P1212n2121【例3-1】求曲柄滑块机构的速度瞬心。【解】1.瞬心数：N＝n(n-1)/2＝62.利用运动副求瞬心；3.三心定律求瞬心。P12P23P34→∞P141234P13P24P12P23P34→∞P141234P13P24技巧：瞬心多边形演示。2143123456123465P23P34∞P16∞P56P45P14P24P13P15P25P26P35【例3-2】求图示六杆机构的速度瞬心【解】：瞬心数为：K＝N(N-1)/2＝15K=151.作瞬心多边形圆2.直接观察求瞬心3.三心定律求瞬

5、心P12P46P36【例3-3】求凸轮机构的速度瞬心。【解】1.利用运动副求瞬心；2.三心定理求瞬心。132P13P23→∞P12P12所在线【例3-4】图示为铰链四杆机构的机构运动简图，长度比例尺为L(m/mm)，已知构件2的转速2，求构件4的角速度4。34122P13【解】1.求瞬心P12P23P34P14P24341222.求构件2在点P24的速度2P24=2(P12P24)L3.求构件4在点P24的速度4P24=4(P14P24)L4.求构件4的角速度2P24=4P24称为机构传动比等于该两构件绝对瞬心至其相对瞬心距离的反比P23P24P12P1

6、4→∞P34【例3-5】如图所示的带有一移动副的平面四杆机构中,已知原动件2以角速度w2等速度转动,现需确定机构在图示位置时从动件4的速度v4。解：确定机构瞬心如图所示234ω2v2【例3-6】如图所示凸轮机构，设已知各构件尺寸和凸轮的角速度w2，求从动件3的速度v3。nP12P23nP13→∞解：确定构件2和3的相对瞬心P23ω223K1总结：瞬心法优点:速度分析比较简单。瞬心法缺点：不适用多杆机构；如瞬心点落在纸外，求解不便；速度瞬心法只限于对速度进行分析,不能分析机构的加速度；精度不高。●所依据的基本原理:运动合成原理3.3机构运动分析的矢量方程图解法一构件上任一点（C）的

7、运动C，可以看作是随同该构件上另一点（B）的平动(牵连运动)B和绕该点的转动(相对运动)CB的合成。CBCBCBAECB1B12343.3.1同一构件上两点间的速度及加速度的关系【例3-7】已知四杆机构各构件的尺寸以及原动件1的运动规律为1，现求连杆2的角速度2及加速度和连杆2上C、E点的速度EC及加速度。【解】1.速度分析(1)求已知速度(2)列方程？？方向大小√(3)画速度图p─速度极点。AECB1B1234pbcAECB1B1234pbc2