機(jī)械原理第八版第三章

1、第三章第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的和方法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的和方法3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3-3 用解析法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用解析法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3-1 機(jī)構(gòu)分析的任務(wù)、目的和方法機(jī)構(gòu)分析的任務(wù)、目的和方法1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)在已知機(jī)構(gòu)尺寸及原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下，確定機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角位移、角速度及角加速度2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的研究上述內(nèi)容，對(duì)于了解現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)性能，設(shè)計(jì)新的機(jī)械和研究機(jī)械動(dòng)力性能，都是十分必要的3-1 機(jī)構(gòu)分析的任務(wù)、目的和方法機(jī)構(gòu)分析的任務(wù)、目的

2、和方法3.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法當(dāng)需要簡(jiǎn)捷直觀地了解機(jī)構(gòu)的某個(gè)或某幾個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，采用圖解法比較方便，而且精度也能滿足實(shí)際問(wèn)題的要求當(dāng)需要精確地知道或要了解機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，采用解析法并借助計(jì)算機(jī)，不僅可獲得很高的計(jì)算精度及一系列位置的分析結(jié)果，并能繪出機(jī)構(gòu)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)線圖，同時(shí)還可把機(jī)構(gòu)分析和綜合問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，以便于機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的圖解法分析包括對(duì)機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度的分析。由于機(jī)構(gòu)的位置圖解分析實(shí)際上是按給定的機(jī)構(gòu)尺寸及原動(dòng)件的位置作出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，在第2章已作介紹，所以本節(jié)主要介

3、紹機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析的圖解法一、機(jī)構(gòu)速度及加速度分析的一般圖解法機(jī)構(gòu)的速度及加速度分析的一般圖解法為矢量方程圖解法，又稱相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1.矢量方程圖解法 矢量方程圖解法的基本原理理論力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)合成原理 矢量方程圖解法的作法在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度和加速度分析時(shí)，首先根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理列出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的矢量方程，然后再按方程作圖求解兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)副中心處具有相同的速度和加速度，兩構(gòu)件以移動(dòng)副相連時(shí)，兩構(gòu)件具有相同的角速度和角加速度3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析CD大?。捍笮。?？ ？ 方向：方向： DABCA

4、B大?。海看笮。?？ 方向：？方向：？ DABC DABC 矢量圖的畫(huà)法3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析DABC DABC BCBDACDA大?。捍笮。?？ 方向：方向： ？ 大小：大小： 方向：方向： ？ ？ 3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2.利用同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度和加速度矢量方程作圖求解運(yùn)動(dòng)合成原理：同一構(gòu)件上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是隨該構(gòu)件上基點(diǎn)作平動(dòng)與繞基點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成 列矢量方程并分析各矢量 選取適當(dāng)比例尺按方程作速度多邊形及加速度多邊形圖 根據(jù)作圖求解 速度及加速度影像3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3.

5、利用兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度及加速度矢量方程作圖求解運(yùn)動(dòng)合成原理：構(gòu)件i在重合點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是隨同構(gòu)件j在重合點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和構(gòu)件i相對(duì)于構(gòu)件j的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成重合點(diǎn)選取原則：選已知參數(shù)較多的點(diǎn)（一般為鉸鏈點(diǎn)），為此有時(shí)應(yīng)將構(gòu)件擴(kuò)大至所選取的重合點(diǎn) 列矢量方程并分析各矢量 選取適當(dāng)比例尺按方程作速度多邊形及加速度多邊形圖 根據(jù)作圖求解 科氏加速度存在的確定3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析【例3-1】柱塞唧筒六桿機(jī)構(gòu)【例3-2】平面凸輪高副機(jī)構(gòu)說(shuō)明：對(duì)于含高副的機(jī)構(gòu)，為簡(jiǎn)化其運(yùn)動(dòng)分析，常將其高副用低副代替后再作運(yùn)動(dòng)分析。因高副低代為瞬時(shí)替代，故對(duì)機(jī)構(gòu)不同位置的運(yùn)動(dòng)分析，均應(yīng)作出相應(yīng)

6、位置的瞬時(shí)替代機(jī)構(gòu)3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析二、機(jī)構(gòu)速度分析的便捷圖解法多數(shù)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析僅需對(duì)其機(jī)構(gòu)作速度分析，此時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)采用速度瞬心圖解法（簡(jiǎn)稱速度瞬心法或瞬心法）對(duì)其進(jìn)行速度分析就十分簡(jiǎn)便和直觀。此外對(duì)于某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，若單純運(yùn)用矢量方程圖解法對(duì)其進(jìn)行速度分析有時(shí)會(huì)遇到困難，這時(shí)綜合地運(yùn)用這兩種方法進(jìn)行求解則往往顯得比較簡(jiǎn)便3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1.速度瞬心互作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上瞬時(shí)速度相等的重合點(diǎn)即為兩構(gòu)件的速度瞬心，簡(jiǎn)稱瞬心。用Pij表示，且ij瞬心處的絕對(duì)速度為零的瞬心為絕對(duì)瞬心，否則為相對(duì)瞬心機(jī)構(gòu)

7、的瞬心總數(shù) KN (N1)/23-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2.瞬心位置的確定 通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相連的兩構(gòu)件間的瞬心位置確定 以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的兩構(gòu)件的瞬心在轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心處 以移動(dòng)副相連接的兩構(gòu)件的瞬心位于垂直于其導(dǎo)路方向的無(wú)窮遠(yuǎn)處 以高副相連接的兩構(gòu)件的瞬心在過(guò)接觸點(diǎn)兩高副元素的公法線上（純滾動(dòng)高副和有相對(duì)滑動(dòng)高副）3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 不通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相連的兩構(gòu)件間的瞬心位置確定對(duì)于不通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相連的兩構(gòu)件間的瞬心，可借助于“三心定理”來(lái)確定位置三心定理：三個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的三個(gè)瞬心必位于同一直線上3-2 用圖解法作機(jī)

8、構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析【例3-3】用瞬心法對(duì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)作速度分析【例3-4】用瞬心法對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)作速度分析作業(yè)：3-11：（a）、（b）3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析P12P23P34 P141 12 23 34 4P13P242143 瞬心位置確定技巧（瞬心多邊形）以運(yùn)動(dòng)副直接相連的兩構(gòu)件兩兩相連不以運(yùn)動(dòng)副直接相連的兩構(gòu)件的瞬心多邊形的待求連線需與已知連線構(gòu)成2個(gè)三角形3-2 用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析163245P16P12P36P23P45P34P56214356如果瞬心多邊形的待求連線不能與已知連線構(gòu)成2個(gè)三角形時(shí)，則該瞬心求不出來(lái)。比如P14 、P15 、P24、P25 3-2