理论力学实验指导书

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1、理论力学实验指导书机械工程学院力学教研室实验一刚体基本运动特性分析和机构认知实验一、  实验目的1.观察和动手组装几种常见的运动机构，增加学生对运动机构的感性认识，培养学生的动手能力，并激发学生的学习兴趣；2.2.分析典型刚体的曲线平动与刚体的定轴转动的区别，加深对这两种刚体基本运动的认识；3.3.初步认识刚体的平面运动，理解角速度的意义。4．培养学生从机构模型中抽象运动机构的能力二、实验设备、仪器1.机构模型2.DJ-1型运动分析组合教具3.计算机运动分析软件三、 实验原理1.刚体平动(1)刚体平动时其上任一直线始终与原位置保持平行；平动刚

2、体上各点的速度、加速度、轨迹相同；(2)刚体平动时可以归结为点的运动。2.刚体定轴转动(1)刚体定轴转动时，其上有一固定不动的轴线，确定刚体在空间的位置用转角表示，刚体转动快慢及方向用角速度和角加速度表示；(2)定轴转动刚体除转轴上的点外，其余各点均作圆运动，可以选用自然坐标法研究各点的运动。3.刚体的平面运动(1)刚体平面运动时，其上各点到某固定平面的距离始终保持不变，刚体平面运动可以简化为平面图形在其自身平面内的运动；2)刚体平面运动(可以分解为随基点的平动和相对基点的转动。四、 实验步骤1.刚体平动分析1.1在机构运动中观察刚体平动，并

3、分析其上各点轨迹（至少画出二点的轨迹）。1.2回答问题(可参看教材)(1)刚体平动时，其上任一直线始终与原位置___________，刚体上各点轨迹形状__________。(2)用矢量法分析刚体平动时，其上各点速度、加速度的关系。 (3)归纳研究刚体平动的方法2.刚体定轴转动分析2.1观察定轴转动刚体并分析其上各点轨迹（至少画出二点的轨迹）。2.2回答问题（可参看教材）(1)确定定轴转动刚体在空间的位置和描述刚体转动快慢的物理量。转动方程__________（画图表示）角速度_________角加速度___________(2)用自然坐标法

4、，分析刚体上任一点M的速度、加速度。运动方程_______（画图表示）速度_________（画出速度分布图）加速度_____________________________________________（画出加速度分布图）3．由图1和图2分析平行四连杆机构中AB杆的曲线平动和定轴转动的区别。在AB杆上至少画出三点的轨迹并表示出画轨迹的方法。   4.初步认识刚体的平面运动4.1观察刚体平面运动4.2回答问题(1)刚体平面运动时，存在一固定平面，使其上各点到某一固定平面的距离始终保持________,刚体平面运动的力学模型可简化为_____

5、_____(2)平面运动刚体上任一直线与原位置________，平面运动刚体上各点轨迹形状________(3)平面运动可分解为_________5.机构运动分析和抽象机构运动简图5.1选择2~3种机构模型(自选，其中至少有一种机构包括有刚体平动、定轴转动、平面运动)，画出其运动简图，并指出各构件在作何种运动1.2用DJ-1型小型化组合教具，组装出2种机构运动，其中至少有一种机构包括以上三种刚体基本运动（如曲柄连杆滑块机构、四连杆机构、平行四连杆机构等）。二复合运动分析一、实验目的1.借助教具和计算机软件，对一些典型机构进行复合运动分析，掌握

6、合成运动分析中动点、动系的选择技巧和一般原则，并加深对动系、相对运动、牵连点等概念的理解；2.通过在基点上建立随基点运动的平动坐标系，掌握平面运动的分解运动及其分解运动的特性；3.将一些教具装置抽象为机构运动分析，并初步掌握运动机构力学模型的抽象。二、实验设备、仪器1.DJ-1型多功能运动分析组合教具2.DJ-1型运动分析软件三、实验原理1.合成运动合成法是求解运动的一种方法，将一般的机构运动通过选动点、动系、静系构成复合运动，然后用复合运动的概念求解。求解过程为：(1)三种运动分析绝对运动：动点相对静系的运动；牵连运动：动系相对静系的运动；

7、相对运动：动点相对动系的运动。一般情况下，相对运动分析比较抽象，是三种运动分析中的难点。(2)速度分析速度合成定理：：动点相对静系的速度，称为绝对速度；：动点相对动系的速度，称为相对速度；：牵连点相对静系的速度，称为牵连速度；而牵连点是某瞬时动系上与动点相重合的那一点。在速度分析中，有时因对动系认识的局限性，常因找不到牵连点，而使牵连速度分析成为难点。利用速度合成定理，一般只能求解两个未知量，而其余的四个运动量要通过合理的选择动点、动系分析出来。一般来说，对于一个运动机构，动点、动系的选择有多种情况，但是能用复合运动概念求解的，多数机构只有一

8、种情况，即动点、动系的选择要使相对运动简单、明了。所以，选动点、动系是一个技巧性很强的问题。DJ-1型多功能运动分析组合教具及计算机分析软件对于常见的典型机构，能根