第三章平面連桿機運動分析mat

1、7在平面機構(gòu)中若引入一個低副將引入在平面機構(gòu)中若引入一個低副將引入 個約束。個約束。 8六個構(gòu)件組成同一回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動副，則該處共有六個構(gòu)件組成同一回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動副，則該處共有 個轉(zhuǎn)動副。個轉(zhuǎn)動副。9當機構(gòu)的自由度當機構(gòu)的自由度 0，且等于原動件數(shù)，則該機構(gòu)即具有確定的，且等于原動件數(shù)，則該機構(gòu)即具有確定的相對運動。相對運動。( )回顧回顧10. 10. 虛約束對機構(gòu)的運動有限制作用。虛約束對機構(gòu)的運動有限制作用。 11.構(gòu)件是由一個或多個零件所組成，這些零件間構(gòu)件是由一個或多個零件所組成，這些零件間 產(chǎn)生相對運動。產(chǎn)生相對運動。A、可以、可以 B、不能、不能 C、不一定能、不一定能 12.原

2、動件的自由度應(yīng)為原動件的自由度應(yīng)為 。A、0 B、1 C、213.機構(gòu)中原動件數(shù)目機構(gòu)中原動件數(shù)目 機構(gòu)的自由度時，該機構(gòu)具有確定的運動。機構(gòu)的自由度時，該機構(gòu)具有確定的運動。A、大于、大于 B、等于、等于 C、小于、小于14機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)具有確定運動的條件是 。A、自由度大于零、自由度大于零 B、自由度等于原動件數(shù)、自由度等于原動件數(shù) C、自由度大于、自由度大于115由由K 個構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有個構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有 個轉(zhuǎn)動副。個轉(zhuǎn)動副。A、K-1 B、K C、K+11616平面運動副的最大約束數(shù)是平面運動副的最大約束數(shù)是 。 A A、1 B1 B、2 C2

3、C、3 317兩構(gòu)件之間以面接觸所組成的平面運動副，稱為兩構(gòu)件之間以面接觸所組成的平面運動副，稱為副，副，它產(chǎn)生它產(chǎn)生個約束，而保留了個約束，而保留了個自由度。個自由度。第三第三章章 平面機構(gòu)的運動分折平面機構(gòu)的運動分折 根據(jù)機構(gòu)的尺寸及原動件已知運動規(guī)律，求構(gòu)件中從動件上根據(jù)機構(gòu)的尺寸及原動件已知運動規(guī)律，求構(gòu)件中從動件上某點的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角位移、角速度及某點的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角位移、角速度及角加速度。角加速度。 對機構(gòu)進行運動分析主要有對機構(gòu)進行運動分析主要有圖解法圖解法和和解析法解析法。 了解已有機構(gòu)的運動性能，設(shè)計新的機械和研究機械了解已有機構(gòu)的運動

4、性能，設(shè)計新的機械和研究機械動力性能的必要前提。動力性能的必要前提。第一節(jié)第一節(jié) 機構(gòu)運動分析的任務(wù)、目的和方法機構(gòu)運動分析的任務(wù)、目的和方法形象、直觀，用于平面機構(gòu)簡單方便，形象、直觀，用于平面機構(gòu)簡單方便，但精度和求解效率較低但精度和求解效率較低。計算精度和求解效率高計算精度和求解效率高。 在己知機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和主動構(gòu)件運動的情況在己知機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和主動構(gòu)件運動的情況下，確定機構(gòu)中其它構(gòu)件或其上的點的運動，下，確定機構(gòu)中其它構(gòu)件或其上的點的運動，稱稱為對機構(gòu)的運動分析為對機構(gòu)的運動分析。 具體內(nèi)容包括具體內(nèi)容包括位移位移、速度速度和和加速度加速度分析。分析。第一節(jié)第一節(jié) 機構(gòu)運動分析的任

5、務(wù)、目的和方法機構(gòu)運動分析的任務(wù)、目的和方法第二節(jié)第二節(jié) 用用速度速度瞬瞬心法心法作機構(gòu)的速度分析作機構(gòu)的速度分析 兩個構(gòu)件在兩個構(gòu)件在瞬心處沒有相對速度瞬心處沒有相對速度，所以，速度瞬心可以定，所以，速度瞬心可以定義為作平面相對運動的兩構(gòu)件上在任義為作平面相對運動的兩構(gòu)件上在任瞬時其瞬時其相對速度為零的相對速度為零的重合點重合點，瞬心也可以說是作平面相對運動的兩構(gòu)件上在，瞬心也可以說是作平面相對運動的兩構(gòu)件上在任任瞬瞬時其絕對速度相等時其絕對速度相等的重合點，或稱等速重合點。的重合點，或稱等速重合點。 兩個作相對平面運動的構(gòu)件兩個作相對平面運動的構(gòu)件( (剛體剛體)1)1和和2 2，在任一瞬

6、時，在任一瞬時，都可以認為它們是繞某一點作相對轉(zhuǎn)動，該點即為瞬時速度都可以認為它們是繞某一點作相對轉(zhuǎn)動，該點即為瞬時速度中心，簡稱中心，簡稱瞬心瞬心。 如圖所示兩構(gòu)件如圖所示兩構(gòu)件1 1和和 2 2，在圖示運動位置，構(gòu)件，在圖示運動位置，構(gòu)件1 1和和2 2在在P21P21點的相點的相對速度零，即在該點，兩構(gòu)件的絕對速度相等對速度零，即在該點，兩構(gòu)件的絕對速度相等 若兩構(gòu)件的等速重合點的若兩構(gòu)件的等速重合點的絕對絕對速度等于零，該點則為絕對速度瞬速度等于零，該點則為絕對速度瞬心心，否則，稱為，否則，稱為相對速度瞬心相對速度瞬心。12 VA2A1VB2B1P21 機構(gòu)中瞬心的數(shù)目機構(gòu)中瞬心的數(shù)目

7、由于每兩個構(gòu)件有一個速度瞬心，所以，對于由由于每兩個構(gòu)件有一個速度瞬心，所以，對于由n n個構(gòu)件組成的個構(gòu)件組成的機構(gòu)機構(gòu), ,其總的瞬心數(shù)其總的瞬心數(shù)N N為：為： N Nn(nn(n一一1)1)2 2 機構(gòu)中瞬心位置的確定機構(gòu)中瞬心位置的確定u 兩構(gòu)件之間直接通過運動副相聯(lián)在一起，它們之間的瞬心兩構(gòu)件之間直接通過運動副相聯(lián)在一起，它們之間的瞬心可通過觀察直接確定可通過觀察直接確定u 兩個構(gòu)件之間沒有運動副直接將它們聯(lián)接在一起，則它們兩個構(gòu)件之間沒有運動副直接將它們聯(lián)接在一起，則它們之間的速度瞬心位置需通過之間的速度瞬心位置需通過“三心定理三心定理”確定確定 通過運動副直接相連的兩構(gòu)件的瞬心

8、通過運動副直接相連的兩構(gòu)件的瞬心2 2）以移動副相聯(lián)，瞬心在垂直于其導(dǎo)以移動副相聯(lián)，瞬心在垂直于其導(dǎo)路的無窮遠處路的無窮遠處。如如右右圖圖所示所示，以移動副，以移動副聯(lián)接時，構(gòu)件聯(lián)接時，構(gòu)件1 1相對于構(gòu)件相對于構(gòu)件2 2移動的速度移動的速度平行于導(dǎo)路方向，因此，瞬心位于移動平行于導(dǎo)路方向，因此，瞬心位于移動副導(dǎo)路方向的垂線上的無窮遠處副導(dǎo)路方向的垂線上的無窮遠處。1 1）以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)，瞬心在其中心處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)，瞬心在其中心處。如如右圖右圖所示，當兩構(gòu)件所示，當兩構(gòu)件1 1和和2 2以轉(zhuǎn)動副聯(lián)以轉(zhuǎn)動副聯(lián)接時，轉(zhuǎn)動副的中心即為他們之間的速接時，轉(zhuǎn)動副的中心即為他們之間的速度瞬心度瞬心。12P1

9、221P123) 3) 以平面以平面高高副聯(lián)接的兩構(gòu)件的瞬心。如果兩構(gòu)件之間為副聯(lián)接的兩構(gòu)件的瞬心。如果兩構(gòu)件之間為純滾動純滾動，則兩構(gòu)件的則兩構(gòu)件的接觸點接觸點M M即為兩構(gòu)件的瞬心即為兩構(gòu)件的瞬心；如果兩構(gòu)件之間既作相對如果兩構(gòu)件之間既作相對滾動，又有相對滑動，滾動，又有相對滑動，瞬心就在過其接觸點處兩高副元素的公法瞬心就在過其接觸點處兩高副元素的公法線上。線上。12MP1212nnt12M1221P絕對瞬心絕對瞬心PP絕對瞬心絕對瞬心21A AB BP絕對瞬心的一種求法絕對瞬心的一種求法 不直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心的確定不直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心的確定 對于不直接以運動副相聯(lián)的兩構(gòu)件的速度瞬心，

10、可對于不直接以運動副相聯(lián)的兩構(gòu)件的速度瞬心，可用三心定理來確定用三心定理來確定。 所謂所謂“三三心定理心定理”，就是，就是三個作三個作相對平面運動的構(gòu)件共有三個速度瞬心，且他們相對平面運動的構(gòu)件共有三個速度瞬心，且他們位于同一條直線上位于同一條直線上。123vk2vk11323因因 K12K12構(gòu)件構(gòu)件1 1，2 2瞬心，瞬心，故：故： VK1=Vk2VK1=Vk234P12P23P13P24P14PBNn(n一一1)2BvCvP13v123441ACD1413113VPPPL 43413413VPPPL 3413141314PPPPLL 1nn2233212132VPPPL 3212132P

11、ppLVV V132P13P23 P12P12所所在在線線智商智商占事業(yè)成功的占事業(yè)成功的40% 情商情商占事業(yè)成功的占事業(yè)成功的60%日本日本從中國進口筷子從中國進口筷子愛國：是做人的精神支柱愛國：是做人的精神支柱 韓國韓國以用國貨為榮以用國貨為榮德國德國盡量用小排量汽車盡量用小排量汽車愛人，尤其是弱勢群體愛人，尤其是弱勢群體愛父母愛父母,家園家園知道感恩知道感恩 怨天尤人怨天尤人 不知感恩不知感恩一是要有使命感一是要有使命感愛心：是做人的道德底線愛心：是做人的道德底線素素 養(yǎng)：養(yǎng)： 事業(yè)成功的基礎(chǔ)事業(yè)成功的基礎(chǔ)責任心：事業(yè)成功的關(guān)鍵責任心：事業(yè)成功的關(guān)鍵二是要有責任心二是要有責任心 個人個

12、人 家庭家庭 事業(yè)事業(yè) 行走坐臥行走坐臥 排隊排隊 飲食飲食 交往禮儀交往禮儀 寬容大度寬容大度 求曲柄滑塊機構(gòu)的速度瞬心。求曲柄滑塊機構(gòu)的速度瞬心?！窘饨狻?1. 瞬心數(shù)：瞬心數(shù)：Nn(n-1)/262.利用運動副求瞬心；利用運動副求瞬心；3.三心定律求瞬心。三心定律求瞬心。P12P23P34 P14P241VP13VP23VP12= 11L VP13=13141PPL =VP2322412112PpLL VP23 =24232PPL 1 12 23 34 42423241211PPPPLLL P13163245P16P12P36P23P45P34P56P13【教師例教師例 】已知構(gòu)件已知構(gòu)

13、件1 角速度角速度w1,求構(gòu)件求構(gòu)件5的速度的速度W2？P35P26P46 1AEBCD 1132圖示為鉸鏈四桿機構(gòu)的運動簡圖，已知曲柄圖示為鉸鏈四桿機構(gòu)的運動簡圖，已知曲柄AB以以 1逆逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。求機構(gòu)中時針方向勻速轉(zhuǎn)動。求機構(gòu)中E點的速度點的速度 E以及構(gòu)件以及構(gòu)件3的角速度的角速度 3?！窘處熇處熇?】P13P244第三節(jié)第三節(jié) 用矢量圖解法作機構(gòu)的速度及加速度分析用矢量圖解法作機構(gòu)的速度及加速度分析一、相對運動圖解法的基本原理一、相對運動圖解法的基本原理1. 1. 同一構(gòu)件上兩點之間的速度、加速度的關(guān)系同一構(gòu)件上兩點之間的速度、加速度的關(guān)系1ABVVVVAABBABAABV

14、VV BAtBAnABaaaa 2.2.兩構(gòu)件重合點處的速度和加速度矢量關(guān)系兩構(gòu)件重合點處的速度和加速度矢量關(guān)系A(chǔ)121VVVVB2B1B2B1B1B2B（B1，B2）B2B1B1B2vvv 等速等速A121VVVVB2B1B2B1B1B2B（B1，B2）B2B1rB2B1kB1B2aaaa B1tB1nB1aaa AB12B1nB1laa ：方向由方向由B指向指向A12BBkau科氏加速度科氏加速度 當兩構(gòu)件以相同的角速度轉(zhuǎn)動且有相對移動當兩構(gòu)件以相同的角速度轉(zhuǎn)動且有相對移動時，其重合點處必有時，其重合點處必有科氏加速度科氏加速度。 1B2B1B2B1k2 va 方向：方向： 把把 沿沿 方

15、向轉(zhuǎn)過方向轉(zhuǎn)過090B2B1v1二、機構(gòu)運動分析中應(yīng)注意的若干問題二、機構(gòu)運動分析中應(yīng)注意的若干問題1.1.正確判別科氏加速度存在的條件正確判別科氏加速度存在的條件 兩構(gòu)件以相同的角速度共同轉(zhuǎn)動的同時，還必須作相對兩構(gòu)件以相同的角速度共同轉(zhuǎn)動的同時，還必須作相對運動，其重合點才存在科氏加速度運動，其重合點才存在科氏加速度 。2.2.建立速度或加速度向量方程時，一定要從已知速度建立速度或加速度向量方程時，一定要從已知速度或加速度的點開始列方程或加速度的點開始列方程 三、相對運動圖解法三、相對運動圖解法vmm)m/s)v圖中的長度（實際速度（ vv/amm)m/s2a圖中的長度（實際加速度（ 1

16、1、引入速度比例尺、引入速度比例尺 ，把速度向量轉(zhuǎn)化為長度向量把速度向量轉(zhuǎn)化為長度向量 。2 2、引入加速度比例尺、引入加速度比例尺 ，把加速度向量轉(zhuǎn)化為長度向量。把加速度向量轉(zhuǎn)化為長度向量。3 3、進行矢量加法或減法的圖解運算。、進行矢量加法或減法的圖解運算。AEBCD 1 1132【教師例教師例2-4】 圖示為鉸鏈四桿機構(gòu)的運動簡圖，已圖示為鉸鏈四桿機構(gòu)的運動簡圖，已知曲柄知曲柄AB以以 1逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。求機構(gòu)中逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。求機構(gòu)中E點點的速度的速度 E和加速度和加速度aE以及構(gòu)件以及構(gòu)件2、3的角速度的角速度 2 、 3和角加速度和角加速度 2、 3 ?！窘饨狻?1.速度分

17、析速度分析(1)求已知速度求已知速度ABBl1 (2)列方程列方程CBBC CD AB CB ？方向方向大小大小pbcE(3)畫速度圖畫速度圖p 速度極點。速度極點。mmsmpbB/ )/(/， AEBCD 1 1132bceAEBCD 1 1132 C =pc 2= CB /lBC = bc /lBC 3 = C /lCD =pc /lBC(4)結(jié)果結(jié)果 E =pe ppbceAEBCD 1 1132（5）速度影像原理：）速度影像原理：原理：原理：同一構(gòu)件在機構(gòu)簡同一構(gòu)件在機構(gòu)簡圖上的幾何圖形，與速度圖圖上的幾何圖形，與速度圖上相應(yīng)圖形互為相似形；且上相應(yīng)圖形互為相似形；且字母的排列順序一致

18、。字母的排列順序一致。應(yīng)用：應(yīng)用：已知同一構(gòu)件上兩已知同一構(gòu)件上兩點的速度，用影像原理可求點的速度，用影像原理可求出其它各點的速度。出其它各點的速度。速度極點速度極點p：是所有構(gòu)件是所有構(gòu)件絕對瞬心的影像。絕對瞬心的影像。S(s,a,d)pbceAEBCD 1 1132S(s,a,d)（6）速度多邊形的特點）速度多邊形的特點:從點從點p出發(fā)的向量代表絕出發(fā)的向量代表絕對速度，如對速度，如 pc C2）不經(jīng)過點不經(jīng)過點p的向量代表相對的向量代表相對速度，如速度，如bc CB(不是不是 BC)已知已知同一構(gòu)件同一構(gòu)件上兩點的速上兩點的速度，用影像原理可求出該構(gòu)度，用影像原理可求出該構(gòu)件其它各點的速

19、度。件其它各點的速度。AEBCD 1 11322.加速度分析加速度分析（1）求已知加速度）求已知加速度CDnCla23 ABnBBlaa21 BCnCBla22 （2 2）列方程）列方程 CBnCBBCnCaaaaa BC方向方向大小大小CDBACBCD?（3 3）畫加速度圖）畫加速度圖 加速度極點。加速度極點。 p pCBn n c CDCDn n b pCBn n c CDCDn n b CBnCBBCnCaaaaa AEBCD 1 1132（4 4）結(jié)果）結(jié)果aCBCBcna aCDCcna BCCBla/2 aCcpa CDCla/3 aCBcba AEBCD 1 1132 pCBn

20、n c CDCDn n b e（5）加速度影像原理：加速度影像原理：原理：原理：同一構(gòu)件在機構(gòu)簡圖上的圖形，與加速度同一構(gòu)件在機構(gòu)簡圖上的圖形，與加速度圖上相應(yīng)圖形相似；且圖上相應(yīng)圖形相似；且字母的排列順序一致字母的排列順序一致。應(yīng)用：應(yīng)用：已知已知同一構(gòu)件同一構(gòu)件上兩點的加速度，用影像原上兩點的加速度，用影像原理可求出該構(gòu)件其它各點的加速度。理可求出該構(gòu)件其它各點的加速度。加速度極點加速度極點p:是各構(gòu)件加速度為零的點的影像是各構(gòu)件加速度為零的點的影像。AEBCD 1 1132 pCBn n c CDCDn n b e（6）加速度多邊形的特點加速度多邊形的特點: :從點從點p p出發(fā)的向量代

21、表絕對加速度，出發(fā)的向量代表絕對加速度， 例如例如 pc aC不經(jīng)過點不經(jīng)過點p p的向量代表相對加速度，的向量代表相對加速度， 例如例如bc aCB( (不是不是aBC) )已知已知同一構(gòu)件同一構(gòu)件上兩點的加速度，用影像原理可上兩點的加速度，用影像原理可求出該構(gòu)件其它各點的加速度。求出該構(gòu)件其它各點的加速度。追求：追求：指人的指人的志向，即理想、信念和價值觀。志向，即理想、信念和價值觀。意志：意志：指意志的指意志的自覺性、自覺性、 果斷性、果斷性、 堅持性、堅持性、 自制性、自制性、 科學性?？茖W性。風度：風度：指指寬容大度、高瞻遠矚、臨危不亂、光明磊落、機智幽默寬容大度、高瞻遠矚、臨危不亂

22、、光明磊落、機智幽默感情：感情：指指發(fā)揮積極情感，克服消極情感（冷漠、孤傲、嫉妒、虛偽）發(fā)揮積極情感，克服消極情感（冷漠、孤傲、嫉妒、虛偽） 承受挫折承受挫折 百折不撓百折不撓 寬容大度寬容大度 平和心態(tài)平和心態(tài) 能忍制怒能忍制怒心理素質(zhì)心理素質(zhì)民族英雄民族英雄 林則徐林則徐 ：海納百川，有容乃大；壁立千仞，無欲則剛。海納百川，有容乃大；壁立千仞，無欲則剛。古希臘畢達哥拉斯古希臘畢達哥拉斯：憤怒，以愚蠢開始，以后悔告終。憤怒，以愚蠢開始，以后悔告終。 忍一時風平浪靜，忍一時風平浪靜，退一步海闊天空。退一步海闊天空。【教師例教師例2-5】 圖示為導(dǎo)桿機構(gòu)的運動簡圖，已知曲圖示為導(dǎo)桿機構(gòu)的運動簡圖

23、，已知曲柄柄AB以以 1逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。求構(gòu)件逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。求構(gòu)件2、3的角速的角速度度 2 、 3和角加速度和角加速度 2、 3 。 123BCA本例應(yīng)用點的運動合成定理求解本例應(yīng)用點的運動合成定理求解【解解】 1.速度分析速度分析(1)求已知速度求已知速度ABBl12 123BCA(2)列方程列方程2323BBBB BC AB BC/？方向方向大小大小pb2b3(3)畫速度圖畫速度圖pbB/ (4)結(jié)果結(jié)果BCBCBlpbl/ /3332 123BCA(1)求已知速度求已知速度ABBl12 123BCA2.加速度分析加速度分析(1)求已知加速度求已知加速度BCnBla233 AB

24、nBBlaa2122 233232BBkBBa 方向：方向： B3B2沿沿 3方向轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)90。b2b3pkBBa23 /BCrCBkBBBBnBaaaaa 23233 方向方向大小大小BCBA BCBC?(3)(3)畫加速度圖畫加速度圖22/bpaBa p2bk3n3b 123BCAkBBa23(2)列方程列方程rCBkBBBBnBaaaaa 23233 p2bk3n3b 123BCAkBBa23(4)結(jié)果結(jié)果BCaBCBlbnla/33332 已知曲柄已知曲柄ABAB以逆時以逆時針方向等速轉(zhuǎn)動，其角針方向等速轉(zhuǎn)動，其角速度為速度為 ，求構(gòu)件，求構(gòu)件2 2、3 3的角速度的角速度 、 和和角

25、加速度角加速度 、 。1233A11234CDB (B1B2B3)例例 題題2BD AB /導(dǎo)路A11234CDBPb1(b2)b3(B1B2B3)速度向量圖速度向量圖AB1B2B1lvv B3B2B2B3vvv AB1l ？加速度向量圖加速度向量圖 （加速度矢量方程加速度矢量方程） B3B2rB3B2kB2B3aaaa B3tB3nB3aaa A11234CDBb3b3 (B1B2B3)b2P加速度向量圖加速度向量圖 （加速度矢量方程加速度矢量方程） b2B3B2rB3B2kB2B3aaaa B3tB3nB3aaa B3B2rB3B2kB2nB3tB3naaaaa BD32l 211l2B3

26、B22 v ？ ？ BD BD BA 導(dǎo)路（指左）導(dǎo)路（指左） /導(dǎo)路導(dǎo)路 b1(b2)Pb3B3B2B2B3vvv 例例 題題求構(gòu)件求構(gòu)件3 3的速度或角速度，只要把構(gòu)件的速度或角速度，只要把構(gòu)件3 3擴大擴大。3.3.機構(gòu)在極限位置、共線位置等特殊位置時，其速度和加速度機構(gòu)在極限位置、共線位置等特殊位置時，其速度和加速度多邊形變得簡單多邊形變得簡單例例 題題例例 題題4.4.進行凸輪等高副機構(gòu)的運動分析時，可采用高副低代方法，進行凸輪等高副機構(gòu)的運動分析時，可采用高副低代方法，對相應(yīng)的低副機構(gòu)作運動分析，二者具有相同的運動特性對相應(yīng)的低副機構(gòu)作運動分析，二者具有相同的運動特性 5.5.液壓

27、機構(gòu)的運動分析可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的導(dǎo)桿機構(gòu)進行液壓機構(gòu)的運動分析可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的導(dǎo)桿機構(gòu)進行例例 題題綜合運用速度瞬心法和相對運動圖解法，綜合運用速度瞬心法和相對運動圖解法，可進行較復(fù)雜機構(gòu)的速度分析可進行較復(fù)雜機構(gòu)的速度分析 例例 題題u 已知各構(gòu)件尺寸及原動件已知各構(gòu)件尺寸及原動件2 2的角速度的角速度w2,w2, 作出圖示位置的速度多邊形作出圖示位置的速度多邊形CBBC CDDC CEEC CBBC CDDC CEEC P14PbCDE作業(yè)作業(yè)1 圖示圖示牛頭刨床牛頭刨床機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸 L LABAB=125mm, =125mm, LCD=600mm,L600m

28、m,LACAC=275,=275,L LC5C5=575mm,L=575mm,Leded=150=150 角速度角速度1 1=1rad/s =1rad/s 原動件原動件1的角位移的角位移1=學號學號x101. 畫出速度多邊形和加速度多邊形畫出速度多邊形和加速度多邊形學號學號1-17作業(yè)作業(yè)2：學號學號 ABDCEFLAB=4515050220LBC=120LDC=90LCE=45LEF=30原動件原動件1的角位移的角位移1=學號學號x101. 畫出速度多邊形和加速度多邊形畫出速度多邊形和加速度多邊形二、用解析法對平面連桿機構(gòu)進行運動分析二、用解析法對平面連桿機構(gòu)進行運動分析 用解析法對平面連桿

29、機構(gòu)進行運動分析又可分為：用解析法對平面連桿機構(gòu)進行運動分析又可分為：矢量方程解析法、桿組法和矩陣法等。矢量方程解析法、桿組法和矩陣法等。 矢量方程法是將機構(gòu)中各種構(gòu)件視為矢量，并構(gòu)成矢量方程法是將機構(gòu)中各種構(gòu)件視為矢量，并構(gòu)成封閉矢量多邊形，列出矢量方程，進而推導(dǎo)出未知量的封閉矢量多邊形，列出矢量方程，進而推導(dǎo)出未知量的表達式。表達式。解析法的過程實質(zhì)解析法的過程實質(zhì)位移方程位移方程 s = s（ ） 速度方程速度方程 v = v（ ） 加速度方程加速度方程 a = a（ ） 平面矢量的復(fù)數(shù)表示法平面矢量的復(fù)數(shù)表示法22yxl loyx xyLiyxL p 用復(fù)數(shù)表示平面矢量用復(fù)數(shù)表示平面矢

30、量sincosill 稱為幅角稱為幅角i2= -1, coslx sinly p 用極坐標式表示平面矢量用極坐標式表示平面矢量ileL sincosill sincosiei olyx x1y1Lcoslx 1sinly 1p 位置分析位置分析矢量導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用矢量導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用cossinlylx 11p速度分析速度分析dtdliei sincosill ileL dtledVdtdLi)( iiel )cossin(il dtd dtledVdtdLi)( iiel olyx x1y1Lp加速度分析加速度分析cossinlly 21 dtdVdtieldi)( dtdeili dtdliei dt

31、edi)(iie dtdiel2 ieil sincosiei sincos22ill sincoslil i sincosllx 21 解析法的一般步驟解析法的一般步驟 p 建立直角標系建立直角標系p建立機構(gòu)的運動分析數(shù)學模型建立機構(gòu)的運動分析數(shù)學模型 01i niLp投影矢量，得位移方程投影矢量，得位移方程p位移方程對時間求導(dǎo)，得速度方程位移方程對時間求導(dǎo)，得速度方程p速度方程對時間求導(dǎo)，得加速度方程速度方程對時間求導(dǎo)，得加速度方程p 封閉環(huán)矢量方程封閉環(huán)矢量方程ABCDXY1 1 23L3L4L2L1例例 題題p 建立各矢量的投影方程建立各矢量的投影方程321eee3421iiiLLLL

32、 圖示四桿機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸及原圖示四桿機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸及原動件動件1 1的角位移的角位移1 1和角速度和角速度1 1 ，現(xiàn)對機構(gòu)，現(xiàn)對機構(gòu)進行位置、速度、加速度分析進行位置、速度、加速度分析消去消去 2p速度方程速度方程321eee3421iiillll 兩邊對時間兩邊對時間求導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)數(shù)兩邊除以兩邊除以2ei兩邊除以兩邊除以3ei取實數(shù)部分取實數(shù)部分)(cos(21 i)sin(21 i11l )cos(21 i )sin(21 11l)sin(2333 l)sin()sin(23321113 ll)sin()sin(32231112 llp加速度方程加速度方程321eee34

33、21iiillll 兩邊對時間兩邊對時間求導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)數(shù)兩邊兩邊求導(dǎo)求導(dǎo)兩邊除兩邊除ei2 2=例例 題題1 圖示圖示曲柄滑塊曲柄滑塊機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸及原動件機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸及原動件1 1的角位移的角位移1 1和角速度和角速度1 1 ，現(xiàn)對機構(gòu)進行位置、速度、加速度分析，現(xiàn)對機構(gòu)進行位置、速度、加速度分析p 建立直角標系建立直角標系建立機構(gòu)的運動分析數(shù)學模型建立機構(gòu)的運動分析數(shù)學模型 xyxB2展開展開求得：求得：p速度方程速度方程兩邊對時間兩邊對時間求導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)數(shù)展開展開221112coscosll 22111cos)sin( lvcp加速度方程加速度方程兩邊對時間兩邊對時間求導(dǎo)數(shù)

34、求導(dǎo)數(shù)展開展開212llsinarcsin 2211coscosllxB 221112coscosll 22111cos)sin( lvcpL1=30，L2=6022111cos)sin( lvcpL1=30，L2=6011 2vcacyBEFAC123456xPB1,2B3DDEaB1,2aKarab3naed3tADaEDnAEP220ABDCEF15050PCEFPEBEFAC123456xL6L61s3L3L4scL134313126iiieselel /111163cossinarctanlll 3113coscosls L6 +L1=s3 33133311iiiesiesiel 3

35、331131 sisieli)(331113sl)cos( )sin(31113 ls33331333233332112iiiiiiesesesiesel 3331312132ssl )sin()cos(312113233 lssDL6 +sc=L3 +L4434326iicielelsel /43364lllsinarcsin 4433coscosllsc 434433iicieliels BEFAC123456xL6L61s3L3L4scL134443334coscosll 44333cos)sin( lvscc44332444423333iiiicielielieliels 424443

36、2334333cos)cos()sin(lllascc 44424433332334cossincoscosllll D 圖示圖示牛頭刨床牛頭刨床機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件尺寸 L L1 1=125mm, =125mm, L3=600mm,L600mm,L6 6=275,=275,L L6 6=575mm,=575mm, 角速度角速度1 1=1rad/s=1rad/s BEFAC123456xL6L61s3L3L4sc34111163cossinarctanlll 3113coscosls 331113sl)cos( )sin(31113 ls3331312132ssl )s

37、in()cos(312113233 lss4244432334333cos)cos()sin(lllascc 44424433332334cossincoscosllll 43364lllsinarcsin 4433coscosllsc 443334coscosll 44333cos)sin( lvsccL1D220ABDCEF15050主要內(nèi)容主要內(nèi)容Matlab 概述與入門；概述與入門；數(shù)據(jù)類型和運算數(shù)據(jù)類型和運算數(shù)值計算數(shù)值計算,符號運算符號運算數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化Matlab編程編程 MATLAB是目前世界上最流行的、應(yīng)用最廣泛的工程計算是目前世界上最流行的、應(yīng)用最廣泛

38、的工程計算和仿真軟件和仿真軟件 。Matlab 是一個可視化的計算程序，被廣泛地應(yīng)用在科學運算領(lǐng)是一個可視化的計算程序，被廣泛地應(yīng)用在科學運算領(lǐng)域里。它具有功能強大、使用簡單等特點，內(nèi)容包括：域里。它具有功能強大、使用簡單等特點，內(nèi)容包括：數(shù)值計數(shù)值計算、符號計算、數(shù)據(jù)擬合、圖形圖像處理、系統(tǒng)模擬和仿真分算、符號計算、數(shù)據(jù)擬合、圖形圖像處理、系統(tǒng)模擬和仿真分析析等功能。此外，用等功能。此外，用Matlab還可以進行還可以進行動畫設(shè)計、有限元分析動畫設(shè)計、有限元分析等。等。Matlab 概述概述MATLAB產(chǎn)生的歷史背景產(chǎn)生的歷史背景在在70年代中期年代中期,Cleve Moler博士和其同事在

39、美國博士和其同事在美國國家科學基金的資助下開發(fā)了調(diào)用國家科學基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和和LINPACK的的FORTRAN子程序庫子程序庫.EISPACK是特是特征值求解的征值求解的FORTRAN程序庫程序庫,LINPACK是解線是解線性方程的程序庫性方程的程序庫.在當時在當時,這兩個程序庫代表矩陣這兩個程序庫代表矩陣運算的最高水平運算的最高水平. 1983年春天年春天,Cleve Moler到到Standford大學講學，大學講學，MATLAB深深地吸引了工程師深深地吸引了工程師John Little。John Little敏銳地覺察到敏銳地覺察到MATLAB在工程領(lǐng)域的在工程領(lǐng)域

40、的廣闊前景，同年，他和廣闊前景，同年，他和Cleve Moler，Steve Bangert一起，用一起，用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版。語言開發(fā)了第二代專業(yè)版。這一代的這一代的MATLAB語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能據(jù)圖示化的功能 。1999年推出的年推出的 MATLAB 5.3版在很多方面又進一步改進了版在很多方面又進一步改進了 MATLAB 語言的功能。語言的功能。MATLAB的第一個商業(yè)化的版本是的第一個商業(yè)化的版本是1984年推出的是年推出的是3.0的的DOS版本版本1992年年MathWorks 公司于推出了公司于推出了4.0版本版本 1994年的

41、年的4.2版本擴充了版本擴充了4.0版本的功能，尤其在圖形界面設(shè)版本的功能，尤其在圖形界面設(shè)計方面更提供了新的方法。計方面更提供了新的方法。1997年推出的年推出的5.0版允許了更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如單元數(shù)據(jù)、多版允許了更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如單元數(shù)據(jù)、多維矩陣、對象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。維矩陣、對象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。2000年年10月底推出了其全新的月底推出了其全新的 MATLAB 6.0正式版正式版(Release 12)，在核心數(shù)值算法、界面設(shè)計、外部接口、應(yīng)用桌面等諸多方面有在核心數(shù)值算法、界面設(shè)計、外部接口、應(yīng)用桌面等諸多方面有了極大的改進。了極大的改進。M

42、ATLAB R2006R2007R2008MATLAB R2009MATLAB R2010a2002年年6月發(fā)布了其全新的月發(fā)布了其全新的 MATLAB 6.5正式版正式版(Release 13)2004年年5月推出月推出Matlab7.0 時至今日，經(jīng)過時至今日，經(jīng)過MathWorks公司的不斷完善，公司的不斷完善，MATLAB已已經(jīng)發(fā)展成為適合多學科，多種工作平臺的功能強大的大型軟經(jīng)發(fā)展成為適合多學科，多種工作平臺的功能強大的大型軟件。在國外，件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理

43、統(tǒng)計，數(shù)線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基等高級課程的基本教學工具；成為攻讀學位的本教學工具；成為攻讀學位的大學生，碩士生，博士生大學生，碩士生，博士生必須必須掌握的基本技能。在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門，掌握的基本技能。在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。在國內(nèi)，特別是工廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。在國內(nèi)，特別是工程學術(shù)界，程學術(shù)界，MATLAB也逐步盛行起來?？梢哉f，無論你從事也逐步盛行起來?？梢哉f，無論你從事工程方面的哪個學科，都能在工程方面的哪個學科

44、，都能在MATLAB里找到合適的功能。里找到合適的功能。 語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富；語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富；運算符豐富；運算符豐富；兼聚結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο缶幊痰奶匦?；兼聚結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο缶幊痰奶匦?；程序設(shè)計自由度大；程序設(shè)計自由度大；良好的程序可移植性；良好的程序可移植性；強大的圖形功能；強大的圖形功能；功能性工具箱和學科性工具箱；功能性工具箱和學科性工具箱；源程序的開放性。源程序的開放性。MATLABMATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)

45、。工具箱又分為兩類：工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱可用于多種學科。箱可用于多種學科。學科性工具箱是專業(yè)的，如（學科性工具箱是專業(yè)的，如（controlcontrol、signal signal proceessingproceessing 、commumnicationcommumnication） toolboxtoolbox等。這等。這些工具

46、箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學術(shù)水平很高的專家編寫的，所以些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序。用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序。MATLAB主工具箱主工具箱符號數(shù)學工具箱符號數(shù)學工具箱SIMULINK仿真工具箱仿真工具箱控制系統(tǒng)工具箱控制系統(tǒng)工具箱信號處理工具箱信號處理工具箱圖象處理工具箱圖象處理工具箱通訊工具箱通訊工具箱系統(tǒng)辨識工具箱系統(tǒng)辨識工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱金融工具箱金融工具箱2. MATLAB和退出和退出 Matlab菜單命令菜單命令/關(guān)閉按鈕關(guān)閉按鈕 在在Matlab命令窗口輸入命令窗口輸入exit或或quit1. MA

47、TLAB 的啟動的啟動 桌面快捷方式啟動桌面快捷方式啟動 開始菜單方式啟動開始菜單方式啟動包含一行標題欄、一行菜包含一行標題欄、一行菜單欄、一行工具欄、五個單欄、一行工具欄、五個工作窗口和一行注釋欄。工作窗口和一行注釋欄。五個工作窗口分別為五個工作窗口分別為:發(fā)射臺（發(fā)射臺（ Launch Pad）、）、工作區(qū)（工作區(qū)（ Workspace）、）、命令歷史（命令歷史（ Command History）、）、當前路徑當前路徑（ Current Directory）和和命令窗口（命令窗口（ Command Windows）。）。 歷史命令歷史命令 發(fā)射臺發(fā)射臺 命令命令 窗口窗口 標題欄標題欄 菜

48、單欄菜單欄 常用工具欄常用工具欄 工作區(qū)工作區(qū) 當前路徑當前路徑workspaworkspacece指令窗口指令窗口菜單菜單工作目錄選擇欄工作目錄選擇欄快捷工具欄快捷工具欄File（ 文件）菜單文件）菜單 Edit（ 編輯）菜單編輯）菜單 View（ 視圖）菜單視圖）菜單Window（ 窗口）菜單窗口）菜單Web（ 連網(wǎng)信息）連網(wǎng)信息）Help（ 幫助）菜單幫助）菜單 MATLAB 菜單項菜單項2、MATLAB工具欄 New M-FileProfiler后退后退O p e n FileGUIDEHelpSimulink當前路徑當前路徑圖圖1-31-3 默認工具欄默認工具欄 MATLAB 通用命令通用命令 Matlab常用的窗口幫助命令常用的窗口幫助命令MATLAB運用與簡單運算運用與簡單運算簡單數(shù)學運算簡單數(shù)學運算：購買80個單位為0.89元的電阻，16個單位為12.2元的運放，25個單價1.82元的電容，共需多少錢例子 80*0.89+16*12.2+25*1.82ans=331.900 或者 res= 80*0.89+16*12.2+25*1.82res=331.900 線性方程組求解線性方程組求解nnnnnnnnnnbxaxaxabxaxaxabxaxaxa22112222212111212111 nn