西工大版机械原理第3章.ppt

返回返回第三章 平面机构的运动动分析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3-5 用解析法作机构的运动分析1任务 根据机构的尺寸及原动件已知运动规律，求构件中从动件上某点的轨迹、位移、速度及加速度和构件的角位移、角速度及角加速度3-1 机构运动分析的任务、目的和方法2目的 了解已有机构的运动性能，设计新的机械和研究机械动力性能的必要前提3方法主要有图解法和解析法3-2 用速度瞬心法作机构的速度分析 两构件上的瞬时等速重合点（即同速点），1.速度瞬心及其位置确定（1）速度瞬心概念 用Pij表示绝对瞬心：运动构件与机架组成 vP0相对瞬心：两运动构件组成vP0P1212V B1B2P12V A1A212A1(A2)B1(B2)K瞬心数N构件数(含机架)如铰链四杆机构有六个速度瞬心，P12、P23、P34、P14、P13、P242341ABCD（2）速度瞬心数目绝对瞬心: P12、 P14、P13相对瞬心: P23、 P34、P24（3）瞬心位置的确定1）由瞬心定义确定（通过运动副直接联接的构件）a）转动副：转动副中心b）移动副：垂直于导路的无穷远处c）高副（纯滚动）：高副接触点处d）高副（既滚又滑）：过高副接触点的公法线上KVk1Vk2123P13P232）借助三心定理确定 ：彼此作平面运动的三个构件的三个瞬心必位于同一直线上。

三心定理 说明 瞬心确定的一种简捷方法为瞬心代号下脚标同号消去法2. 用瞬心法作机构的速度分析P34P23P24P12P13P14例: 平面铰链四杆机构解K6P34P23P24P12P13P14P34P23P24P12P13P14P34P23P24P12P13P14用速度瞬心法作机构的速度分析(3/3)例: 平面铰链四杆机构例: 平面凸轮机构2341P24P13P12P34P23P14E求出构件3的角速度和E点的速度123MN例:求出所有瞬心，构件2的角速度和M、N点的速度P13P23P121234ABCP12P23P34P14 P13 (P24)1234ABCP12P23 P34P14 P13P24题3-3:求出所有瞬心1234ABP12 P14 P23P34P13P24 1234ABCMP12P23P14P34 P13P24123456P16P36P12P23P13题3-4:求作业： 3-3 3-4 3-6 1. 已知图示机构的尺寸及构件1的角速度1要求：（1）标出所有瞬心位置；（2）用瞬心法确定构件2的角速度2； （3）确定构件2上C点的速度vC 2.已知图示机构的尺寸及构件1的角速度1。

要求：（1）标出所有瞬心位置；（2）用瞬心法确定构件3的角速度3 3.已知图示机构的尺寸及构件1的角速度1要求：（1）标出所有瞬心位置（2）用瞬心法确定构件3的角速度3 1. 同一构件上两点间的速度和加速度分析2. 两构件上重合点间的速度和加速度分析3-3 用矢量方程图解法作机构的速度 及加速度分析1. 同一构件上两点间的速度和加速度分析（1）速度分析.A.B1VA、VB为B点和A点的绝对速度，VBA为相对速度方向AB（2）加速度分析（1）速度分析例:求构件2和3的角速度和角加速度1234ABCD大小：？方向： CD AB BC .pbc速度多边形比例尺v=（m/s）/mmp:速度多边形极点顺时针顺时针？.pbc1234ABCDEe大小：？方向： ？ AB BC CD CE ？速度影像：bce BCE， 且角标顺序方向一致例:求构件2上E点的速度和加速度（1）加速度分析1234ABCDE加速度多边形比例尺a=（m/s2）/mmp:加速度多边形极点.p大小：方向：?C D CDB A C B BCbncne逆时针逆时针加速度影像： bce BCE， 且角标顺序方向一致2. 两构件上重合点间的速度和加速度分析12A(A1A2)VA2、VA1为两构件上A点的绝对速度，VA2A1为相对速度，VA2A1方向为平行于导路方向。

aA2、aA1为两构件上A点的绝对加速度（1）速度分析（2）加速度分析例:求构件3的角速度和角加速度C123AB(B1B2B3).pb1(b2)b3.p（1）速度分析大小：方向：?BCABBC（2）加速度分析顺时针大小：方向：?B C BCB A BC顺时针例:求构件2和3的角速度和角加速度1234AB(B1B2B3)DC（1）速度分析重合点扩大化大小：方向：?BDABBC逆时针.pb1(b2)b3（2）加速度分析大小：方向：?B D BDB A BC.p逆时针P45题3-13（a）C123AB(B1B2B3)C123AB(B1B2B3).pb1(b2)b3.pb1(b2)b3123AB(B1B2B3)C（b）P45题3-14:求构件2的角速度和角加速度，D和E点的速度和加速度ABCDE1234（1）速度分析大小：方向：?BC0?AB?BC.p顺时针（2）加速度分析大小：?0?BCB A C B ?BC.p逆时针方向：3-3 用矢量方程图解法作机构的速度 及加速度分析1. 基本原理和作法vCvBvCBaCaB+aCBaBaCBaCBnt1） 速度多边形及加速度多边形；2） 速度影像及加速度影像。

vD5vD4vD5D4aD5aD4aD5D4aD5D4kr哥氏加速度的大小：aD5D424vD 5D4 ；k 方向：将vD5D4沿4转过90的方向1）同一构件上两点间的运动矢量关系（2）两构件上重合点间的运动矢量关系2. 作机构的速度及加速度分析用矢量方程图解法作机构的速度 及加速度分析(2/2)例3-4 柱塞唧筒六杆机构作业： 3-13 3-14 其单位矢、切向单位矢及法向单位矢分别用e、e t、e n表示3-5 用解析法作机构的运动分析1. 矢量方程解析法构件用杆矢量 lle表示，2. 复数法以平面铰链四杆机构为例介绍矩阵法作机构运动分析的方法1）矢量分析的有关知识（2）矢量方程解析法3. 矩阵法例3-9牛头刨床六杆机构第三章 重点内容速度瞬心及其在速度分析中的应用第三章 难点内容两构件上的重合点间的速度和加速度关系，特别是哥氏加速度的确定 哥氏加速度出现的条件： 当机构中有两个构件具有共同转动且组成移动副时 哥氏加速度的大小： 哥氏加速度 的方向：将 沿 转过90的方向机构处在不同位置时，哥氏加速度不同，在某些特殊位置 哥氏加速度可能为零思考题1.当两构件组成转动副时，其速度瞬心在 处；组成移动副时，其瞬心在 处；组成兼有滚动和滑动的高副时，其瞬心在 处。

2.相对瞬心与绝对瞬心相同点是 ；而不同点是 3.速度影像和加速度影像的相似原理只能应用于 的各点，而不能应用于机构 的各点4.何谓三心定理？5.速度多边形和加速度多边形的特征是什么？下面机构是否能动？如果能动，要满足什么条件才能有确定的运动？如果有复合铰链、局部自由度及虚约束，应指出F=3*7-(2*10+0)=1n=7 pl=10 ph=0复合铰链：C(3) 、 A(2) 此机构能动，须给定一个原动件n=5 pl=7 ph=0F=3*5-(2*7+0)=1此机构能动，须给定一个原动件本章重点内容 基本概念：零件、构件、运动副、运动副分类及引入约束数目； 机构具有确定运动条件、机构自由度计算及注意事项；图示为齿轮连杆组合机构，计算图示机构的自由度如有复合铰链、虚约束、局部自由度，应指出n=6；Pl=7Ph=3F=3n-2Pl-Ph=1n=4 pl=6 ph=0F=3*4-(2*6+0)=0此机构不能动n=7 pl=10 ph=0复合铰链：C(2)F=3*7-(2*10+0)=1此机构能动，须给定一个原动件第二章习题解答2-11如图为一简易冲床的初拟设计方案绘制机构运动简图，分析是否能实现设计意图？并提出修改方案。

解：n=3 pl=4 ph=1 p=0 F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=3*3-(2*4+1)=0此机构不能实现设计意图修改：n=4 pl=5 ph=1 p=0 F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=3*4-(2*5+1)=12-16计算机构自由度a) n=4 pl=5 ph=1 p=0 F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=3*4-(2*5+1-0)-0=1b) n=7 pl=8 ph=2 p=0 F=2F=3n-(2pl+ph-p)-F=3*7-(2*8+2-0)-2=1C) n=11 pl=17 ph=0 F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=3*11-(2*17+0-2)-0=1P=2pl+ph-3n =2*10+0-3*6=22-23计算机构自由度,分析组成此机构的基本杆组又选为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同n=7 pl=10 ph=0 p=0 F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=3*7-(2*10+0-0)-0=1拆成三个II级组拆成一个III级组和一个II级组第三章习题解答3-3求全部瞬心a)b)c)d)3-43-6已知LAB=60mm， LCD=90mm，LAD=LBC=120mm，w2=10rad/s，试用瞬心法求：1）当j=1650时，点c的速度VC;2)当j=1650时，构件3的BC线上（或其延长线上）速度最小的一点E的位置及其速度的大小；3）当VC=0时，j角之值（有两个解）。

解：1）确定P133-13在图示的摇块机构中，已知LAB=30mm，LAC=100mm，LBD=50mm，LDE=40mm，曲柄以等角速度w1=10rad/s回转，试用图解法求机构在1=450位置时，点D和E的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度解：1）以ml作机构运动简图2）速度分析3)加速度分析。