機械設(shè)計基礎(chǔ)-第1章平面機構(gòu)的自由度和速度分析

1、中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第第1章章 平面機構(gòu)的自由度和速度分析平面機構(gòu)的自由度和速度分析 11 運動副及其分類運動副及其分類 12 平面機構(gòu)的運動簡圖平面機構(gòu)的運動簡圖 13 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 1 14 4 速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析中的速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析中的 應(yīng)用應(yīng)用 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 名詞術(shù)語解釋名詞術(shù)語解釋: 1.構(gòu)件構(gòu)件 獨立的運動單元獨立的運動單元 內(nèi)燃機 內(nèi)燃機中的連桿 11 運動副及其分類運動副及其分類 內(nèi)燃機內(nèi)燃機 連桿連桿 套筒套筒 連桿體連桿體螺栓螺栓 墊圈墊圈 螺母螺母 軸瓦軸瓦 連桿蓋連桿蓋 零件零件 獨立的制造

2、單元獨立的制造單元 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2.運動副運動副 a)兩個構(gòu)件、兩個構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對運動有相對運動 運動副元素運動副元素直接接觸的部分（點、線、面）直接接觸的部分（點、線、面） 例如：例如：凸輪凸輪、齒輪齒廓齒輪齒廓、活塞與缸套活塞與缸套等。等。 定義：定義：運動副運動副兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn) 生某些相對運動的聯(lián)接。生某些相對運動的聯(lián)接。 三個條件，缺一不可三個條件，缺一不可 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 按運動副元素分有：按運動副元素分有： 高副高副點、線接觸，應(yīng)力高。點、線接觸，應(yīng)力高。 低副低

3、副面接觸，應(yīng)力低面接觸，應(yīng)力低 例如：例如：滾動滾動副副、凸輪副凸輪副、齒輪副齒輪副等。等。 例如：例如：轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副）、（回轉(zhuǎn)副）、移動副移動副 。 運動副的分類：運動副的分類： 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 常見運動副符號的表示常見運動副符號的表示: 國標(biāo)國標(biāo)GB446084 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 常用運動副的符號常用運動副的符號 運動副運動副 名稱名稱 運動副符號運動副符號 兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動動 副副 移移 動動 副副 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

4、 兩構(gòu)件之一為固定時的運動副兩構(gòu)件之一為固定時的運動副 1 2 2 1 2 1 平平 面面 運運 動動 副副 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 平平 面面 高高 副副 螺螺 旋旋 副副 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 球球 面面 副副 球球 銷銷 副副 1 2 1 2 1 2 空空 間間 運運 動動 副副 1 2 1 2 1 2 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法: 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 桿、軸構(gòu)件桿、軸構(gòu)件 固定構(gòu)件固定構(gòu)件 同一構(gòu)件同一構(gòu)件 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授

5、 三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 運動鏈運動鏈兩個以上的構(gòu)件通過運動副兩個以上的構(gòu)件通過運動副 的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。 注意事項注意事項: 畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動 副的性質(zhì)副的性質(zhì)。 閉式鏈閉式鏈、開式鏈開式鏈 3. 運動鏈運動鏈 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 若干若干 1個或幾個個或幾個1個個 4. 機構(gòu)機構(gòu) 定義定義：具有確定運動的運動鏈稱為機構(gòu)具有確定運動的運動鏈稱為機構(gòu) 。 機架機架作為參考系的構(gòu)件作為參考系的構(gòu)件，如機

6、床床身、車如機床床身、車 輛底盤、飛機機身。輛底盤、飛機機身。 機構(gòu)的組成：機構(gòu)的組成： 機構(gòu)機構(gòu)機架原動件從動件機架原動件從動件 機構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運動副聯(lián)接而成的，很顯然，機構(gòu)歸屬于運動鏈，那么，運動鏈在什么條件下就 能稱為機構(gòu)呢？即各部分運動確定。分別用四桿機構(gòu)和五桿機構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論： 在運動鏈中，如果以某一個構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個（或少數(shù)幾個）構(gòu)件相對于該坐標(biāo)系 按給定的運動規(guī)律運動時，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運動，那么，該運動鏈便成為機構(gòu)。 原（主）動件原（主）動件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件。 從動件從動件其余可動構(gòu)件。其余可動構(gòu)件。 中國

7、地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 12 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相 對對 運動關(guān)系的簡單圖形。運動關(guān)系的簡單圖形。 作用：作用： 1.表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。 機動示意圖機動示意圖不按比例繪制的簡圖不按比例繪制的簡圖 現(xiàn)摘錄了部分現(xiàn)摘錄了部分GB446084機構(gòu)示意圖如下表機構(gòu)示意圖如下表。 2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)。作為運動分析和動力分析的依據(jù)。 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 常用機構(gòu)運動簡圖符號常用機構(gòu)運動簡圖符號 在在 機機 架架 上上 的的 電電 機機 齒

8、齒 輪輪 齒齒 條條 傳傳 動動 帶帶 傳傳 動動 圓圓 錐錐 齒齒 輪輪 傳傳 動動 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 鏈鏈 傳傳 動動 圓柱圓柱 蝸桿蝸桿 蝸輪蝸輪 傳動傳動 凸凸 輪輪 傳傳 動動 外嚙外嚙 合圓合圓 柱齒柱齒 輪傳輪傳 動動 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的應(yīng)滿足的條件條件： 1.構(gòu)件數(shù)目與實際相同構(gòu)件數(shù)目與實際相同 2.運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符 3.運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu) 成比例。成比例。 棘棘 輪輪 機機 構(gòu)構(gòu) 內(nèi)嚙內(nèi)嚙 合圓合圓

9、柱齒柱齒 輪傳輪傳 動動 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 繪制機構(gòu)運動簡圖繪制機構(gòu)運動簡圖 順口溜：順口溜：先兩頭，后中間，先兩頭，后中間， 從頭至尾走一遍，從頭至尾走一遍， 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少， 再看它們怎相聯(lián)。再看它們怎相聯(lián)。 步驟：步驟： 1.運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目； 4.檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。 2.測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面），測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面）， 繪制示意圖。繪制示意圖。 3.按比例繪制運動簡圖。按比例繪制運動簡圖。

10、 簡圖比例尺：簡圖比例尺： l = =實際尺寸實際尺寸 m / m / 圖上長度圖上長度mmmm 思路：思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線 路末端），弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運路末端），弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運 動副的類型，并用符號表示出來。動副的類型，并用符號表示出來。 舉例：舉例：繪制繪制破碎機破碎機和和偏心泵偏心泵的機構(gòu)運動簡圖。的機構(gòu)運動簡圖。 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 D C B A 1 4 3 2 繪制圖示繪制圖示鱷式破碎機鱷式破碎機的運動簡圖。的運動簡圖。 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1 2

11、3 4 繪制圖示繪制圖示偏心泵偏心泵的運動簡圖的運動簡圖 偏心泵偏心泵 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 13 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 給定給定S S3 3S S3 3(t)(t)，一個獨立參數(shù)一個獨立參數(shù) 1 11 1（t t）唯一確定，該機唯一確定，該機 構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)。構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)。 若僅給定若僅給定1 11 1（t t）, ,則則2 2 3 3 4 4 均不能唯一確定。若同 均不能唯一確定。若同 時給定時給定1 1和和4 4 ，則，則3 3 2 2 能能 唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立 參數(shù)參數(shù) 。 4 4 S3 1 2 3 S3

12、1 1 1 23 4 1 1 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 定義：定義：保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的 獨立運動參數(shù)稱為機構(gòu)的自由度獨立運動參數(shù)稱為機構(gòu)的自由度。 原動件原動件能獨立運動的構(gòu)件。能獨立運動的構(gòu)件。 一個原動件只能提供一個獨立參數(shù)一個原動件只能提供一個獨立參數(shù) 機構(gòu)具有確定運動的條件為：機構(gòu)具有確定運動的條件為： 自由度原動件數(shù)自由度原動件數(shù) 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 一、一、 平面機構(gòu)自由度的計算公式平面機構(gòu)自由度的計算公式 作平面運動的剛體在空間的位作平面運動的剛體在空間的位 置需要三個獨立的參數(shù)置需要三個獨立的參數(shù)（

13、x，y, ）才能唯一確定。才能唯一確定。 y x (x , y) F = 3 單個自由構(gòu)件的自由度為單個自由構(gòu)件的自由度為 3 3 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 自由構(gòu)自由構(gòu) 件的自件的自 由度數(shù)由度數(shù) 運動副運動副 自由度數(shù)自由度數(shù) 約束數(shù)約束數(shù) 回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 1（） + 2（x，y） = 3 y x 1 2 S y x 1 2 x y 12 R=2, F=1R=2, F=1 R=1, F=2 結(jié)論：結(jié)論：構(gòu)件自由度構(gòu)件自由度3約束數(shù)約束數(shù) 移動副移動副 1（x） + 2（y，）= 3 高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3 經(jīng)運動副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會有變化：經(jīng)運動副相聯(lián)后，

14、構(gòu)件自由度會有變化： 自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù)自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù) 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) n 計算公式：計算公式： F=3n(2PL +Ph ) 要求：要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。 構(gòu)件總自由度構(gòu)件總自由度 低副約束數(shù)低副約束數(shù) 高副約束數(shù)高副約束數(shù) 3n 2 PL 1 Ph 計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 3 低副數(shù)低副數(shù)PL = 4 F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH =0 S3 1 2 3 推廣到一般：推廣到一般： 中國地質(zhì)大學(xué)專用

15、 作者： 潘存云教授 計算五桿鉸鏈機構(gòu)的自由度計算五桿鉸鏈機構(gòu)的自由度 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 4 低副數(shù)低副數(shù)PL =5 F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副數(shù)高副數(shù)PH=0 1 23 4 1 1 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 2 低副數(shù)低副數(shù)PL =2 F=3n 2PL PH =32 221 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH=11 2 3 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、二、計算平面機構(gòu)自由度的注意事項計算平面機構(gòu)自由度的注意事項 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C

16、 D E F 計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 7 低副數(shù)低副數(shù)PL =6 F=3n 2PL PH 高副數(shù)高副數(shù)PH=0 =37 26 0 =9 計算結(jié)果肯定不對！計算結(jié)果肯定不對！ 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動 副相聯(lián)。副相聯(lián)。 計算：計算：m個構(gòu)件個構(gòu)件, 有有m1轉(zhuǎn)動副。轉(zhuǎn)動副。 兩個低副兩個低副 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 上例：在上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有四處應(yīng)各有 2 個運動副。個運動副。 計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。計算圖

17、示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n=7 低副數(shù)低副數(shù)PL=10 F=3n 2PL PH =37 2100 =1 可以證明：可以證明：F點的軌跡為一直線。點的軌跡為一直線。 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F 圓盤鋸機構(gòu)圓盤鋸機構(gòu) 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。 解：解：n=3， PL=3， F=3n 2PL PH =33 23 1 =2 PH=1 對于右邊的機構(gòu)，有：對于右邊的機構(gòu)，有： F=32 22 1=1 事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且F=1 1 2

18、3 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2.局部自由度局部自由度 F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1 本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=1 或計算時去掉滾子和鉸鏈：或計算時去掉滾子和鉸鏈： F=32 22 1 =1 定義：定義：構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。 出現(xiàn)在加裝滾子的場合，出現(xiàn)在加裝滾子的場合， 計算時應(yīng)去掉計算時應(yīng)去掉Fp。 滾子的作用：滑動摩擦滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。滾動摩擦。 1 2 3 1 2 3 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 解：解：n=4， PL=6， F=3n 2PL PH =34 26 =0 PH=0

19、 3.虛約束虛約束 對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。 計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。 FEAB CD ，故增加構(gòu)件，故增加構(gòu)件4前后前后E 點的軌跡都是圓弧，。點的軌跡都是圓弧，。 增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。 已知：已知：ABCDEF，計算圖示平行四邊形，計算圖示平行四邊形 機構(gòu)的自由度。機構(gòu)的自由度。 1 2 34 A BC D E F 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 重新計算：重新計算：n=3, PL=4, PH=0 F=3n 2PL PH =33 24 =1 特別注意：此例存在虛約束的幾何條

20、件是：特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是： 1 2 3 4 A BC D E F 4 F 已知：已知：ABCDEF，計算圖示平行四邊形，計算圖示平行四邊形 機構(gòu)的自由度。機構(gòu)的自由度。 ABCDEF 虛約束虛約束 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合，兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合， 2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且 導(dǎo)路平行。導(dǎo)路平行。 如如平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)，火車輪火車輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明) 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 4.運動時，兩構(gòu)件上的運動時，兩構(gòu)件上的

21、 兩點距離始終不變。兩點距離始終不變。 3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副， 且同軸。且同軸。 5.對運動不起作用的對對運動不起作用的對 稱部分。如稱部分。如多個行星輪多個行星輪。 EF 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。 如如等寬凸輪等寬凸輪 W 注意：注意： 法線不重合時，法線不重合時， 變成實際約束！變成實際約束！ A A n1 n1 n2 n2 n1 n1 n2 n2A A 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 虛約束的作用：虛約束的作用： 改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。改善構(gòu)件的受力情

22、況，如多個行星輪。 增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。 使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。 注意：注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的 ! 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 C D A B G F o EE 計算圖示大篩機構(gòu)的自由度。計算圖示大篩機構(gòu)的自由度。 位置位置C ，2個個低副低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈: 局部自由度局部自由度 1個個 虛約束虛約束E n= 7 PL = 9 PH =1 F=3n 2PL PH =37 29 1 =2 C D A B G F o E 中

23、國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 B2 I 9 C 3 A 1 J 6 H 8 7 D E 4 FG 5 計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自由度。計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自由度。 分析：分析：活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù)n： A 1 B2 I 9 C 3 J 6 H 8 7 D E 4 FG 5 9 2個個低副低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈: 局部自由度局部自由度 2個個 虛約束虛約束: 1處處 I 8 去掉局部自由度去掉局部自由度 和虛約束后：和虛約束后： n =6PL = 7 F=3n 2PL PH =36 27 3 =1 PH =3 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 12 A2(A1) B2(B1) 14

24、速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析中的應(yīng)用速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析中的應(yīng)用 機構(gòu)速度分析的圖解法有：速度瞬心機構(gòu)速度分析的圖解法有：速度瞬心 法、相對運動法、線圖法。法、相對運動法、線圖法。瞬心法尤瞬心法尤 其適合于簡單機構(gòu)的運動分析。其適合于簡單機構(gòu)的運動分析。 一、一、速度瞬心及其求法速度瞬心及其求法 絕對瞬心絕對瞬心重合點絕對速度為零。重合點絕對速度為零。 P21 相對瞬心相對瞬心重合點絕對速度不為零。重合點絕對速度不為零。 VA2A1 VB2B1 Vp2=Vp10 Vp2=Vp1=0 兩個作平面運動構(gòu)件上兩個作平面運動構(gòu)件上速度相同速度相同的的 一對一對重合點重合點，在某一，在某一瞬時瞬時兩

25、構(gòu)件相兩構(gòu)件相 對于該點作對于該點作相對轉(zhuǎn)動相對轉(zhuǎn)動 ，該點稱瞬時該點稱瞬時 速度中心。速度中心。求法？ 1)1)速度瞬心的定義速度瞬心的定義 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 特點：特點： 該點涉及兩個構(gòu)件。該點涉及兩個構(gòu)件。 絕對速度相同，相對速度為零。絕對速度相同，相對速度為零。 相對回轉(zhuǎn)中心。相對回轉(zhuǎn)中心。 2）瞬心數(shù)目）瞬心數(shù)目 每兩個構(gòu)件就有一個瞬心每兩個構(gòu)件就有一個瞬心 根據(jù)排列組合有根據(jù)排列組合有 P12P23 P13 構(gòu)件數(shù)構(gòu)件數(shù) 4 5 6 8 瞬心數(shù)瞬心數(shù) 6 10 15 28 1 2 3 若機構(gòu)中有若機構(gòu)中有n個構(gòu)件，則個構(gòu)件，則 N Nn(n-1)/2n(n-1)

26、/2 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1 2 1 2 12 tt 1 2 3）機構(gòu)瞬心位置的確定）機構(gòu)瞬心位置的確定 1.直接觀察法直接觀察法 適用于求通過運動副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置。適用于求通過運動副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置。 n n P12 P12 P12 2.三心定律三心定律 V12 定義：定義：三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有三個瞬三個瞬 心心，且它們，且它們位于同一條直線上位于同一條直線上。此法特別適用。此法特別適用 于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場合。于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場合。 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1 2 3 P21 P31 E3 D3 V

27、E3 VD3 A2 VA2 VB2 A2 E3 P32 結(jié)論：結(jié)論： P21 、 P 31 、 P 32 位于同一條直線上。位于同一條直線上。 B2 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 3 2 1 4 舉例：求曲柄滑塊機構(gòu)的速度瞬心。舉例：求曲柄滑塊機構(gòu)的速度瞬心。 P14 1 2 3 4 P12 P34 P13 P24 P23 解：瞬心數(shù)為：解：瞬心數(shù)為： 1.作瞬心多邊形圓作瞬心多邊形圓 2.直接觀察求瞬心直接觀察求瞬心 3.三心定律求瞬心三心定律求瞬心 N Nn(n-1)/2n(n-1)/26 n=46 n=4 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1 11 2 3 二、速度瞬心在機構(gòu)

28、速度分析中的應(yīng)用二、速度瞬心在機構(gòu)速度分析中的應(yīng)用 1.求線速度求線速度 已知凸輪轉(zhuǎn)速已知凸輪轉(zhuǎn)速1 1，求推桿的速度。，求推桿的速度。 P23 解：解： 直接觀察求瞬心直接觀察求瞬心P13、 、 P23 。 。 V2 求瞬心求瞬心P12的速度的速度 。 V2V P12l(P13P12)1 1 長度長度P13P12直接從圖上量取。直接從圖上量取。 n n P12P13 根據(jù)三心定律和公法線根據(jù)三心定律和公法線 nn求瞬心的位置求瞬心的位置P12 。 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2 2 2 3 4 1 2.求角速度求角速度 解：解：瞬心數(shù)為瞬心數(shù)為 6個個 直接觀察能求出直接觀察能求出 4個個 余下的余下的2個用三心定律求出。個用三心定律求出。 P24 P13 求瞬心求瞬心P24的速度的速度 。 VP24l(P24P14)4 4 2 (P24P12)/ P24P14 a)鉸鏈機構(gòu)鉸鏈機構(gòu) 已知構(gòu)件已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速2 2，求構(gòu)件，求構(gòu)件4的角速度的角速度4 4 。 4 4 VP24l(P24P12)2 VP24 P12 P23 P34 P14 方向方向: 與與2 2相同。相同。 相對瞬心位于兩絕對瞬心的同一側(cè)，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同 中國地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 3 3 b)