机械原理：平面机构运动分析解析法.ppt

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用解析法作机构的运动分析 第三章平面机构的运动分析 本章教学目标 明确机构运动分析的目的和方法 理解速度瞬心 绝对瞬心和相对瞬心 的概念 并能运用三心定理确定一般平面机构各瞬心的位置 能用瞬心法对简单平面高 低副机构进行速度分析 掌握图解法的基本原理并能够对平面二级机构进行运动分析 能用解析法对平面二级机构进行运动分析 第三章平面机构的运动分析 机构运动分析的任务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 目的 分析 标定机构的性能指标 位移轨迹分析 1 能否实现预定位置 轨迹要求 2 确定行程 运动空间 3 是否发生干涉 4 确定外壳尺寸 第三章平面机构的运动分析 任务 目的及方法 图解法 解析法 速度瞬心法 矢量方程图解法 机构运动分析的方法 速度分析 2 了解从动件速度的变化能否满足工作要求 工作行程 接近等速运动 空回程 急回运动 加速度分析 确定惯性力 保证高速机械和重型机械的强度 振动和动力性能良好 1 加速度分析及确定机器动能和功率的基础 牛头刨床 复数矢量法 矩阵法 第三章平面机构的运动分析 任务 目的及方法 图解法和解析法的比较 图解法 形象直观 用于平面机构简单方便 但精确度有限 解析法 计算精度高 不仅可方便地对机械进行一个运动循环过程的研究 而且还便于把机构分析和机构综合问题联系起来 以寻求最优方案 但数学模型复杂 计算工作量大 近年来随着计算机的普及和数学工具的日臻完善 解析法已得到广泛的应用 机构速度分析的图解法中 瞬心法尤其适合于简单机构的运动分析 一 速度瞬心及其位置的确定 指互相作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点 即两构件的瞬时等速重合点 用Pij表示 在某一瞬时两构件相对于该点作相对转动 该点称瞬时速度中心 1 速度瞬心的定义 3 2用速度瞬心作平面机构的速度分析 第三章平面机构的运动分析 瞬心法 两构件之一为固定件 两构件上绝对速度 相对速度都为零 其瞬心速度为零 两构件均运动 相对速度为零 绝对速度相等 绝对瞬心 相对瞬心 2 速度瞬心的分类 第三章平面机构的运动分析 瞬心法 3 瞬心数目 每两个构件就有一个瞬心 根据排列组合有 123 若机构中有N个构件 则 K N N 1 2 第三章平面机构的运动分析 瞬心法 4 机构瞬心位置的确定 1 直接观察法适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置 第三章平面机构的运动分析 瞬心法 瞬心的求法 根据瞬心定义直接求两构件的瞬心 1 当两构件用转动副联接时 瞬心位于转动副中心 瞬心的求法 根据瞬心定义直接求两构件的瞬心 2 当两构件组成移动副时 瞬心位于导路的垂直方向的无穷远处 瞬心的求法 根据瞬心定义直接求两构件的瞬心 3 当两构件组成纯滚动的高副时 瞬心位于接触点 瞬心的求法 根据瞬心定义直接求两构件的瞬心 4 当两构件组成滑动兼滚动的高副时 瞬心位于过接触点的公法线n n上 2 三心定理 定义 三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心 且它们位于同一条直线上 此法特别适用于两构件不直接相联的场合 对三心定理的证明 反证法 说明 求P23 若P23位于P12 P13连线外的一点K 则永远无法保证绝对速度相等 只有位于连线上 VK2 VK3方向才一致 第三章平面机构的运动分析 瞬心法 举例 求曲柄滑块机构的速度瞬心 解 瞬心数为 1 作瞬心多边形圆 2 直接观察求瞬心 3 三心定理求瞬心 K N N 1 2 6N 4 第三章平面机构的运动分析 瞬心法 第三章平面机构的运动分析二 速度瞬心在机构速度分析中的应用 1 求线速度 已知凸轮1转速 1 求推杆2的速度 解 直接观察求瞬心P13 P23 求瞬心P12的速度 V2 VP12 l P13P12 1 长度P13P12直接从图上量取 根据三心定律和公法线n n求瞬心的位置P12 2 求角速度 解 瞬心数为 6个 直接观察能求出 4个 余下的2个用三心定律求出 求瞬心P24的速度 VP24 l P24P14 4 4 2 P24P12 P24P14 a 铰链机构已知构件2的转速 2 求构件4的角速度 4 VP24 l P24P12 2 方向 4与 2方向相同 相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧 两构件转向相同 b 高副机构已知构件2的转速 2 求构件3的角速度 3 解 用三心定律求出P23 求瞬心P23的速度 VP23 l P23P13 3 3 2 P23P12 P23P13 方向 3与 2方向相反 VP23 l P23P12 2 相对瞬心位于两绝对瞬心之间 两构件转向相反 3 求传动比 定义 两构件角速度之比传动比 3 2 P12P23 P13P23 推广到一般 i j P1jPij P1iPij 总结 两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对瞬心的距离之反比 角速度的方向为 相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧时 两构件转向相同 相对瞬心位于两绝对瞬心之间时 两构件转向相反 4 瞬心法的优缺点 1 适合于求简单的平面机构 特别是平面高副机构进行速度分析是比较方便的 2 对机构复杂时因瞬心数急剧增加 往往求解较复杂 3 作图时 某些瞬心点会落在纸面外 4 一般适用于求速度 不便于求解机构的加速度问题 使应用有一定局限性 P23 P24 P12 2 3 4 2 v2 P14 P34 例 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 速度瞬心法应用例题分析 瞬心法 VP24 V4 l P12P24 2 ThankYou