机械结构设计与维护 教学课件 ppt 作者 高朝祥 主编 王充 副主编第二章 平面机构组成及其运动分析.ppt

第二章平面机构组成及其运动分析 【观察与思考】 缝纫机是怎样工作的？工作时时各部件的运动是否确定？ 怎样控制缝纫机工作的快慢？ 第二节平面机构具有确定相对运动的条件 无相对运动的构件组合或者是无规则乱动的机构都不能实现预期的运动。 机构具有唯一确定的运动取决于机构的自由度 一、平面机构的自由度 　平面内自由运动的构件：有三个独立运动的 可能性，即三个自由度 四、几种特殊情况的处理 １.复合铰链 由两个以上构件在一处产生的转动副 2.局部自由度 局部自由度:不影响整个机构运动的、局部的独立运动 3．虚约束： 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复 的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。 第三节 构件的运动分析 一、构件的平动? 构件运动时，若体内任一直线始终保持与其原来的位置平行 送料机的料槽 锻锤 ?1. 构件平动的运动特点 构件平动时，其内各点的轨迹形状相同 在每一瞬时，各点的速度相同，加速度也相同 2.点的运动、速度和加速度 （1）点的运动方程 点的位置：用坐标x、y来表示 点的运动方程 ： （2）点的速度 点的速度是矢量，是描述点的运动快慢和方向的物理量点的位置： 点的速度在直角坐标轴上的投影，等于点运动方程对时间的一阶导数 （3）点的加速度 是矢量，描述点的速度大小和方向随时间而变化的物理量 曲柄连杆机构如图2-19（a）所示。取曲柄轴心O为坐标原点，当曲柄以角速度匀速转动时，活塞沿x轴作往复直线运动，已知其运动规律为 式中，r和l分别为OA和连杆AB的长度。活塞重量为G，不计摩擦，试求当时，连杆作用在活塞上的力。 连杆与x轴所夹锐角： 二、构件的定轴转动 构件运动时，体内（或其延伸部分）有一直线始终保持不动 二、构件的定轴转动 2.角速度 角速度：转角对时间的变化率 ，记为 3.角加速度 角速度对时间的变化率，等于角速度对时间的一阶导数，或等于转角对时间的二阶导数，记为 为正:角速度的代数值随时间增大；反之减小。 当与角速度同号时:加速转动 当与角速度异号时:减速转动。 角加速度的单位:弧度/秒2（ rad/s2) 4.定轴转动构件内各点的速度 各点的速度垂直于各自的转动半径，其方向沿圆周的切线，并与构件转向一致，其大小与各点的转动半径成正比 5.定轴转动构件内各点的加速度 【例2-7】飞轮的转动方程为 ，飞轮上一点P与转轴的距离r ＝0.8m。某瞬时P点的切向加速度和法向加速度数值相等，试求该点的速度和加速度。 【例2-8】图示平行双曲柄机构。已知主动曲柄作匀速转动，n1=300r/min，AC=BD=100mm。求连杆CD上任意一点M的速度和加速度 6.定轴转动构件的动力分析基本方程 【例 2-9】如图所示，已知飞轮的转动惯量 kg.m2，在一不变力矩M的作用下，由静止开始转动，经过10s后，飞轮转速达到60r/min。若不计摩擦的影响，求力矩M的大小。 画受力图，如图所示 三、构件的平面运动 构件在运动时，构件内任意一点至某一固定平面的距离始终保持不变，即构件内任意点都在平行于某一固定平面的平面内运动。 平面图形S上各点的运动可以代表构件上所有各点的运动，即构件的平面运动可以简化为一个平面图形在其自身平面内的运动 1.平面图形上各点的运动速度分析——基点法 取平面图形S上任意点O___基点 平面图形S的平面运动可以看作是随同基点O平动和绕基点转动的合成 平面运动的构件上任意一点的速度，等于基点速度与该点随图形绕基点转动的线速度的矢量和 【例 2-10】 半径为R的车轮，沿直线轨道作纯滚动，如图所示。已知轮轴以匀速前进，求轮缘上P、A、B和C各点的速度 2.平面图形上各点的运动速度分析——速度投影法 平面图形内任意两点的速度在这两点连线上的投影相等 适用：已知平面图形上一点的速度大小和方向，又知另一点的速度的方位，求出其速度的大小 【例 2-11】椭圆规尺AB=200㎜，AB两滑块分别在互相垂直的两滑槽中滑动，如图所示,已知A端速度，尺AB的倾斜角，试用投影法求B端的速度。 将速度vA、vB 向AB连线上投影，可得 3.平面图形上各点的运动速度分析——速度瞬心法 速度瞬心:平面图形（或其延伸部分）上速度为零的一点 【例 2-12】椭圆规尺AB=200㎜，AB两滑块分别在互相垂直的两滑槽中滑动，如图所示,已知A端速度，尺AB的倾斜角，用速度瞬心法求滑块B的速度和连杆AB的角速度以及AB杆中点D的速度。 解：活塞作平动 活塞受力：重力G、滑道反力N和连杆作用力T （2）构件的转动方程 ： 1.