机械原理ppt课件3平面机构运动分析

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1、3　平面机构的运动分析3.1概述3.3平面机构运动分析的解析法3.2平面机构运动分析的图解法介绍求解构件运动规律的图解法与解析法。重点掌握利用瞬心法图解构件的速度；运用相对运动原理图解构件的速度和加速度。对直角坐标投影法及基本杆组分析法等解析法有所了解。提　要Chapter3KinematicAnalysisofPlanarMechanisms迭代法矢量分析法复数方程微分法矢量方程图解法瞬心法图解法图3-01机构运动分析的内容与方法加速度分析速度分析位置分析杆组方法其它方法其它方法复数法矢量方程图解法法复数方程微分法3.1概述机构的运动分析，就是根据具有确定运动

2、机构的运动简图及给定的原动件运动规律，求该机构中指定构件上点的位移、轨迹、速度和加速度，或其余构件的角位移、角速度和角加速度。(1)曲柄摇杆机构　　(2)曲柄滑块机构图3.1F01　基本机构(1)，(2)ABCDφ下面简要展示两个基本机构的运动情况。AφBC(1)曲柄摇杆机构与三维动画(1)曲柄摇杆机构与二维动画(2)曲柄滑块机构与二维动画图3.1F02两个基本机构1，21234ABCeS由于平面机构的广泛应用，所以本章仅研究平面机构的运动分析。的特点是把机构中已知的尺寸参数和运动参数与未知的运动变量之间的关系用数学式表达出来，然后求解。解析法中介绍常用的速度瞬

3、心法和相对运动法。图解法2B2P12A23.2平面机构运动分析的图解法图3.2F01所示的两构件1、2均作平面运动，在任一瞬时的相对运动都可以看作是绕平面上某一点的相对转动，而该点则称为它们的速度瞬心，简称为瞬心，以P12表示。1.速度瞬心及其求法图3.2F01　两个构件瞬心的位置3.2.1速度瞬心法瞬心是两构件上相对速度为零的点，或者说是两构件上速度相等的点。若在该瞬心的绝对速度为零，则称为绝对瞬心。若不为零，则称为相对瞬心。A2(A1)B2(B1)P12VA2A1ω211VB2B1由于每两个构件具有一个瞬心，所以对于由N个构件组成的机构，根据排列组合的知识可

4、知，其瞬心总数S为S＝N(N－1)/2(3-1)S＝6(6－1)/2＝15(3-1')对于例图，瞬心数目S为转摆变换的平面六杆机构的二维动画654321图3.2F02　一种平面六杆机构(b)以移动副相连的两构件，如图3-1b所示，由于在平面任一点处两构件相对运动的速度方向均平行于移动副导路，所以，P12一定位于无穷远。(a)以转动副相连的两构件，如图3-1a所示，其瞬心在转动副的中心上。图3-1运动副瞬心的位置(1)通过运动副直接相连的两构件的瞬心位置12P12(a)转动副12P12８(b)移动副V12(c)以平面高副相连的两构件，如图3-1c所示，若高副

5、两元素之间为纯滚动(ω12为相对滚动的角速度)，则两元素的接触点M即为瞬心P12。(c)纯滚动高副MP1221ω12图3-1运动副瞬心的位置(d)若高副两元素间既有相对滚动，又有相对滑动(V12为相对滑动速度)，则瞬心P12必定位于高副过接触点的公法线n-n上，如图3-1d所示，具体位置需要根据其他条件来确定。(d)非纯滚动高副P12Mnn12VM1M2ω12tt图3-1运动副瞬心的位置(2)不直接通过运动副相连的两构件的瞬心位置所谓三心定理是指三个彼此作平面相对运动的构件的三个瞬心必定位于同一直线上。现证明如下：不直接通过运动副相连接的两构件的瞬心位置由三心定

6、理予以确定。VK1P13ω113VK2KP23ω22图3-2　瞬心的位置与三心定理2.速度瞬心的应用解：P13是相对速度瞬心，即是构件1、3上具有同一速度的重合点，所以有(1)铰链四杆机构如图3-3所示，比例尺为μl(单位为m/mm)的铰链四杆机构，若已知原动件1以角速度ω1顺时针方向回转，求从动件3的角速度ω3及ω2。根据瞬心P13的速度方向可知，构件3的旋转方向为顺时针。图3-3铰链四杆机构P13P24则有ω1P13P14μl=ω3P13P34μlP34P23P12P14ω34312ω1ω3=ω1P13P14/P13P34(3-2)(2)曲柄滑块机构如图3

7、-4所示，比例尺为μl的曲柄滑块机构，若已知原动件1的角速度为ω1，求图示位置时从动件3的移动速度V3。图3－4曲柄滑块机构解:如图求得构件1、3的相对瞬心P13后，由于P13为该两构件速度相等的点，从而有构件3的运动方向即瞬心P13的速度方向，水平向左。V3=VP13=ω1P14P13μlP12P14P231342ω1V3P13P24P348(3)正弦机构P14ω11234P12P24∞P23∞P34→∞P13P34→∞V3φ1如图3－5所示，比例尺为μL的正弦机构，若已知原动件1的角速度为ω1，求图示位置时从动件3的移动速度V3。图3－5　曲柄滑块机构解

8、:如图求得构件1、3的相