第二章平面机构的运动分析优秀PPT.ppt
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1、第二章平面机构的运动分析第一页,本课件共有42页2-1 机构运动分析的目的与方法机构运动分析的目的与方法研究内容研究内容:位置分析、速度分析和加速度分析。位置分析、速度分析和加速度分析。内涵:内涵:点的点的轨迹轨迹位移位移速度速度加速度加速度原动件的原动件的运动规律运动规律其余其余构件构件 构件的构件的位置位置角位移角位移角速度角速度角加速度角加速度 第二页,本课件共有42页ACBED1.1.位置分析位置分析确确定定机机构构的的位位置置(位位形形),绘绘制机构位置图。制机构位置图。确确定定构构件件的的运运动动空空间间,判判断断是否发生干涉。是否发生干涉。确确定定构构件件(活活塞塞)行行程程,找
2、找出出上上下极限位置。下极限位置。确定点的轨迹(连杆曲线),如鹤式吊。确定点的轨迹(连杆曲线),如鹤式吊。HEHD2-1 机构运动分析的目的与方法机构运动分析的目的与方法第三页,本课件共有42页2.速度分析速度分析 通过分析,了解从动件的速度变化规律是否满足通过分析,了解从动件的速度变化规律是否满足 工作要求。如牛头刨。工作要求。如牛头刨。为加速度分析作准备。为加速度分析作准备。3.加速度分析加速度分析的目的是为确定惯性力作准备。的目的是为确定惯性力作准备。分析方法:分析方法:图解法图解法简单、直观、精度低、求系列位置时繁琐。简单、直观、精度低、求系列位置时繁琐。解析法解析法正好与以上相反。正
3、好与以上相反。实验法实验法试凑法,配合连杆曲线图册,用于解决试凑法,配合连杆曲线图册,用于解决 实现预定轨迹问题。实现预定轨迹问题。2-1 机构运动分析的目的与方法机构运动分析的目的与方法第四页,本课件共有42页2-1 研究机构运动分析的目的与方法研究机构运动分析的目的与方法2-2 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用速度瞬心及其在机构速度分析上的应用2-3 用相对运动图解法求机构速度和加速度用相对运动图解法求机构速度和加速度第二章第二章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析第五页,本课件共有42页2-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用一、一、速度瞬心速度瞬
4、心的概念的概念AB VAVB瞬心瞬心:两构件两构件间间相对速度为相对速度为0的的重合点重合点。单个刚体:瞬时转动中心瞬心单个刚体:瞬时转动中心瞬心PA 11234BCD铰链四杆机构:构件铰链四杆机构:构件1:瞬心:瞬心P1 P14 构件构件3:瞬心:瞬心P3 P34P1P3P14P34如:P14=P41,P34=P4312A2(A1)B2(B1)VA2A1VB2B1(vP2P1=0)P21(vp=0)P瞬瞬心心:两两个个作作平平面面运运动动构构件件上上速速度度相相同同的的一一对对重重合合点点,在在某某一一瞬瞬时时两两构构件件的的相相对对运运动动绕绕该该点转动点转动,该点称,该点称瞬时速度中心瞬
5、时速度中心。第六页,本课件共有42页 1 11 12 23 34 4B BC CP P1414P P3434瞬心瞬心:两构件两构件间间相对速度为相对速度为0 0的的重合点重合点。P P1212P P2323 若瞬心的若瞬心的绝对速度绝对速度0 0则称为则称为绝对瞬心绝对瞬心。如如P P1414、P P3434 绝对瞬心即构件的瞬时转动中心。绝对瞬心即构件的瞬时转动中心。若瞬心的若瞬心的绝对速度绝对速度00则称为则称为相对瞬心相对瞬心。如。如P P1212、P P2323 或称:或称:瞬心瞬心:两构件两构件间的间的等速重合点等速重合点。该概念是利用瞬心求解该概念是利用瞬心求解机构速度的关键。机构
6、速度的关键。12A2(A1)B2(B1)VA2A1VB2B1(vP2P1=0)P212-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第七页,本课件共有42页二、瞬心的数目二、瞬心的数目 每两个构件就有一个瞬心每两个构件就有一个瞬心 根据排列组合有根据排列组合有构件构件 4 5 6 8瞬心瞬心 6 10 15 28P P1212P P2323P P13131 2 31 2 3若机构中有若机构中有n个构件,则个构件,则Nn(n-1)/22-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第八页,本课件共有42页三、机构瞬心位置的确定三、机构瞬心位
7、置的确定1.1.直接观察法直接观察法1 12 2P P12121 12 2P P12122 21 1P P1212n nn nt tt t1 12 2V V1212适用于求通过适用于求通过运动副直接相联运动副直接相联的两构件瞬心位置。的两构件瞬心位置。瞬心:两构件间相对速度为瞬心:两构件间相对速度为0 0的重合点。的重合点。2-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第九页,本课件共有42页结论:结论:P P2121 、P P 3131 、P P 32 32 必位于同一条直线上必位于同一条直线上。P P2323VcVc 2 2VcVc 3 3P P1212P P
8、13131 1A A2 2B B3 3 2 2 3 3证明:证明:采用反证法。C C2.2.三心定理三心定理定义:定义:作平面运动的三个构件共有三个瞬心,这三个瞬心作平面运动的三个构件共有三个瞬心,这三个瞬心 必在一条直线上必在一条直线上。此法特别适用于两构件此法特别适用于两构件不直接相联不直接相联的场合。的场合。2-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第十页,本课件共有42页P P2424 1 11 12 23 34 4B BC CP P1414P P1212P P2323A ADDP P3434P P1313 例例1.1.如图所示铰链四杆机构,若已知各杆
9、长以及图示瞬时位置如图所示铰链四杆机构,若已知各杆长以及图示瞬时位置 点点B B的速度的速度V VB B,求点,求点C C的速度的速度V VC C和构件和构件2 2的角速度的角速度 2 2及构件及构件 1 1、3 3的角速比的角速比 1 1/3 3。解:解:1.1.求解瞬心求解瞬心共有共有6 6个瞬心:个瞬心:n=4 Nn=4 Nn(n-1)/2n(n-1)/26 6P P1313P P2424与与P P1212和和P P2323在同一条直线上在同一条直线上与与P P1414和和P P3434在同一条直线上在同一条直线上与与P P1212和和P P1414在同一条直线上在同一条直线上与与P P
10、2323和和P P3434在同一条直线上在同一条直线上 直接观察求瞬心直接观察求瞬心 三心定律求瞬心三心定律求瞬心2-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第十一页,本课件共有42页P P2424 1 11 12 23 34 4B BC CP P1414P P1212P P2323A ADDP P3434P P1313v vP13P13 例例1.1.如图所示铰链四杆机构,若已知各杆长以及图示瞬时位置如图所示铰链四杆机构,若已知各杆长以及图示瞬时位置 点点B B的速度的速度V VB B,求点,求点C C的速度的速度V VC C和构件和构件2 2的角速度的角速度
11、2 2及构件及构件 1 1、3 3的角速比的角速比 1 1/3 3。解:解:2.2.求解速度求解速度瞬心:两构件瞬心:两构件间间相对速度为相对速度为0 0的的重合点。重合点。两构件两构件的的 等速等速 重合点。重合点。分析:已知构件分析:已知构件1 1的运动(的运动(V VB B),需求),需求 构件构件2 2和构件和构件3 3的运动。的运动。构件构件3 3:构件构件3 3与构件与构件1 1的等速重合点为的等速重合点为P P1313有:有:v vP13P13=1 1 l lP13P14P13P14 =3 3 l lP13P34P13P34 3 3 可求得可求得 3 3/1 1及及V VC C2
12、-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第十二页,本课件共有42页P P2424 1 11 12 23 34 4B BC CP P1414P P1212P P2323A ADDP P3434P P1313v vP13P13 例例1.1.如图所示铰链四杆机构,若已知各杆长以及图示瞬时位置如图所示铰链四杆机构,若已知各杆长以及图示瞬时位置 点点B B的速度的速度V VB B,求点,求点C C的速度的速度V VC C和构件和构件2 2的角速度的角速度 2 2及构件及构件 1 1、3 3的角速比的角速比 1 1/3 3。解:解:2.2.求解速度求解速度瞬心:两构件瞬心
13、:两构件间间相对速度为相对速度为0 0的的重合点。重合点。两构件两构件的的 等速等速 重合点。重合点。3 3v vP12P12 构件构件2 2:构件构件2 2与构件与构件1 1的等速重合点为的等速重合点为P P1212 可求得可求得 2 2 2 2为顺时针。为顺时针。构构件件2 2的的绝绝对对瞬瞬心心为为P P2424(v(vP24P24=0)=0),相相当当于构件于构件2 2绕绕P P2424点作转动点作转动 由由 v vP12P12=2 2 l lP12P24P12P24绝对瞬心:构件的瞬时转动中心绝对瞬心:构件的瞬时转动中心2-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度
14、分析中的应用第十三页,本课件共有42页例例2 2:在曲柄滑块机构中,已知构件:在曲柄滑块机构中,已知构件2 2的角速度为的角速度为 2 2,求:机构的速度瞬心及构件求:机构的速度瞬心及构件4 4的速度的速度v v4 4。P13P24P14P12P34P23解:解:1.1.求解瞬心求解瞬心共有共有6 6个瞬心:个瞬心:n=4 N n=4 Nn(n-1)/2n(n-1)/26 6P P1313P P2424与与P P1212和和P P2323在同一条直线上在同一条直线上与与P P1414和和P P3434在同一条直线上在同一条直线上与与P P1212和和P P1414在同一条直线上在同一条直线上与
15、与P P2323和和P P3434在同一条直线上在同一条直线上 直接观察求瞬心直接观察求瞬心 三心定律求瞬心三心定律求瞬心2瞬心:两构件瞬心:两构件间间相对速度为相对速度为0 0的的重合点。重合点。两构件的两构件的 等速等速 重合点。重合点。32142-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第十四页,本课件共有42页例例2 2:在曲柄滑块机构中,已知构件:在曲柄滑块机构中,已知构件2 2的角速度为的角速度为 2 2,求:机构的速度瞬心及构件求:机构的速度瞬心及构件4 4的速度的速度v v4 4。解:解:2.2.求解速度求解速度瞬心:两构件瞬心:两构件间间相对速
16、度为相对速度为0 0的的重合点。重合点。两构件的两构件的 等速等速 重合点。重合点。P13P24P14P12P34P2323214 构件构件4 4:构件构件4 4与与构件构件2 2的等速重合点为的等速重合点为P P2424有:有:vP24=2lP12P24=v4vv4 4方向为水平向右。方向为水平向右。2-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第十五页,本课件共有42页例例3.3.平底移动从动件盘形凸轮机构,构件平底移动从动件盘形凸轮机构,构件1 1的角速度的角速度 1 1,求从动件求从动件2 2在图示位置时的移动速度在图示位置时的移动速度v v2 2。213
17、 1K解:解:1.1.求解瞬心求解瞬心共有共有3 3个瞬心:个瞬心:n=3 Nn=3 Nn(n-1)/2n(n-1)/23 3P P1212分布在高副分布在高副n nn n法线上法线上与与P P1313和和P P2323在同一条直线上在同一条直线上2.2.求解速度求解速度瞬心:瞬心:两构件两构件间间相对速度为相对速度为0 0的的重合点。重合点。两构件的两构件的 等速等速 重合点。重合点。分析:已知构件分析:已知构件1 1凸轮的运动,需求凸轮的运动,需求 构件构件2 2(从动件)的运动。(从动件)的运动。P13nnP12P23P23v12构件构件2 2:与与构构件件1 1的的等等速速重重合合点为
18、点为P P1212有:有:vP12=v2=1lP12P13 可求得可求得v v2 22-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第十六页,本课件共有42页312例例4 4:已知构件:已知构件2 2的转速的转速 2 2,求构件,求构件3 3的角速度的角速度 3 3 。2 2解解:用三心定律求出用三心定律求出P P2323 。求瞬心求瞬心P P2323的速度的速度:VP23l(P23P13)3 3 3 32 2(P13P23/P12P23)P P1212P P1313方向方向:逆时针逆时针,与与 2 2相反。相反。VP23VP23l(P23P12)2 2n nn n
19、P P23233 32-2 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用第十七页,本课件共有42页四、用瞬心法解题步骤四、用瞬心法解题步骤绘制机构运动简图;绘制机构运动简图;求瞬心的位置;求瞬心的位置;求出相对瞬心的速度求出相对瞬心的速度;五、瞬心法的优缺点:五、瞬心法的优缺点:适合于求简单机构的速度,机构复杂时因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。瞬心数急剧增加而求解过程复杂。有时瞬心点落在纸面外。有时瞬心点落在纸面外。仅适于求速度仅适于求速度V,V,使应用有一定局限性。使应用有一定局限性。求构件绝对速度求构件绝对速度V V或角速度或角
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