常用的机构观察与运动分析
机构运动简图测绘及分析
• 引言 • 机构运动简图测绘方法 • 机构运动简图分析 • 机构运动简图的实际应用案例 • 结论
01
引言
主题简介
机构运动简图测绘
机构运动简图是一种用于描述机构运动特性的图形表示方法，通过将实际机构 进行抽象化处理，将其简化为简单的几何图形，以便于分析和研究。
机构运动简图分析
测量尺寸
使用测量工具测量机构各部件 的实际尺寸，并标注在草图上。
确定测绘对象
明确需要测绘的机构运动简图 对象，了解其结构和工作原理。
绘制草图
根据观察结果，使用辅助工具 绘制出机构运动简图的草图。
整理成图
根据草图和实际尺寸，使用绘 图软件绘制出机构运动简图的 最终图纸。
测绘注意事项
准确性
确保测绘数据的准确性， 避免因测量误差导致简图 失真。
03
机构运动简图的应用价值
机构运动简图在机械设计、制造、维修等领域具有广泛的应用价值，本
研究为这些领域提供了有益的参考和借鉴。
对未研究的展望
1 2 3
机构运动简图的自动化测绘
未来研究可以进一步探索自动化测绘方法，提高 测绘效率和精度，降低人为误差和劳动强度。
机构运动简图的分析优化
基于精确的机构运动简图，未来研究可以进一步 开展运动学、动力学等方面的分析，为机构的优 化设计提供理论支持。
总结词
机器人是现代工业生产中常用的自动化设备，其运动简图测 绘及分析有助于提高机器人的工作效率和精度。
详细描述
通过对机器人的运动简图进行测绘和分析，可以了解机器人 的工作原理和运动轨迹，发现潜在的故障和问题，优化机器 人的运动性能，提高工作效率和精度。同时，也有助于机器 人自主导航和智能控制等方面的研究。
机构的运动分析及动力学
l2 cosθ2＝l3 cosθ3+ l4 cosθ4－l1 cosθ1
(2)
l2 sinθ2＝l3 sinθ3+ l4 sinθ4－l1 sinθ1
(3)
(2)、(3)平方后相加得：
l22＝l23+ l24+ l21＋2 l3 l4cosθ3 ―2 l1 l3(cosθ3 cosθ1- sinθ3 sinθ1)―2 l1 l4cosθ1
用e3点积(12)式，整理后可得：
α2 =ω12 l1 cos (θ1 - θ3 ) + ω32 l3 -ω22 l2 cos (θ2 - θ3 ) / l2 sin (θ2 －θ3 )
二、矩阵法
思路：在直角坐标系中建立机构的位置方程，然后将
位置方程对时间求一阶导数，得到机构的速度方程。
求二阶导数便得到机构加速度方程。
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。
用反证法证明：
如右图所示的三个构件组成 的一个机构，若P23不与P12、 P13共线（同一直线），而在任 意一点C，则C点在构件2和构件 3上的绝对速度的方向不可能相 同，即绝对速度不相等。二只有 C点在P12、P13连成的直线上， 才能使绝对速度的方向相同。
对速度方程求导：
l2 sinθ2 ω2 － l3 sinθ3 ω3 ＝ω1 l1 sinθ1
l2 cosθ2 ω2 － l3 cosθ3 ω3 ＝－ω1 l1 cosθ1
将（15）式对时间求导得以下矩阵方程：
- l2 sinθ2 l3 sinθ3 l2 cosθ2 - l3 cosθ3
α2 α3
＝
(15) (18)
第二讲 机构的运动分析
第二讲平面机构的运动分析一用速度瞬心法作机构的速度分析1 速度瞬心的定义：作平面相对运动两构件上任一瞬时其速度相等的点，称为这个瞬时的速度中心。
分类：相对瞬心－重合点绝对速度不为零绝对瞬心－重合点绝对速度为零（与机架组成的瞬心）2 瞬心数目 K＝N(N-1)/23 机构瞬心位置的确定直接观察法：适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。
１）两构件组成转动副时，转动副中心即是它们的瞬心。
２）若两构件组成移动副时，其瞬心位于移动方向的垂直无穷远处。
３）若两构件形成纯滚动的高副时，其高副接触点就是它们的瞬心。
４）若两构件组成滚动兼滑动的高副时，其瞬心应位于过接触点的公法线上。
不直接形成运动副的两构件利用三心定理来确定其具体位置。
三心定理：三个彼此作平面平行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。
4传动比的计算ωi /ωj＝P1j P ij / P1i P ij（其中1为机架）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。
5.角速度方向的确定相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧，两构件转向相同相对瞬心位于两绝对瞬心之间，两构件转向相反。
注：特殊位置的速度瞬心有些会重合或趋向无穷远处，标注需要特别注意，如下四图中前三图的构件2此瞬时的角速度均为0，d图的构件2的角速度始终为0（2做平动）。
2利用速度瞬心求解速度。
ωi /ωj＝P1j P ij / P1i P ij 四杆机构题型:（江苏大学2014）哈工大东华2014 四杆以上机构题型：二、用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析 1．同一构件上两点之间速度，加速度的关系。
①由各速度矢量构成的图形称为速度多边形（或速度图）；由各加速度矢量构成的图形称为加速度多边形（或加速度图）。
p ，'p 称为极点。
②在速度多边形中，由极点p 向外放射的矢量，代表构件上相应点的绝对速度。
而连接两绝对速度矢端的矢量，则代表构件上相应两点间的相对速度，方向与角标相反，如bc 代表CB v （C 点相对B 点的速度）。
典型机构实验报告心得
在本次典型机构实验中，我深入了解了机构的基本概念、组成、分类以及机构运动简图的绘制方法。
通过实验，我对机构的运动规律和特性有了更加直观的认识，以下是我对本次实验的心得体会。
一、实验目的1. 理解机构的基本概念、组成和分类；2. 掌握机构运动简图的绘制方法；3. 分析机构的运动规律和特性；4. 培养实际操作能力和团队协作精神。
二、实验过程1. 机构基本概念、组成和分类的学习：通过查阅资料和教师的讲解，我了解了机构的基本概念、组成和分类。
机构是由若干个运动构件按照一定的方式连接而成的系统，按照运动构件的连接方式，机构可以分为连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
2. 机构运动简图的绘制：在实验过程中，我学习了如何绘制机构运动简图。
首先，要确定机构的类型和组成，然后根据机构的运动规律，绘制出各个运动构件之间的相对位置关系。
3. 机构的运动规律和特性分析：通过观察和分析实验中的典型机构，我了解了机构的运动规律和特性。
例如，连杆机构具有较好的运动平稳性和抗冲击性；齿轮机构具有较好的传动精度和效率；凸轮机构具有较好的运动传递性和定位精度等。
4. 团队协作精神的培养：在实验过程中，我与同学们分工合作，共同完成了实验任务。
通过这次实验，我深刻体会到了团队协作精神的重要性。
三、实验心得1. 理论与实践相结合：本次实验使我深刻认识到，理论知识的学习是基础，但只有将理论与实践相结合，才能更好地掌握机构的运动规律和特性。
2. 细心观察和思考：在实验过程中，我学会了如何观察和分析机构，发现问题并寻求解决方案。
这使我认识到，在今后的学习和工作中，要注重细节，善于思考。
3. 团队协作精神：通过本次实验，我明白了团队协作的重要性。
在团队中，每个人都要发挥自己的优势，共同努力，才能取得更好的成果。
4. 持续学习：机构知识是机械工程领域的重要基础，我深知自己在本次实验中只是接触到了皮毛。
在今后的学习和工作中，我将继续努力，深入学习机构知识，为我国机械工程事业贡献自己的力量。
机构运动分析.ppt
3.1 三心定理
3.1.1 速度瞬心
1.速度瞬心(瞬心): 指互相作平面相对运动 的两构件在任一瞬时其相对速度为零的重 合点。即两构件的瞬时等速重合点。
◆ 绝对瞬心: 指绝对速度为零的瞬心。Vp2=Vp1=0 ◆ 相对瞬心: 指绝对速度不为零的瞬心。Vp2=Vp1≠0 ◆ 瞬心的表示 构件i 和 j 的瞬心用Pij表示
第3章 机构的运动分析
本章主要讲授内容：
1.三心定理及其应用（图解法） 2.机构的可动性分析 3.平面连杆机构的运动分析（解析法） 4.机构的等效变换
轮系的运动分析在齿轮机构结束后进行。
运动分析的基本任务：根据机构的输入运动（Φ ， Ǿ），求解机构运动构件的运动。 求解方法：图解法和解析法，主要是解析法。
xB )(xC
xB)
2( yC
yB )(yC
(c b)
同理，在Φ 1=180°时， μ → μ max，此时，若μ max =180°
也出现四杆共线，也可以列出无死点的条件：
cosmax
b2
c2
(
a2 2bc
d
2
2ad
)
1
得，（b c）2 ( a d )2 a d b c
将上面几个关系式进行运算得到：a ≤ b, a ≤c, a ≤d
2 A
4
x
3
D
C′
装配模式Ⅱ
用模式系数MD判断：模式Ⅰ（0°＜∠BCD ° ＜180 °），MD=1； 模式Ⅱ（ 180°＜∠BCD ° ＜360 °） ， MD=-1
[机械原理]图解-平面机构的运动分析
![[机械原理]图解-平面机构的运动分析](https://img.taocdn.com/s3/m/96d9e0fbd5bbfd0a79567352.png)
at 4 E2B
aC22
an EC
大方5小向）v角速得E速度，度， 方v可其向B 用指的构向判⊥v？EE件与定BB上速采任度用v意的矢C 两角量⊥点平标v？EE之相移CC 间反法的（（将相v代对CBb表速该度A1b相除c对于）1速该。度两的点4矢之量间E 平的G移距3到离D对来应求
vE点上）v。 pe
vB
对Δ当67Δb））b应已cc构e当速e边称知图∽同度互为构中Δ一影相Δ件B对B构像C垂上CE应件原直E两且点已理的点字构知：速的母成两同度速顺的点一影度序多速构像时一边度件，致形求上可相第各以似三点用且点在速角速速度e标f度度影字cv时矢像C母B才量原绕能图理行使上求顺v用构出E序速成该相度的v构C同多影件g。边像上形原任与理意其一在点机的 P
1 P12
A
1
P14
VE 2 P24E
P24
2
P23 C
VE E
3
D
4
P34
§3-2 用速度瞬心法作机构速度分析
四、 用瞬心法作机构的速度分析
1. 铰链四杆机构
已知：各杆长及1 ,1。求：2 ，3 。 V E
N(N I) 43
P24
K
6
2
2
P14、P12、P23、P34位于铰链中心
取基点p，按比例尺v （m/s）/mm作速度图
A 1
4
D
b
VB
vC v pc vCB v bc
VCB
p
2
vCB lBC
3
vC l CD
c
VC
方向判定:采用矢量平移法
§3-2 用矢量方程图解法作机构的运动分析
经典力学实验中的粒子运动轨迹观测和分析技巧
经典力学实验中的粒子运动轨迹观测和分析技巧经典力学是物理学中最为基础的一个分支，研究物质的运动规律和力的作用关系。
在经典力学实验中，观测和分析粒子的运动轨迹是非常重要的一环。
本文将介绍一些常用的实验技巧，帮助读者更好地进行粒子运动轨迹的观测和分析。
首先，我们来谈谈实验中常用的轨迹观测仪器。
其中最常见的就是光学显微镜。
通过显微镜观察样品上的粒子运动轨迹，我们可以得到非常精确的测量结果。
如果样品中的粒子数量较少，可以使用高倍率的显微镜放大观察，这样可以更清晰地看到粒子的轨迹。
如果样品中的粒子较多，可以使用低倍率的显微镜，将目光放置在整个样品上，观察不同粒子的运动情况。
另外一个常用的观测仪器是摄像机。
通过将样品放置在显微镜下，并将显微镜与摄像机连接，我们可以用摄像机记录下实时的粒子运动轨迹。
这样的方法非常适合于那些需要长时间观察的实验，例如溶液中的晶体生长过程。
通过回放摄像机拍摄的视频，我们可以反复观察和分析粒子的轨迹，进一步了解其运动规律。
在进行粒子运动轨迹观测时，我们需要注意一些实验技巧。
首先，实验环境的控制非常重要。
确保实验室的温度、气压和湿度等参数保持稳定，可以减少外界环境对实验结果的干扰。
其次，样品的准备也要十分注意。
确保样品表面的平整度，并避免样品表面存在杂质和污染物，这样可以使粒子的运动更加准确可靠。
此外，在显微镜观察时，调节显微镜的焦距和角度，可以得到更清晰的观测效果。
在观测到粒子的运动轨迹之后，我们需要对其进行进一步的分析。
首先，在观测到的轨迹中，我们可以注意到一些常见的运动模式。
例如，直线运动、曲线运动、周期性往复运动等等。
通过观察和记录这些运动模式，我们可以初步了解粒子所受的力和其运动规律之间的关系。
其次，在记录轨迹的同时，我们可以测量粒子在不同时间点的位置坐标。
通过绘制位置-时间图，我们可以得到粒子的速度和加速度等运动参数。
进一步地，我们可以对这些参数进行统计和分析，得到更加精确的结果。
机构__实验报告
实验名称：机构运动分析实验目的：1. 理解并掌握机构的基本组成和运动规律。
2. 分析不同类型机构的运动特性，提高对机构设计的认识。
3. 通过实验验证机构理论，提高实际应用能力。
实验时间：2021年10月15日实验地点：机械工程实验室实验设备：1. 机构运动分析实验台2. 计算机及绘图软件3. 万向节传动装置4. 电机5. 力传感器6. 数据采集系统实验原理：机构是由多个构件通过运动副连接而成的系统，其运动规律可以通过运动学、动力学和静力学进行分析。
本实验主要研究平面机构的运动分析，包括位移、速度和加速度的计算。
实验步骤：1. 观察实验台，了解各构件的连接方式和运动副的类型。
2. 设置实验参数，包括机构尺寸、运动副参数等。
3. 启动电机，通过数据采集系统记录各构件的运动数据。
4. 对采集到的数据进行处理，计算各构件的位移、速度和加速度。
5. 分析实验结果，验证机构理论，并探讨机构设计对运动特性的影响。
实验结果与分析：1. 位移分析通过实验，我们得到了各构件的位移曲线。
结果表明，在给定条件下，机构的位移曲线符合理论计算。
例如，对于连杆机构，其位移曲线呈周期性变化，与理论分析一致。
2. 速度分析实验结果显示，各构件的速度曲线与理论计算结果基本吻合。
在实验过程中，我们观察到当输入角速度增大时，机构各构件的速度也相应增大。
这与机构动力学原理相符。
3. 加速度分析实验结果表明，机构各构件的加速度曲线与理论计算结果基本一致。
在实验过程中，我们观察到当输入角加速度增大时，机构各构件的加速度也相应增大。
这验证了机构动力学原理。
4. 机构设计对运动特性的影响通过改变机构尺寸和运动副参数，我们分析了机构设计对运动特性的影响。
实验结果表明，机构尺寸和运动副参数对位移、速度和加速度均有显著影响。
在设计机构时，应充分考虑这些因素，以满足实际应用需求。
结论：1. 本实验通过实验验证了机构运动理论，提高了对机构设计的认识。
2. 通过分析实验结果，我们了解到机构设计对运动特性的影响，为实际应用提供了参考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
常用的机构观察与运动分析
一、实验目的
1、掌握平面运动副的分类及其表示方法；
2、结合实例加深理解平面连杆机构的基本类型、判别及其演化；
3、熟悉凸轮机构的分类、间歇机构的工作原理、螺旋机构的结构特点；
4、熟悉齿轮传动机构的类型及其特点。
二、实验设备及工具
1、机械原理陈列柜；
2、各种机构实物模型。
三、实验内容
1、平面运动副类型及其常用符号
（1）转动副，如图1所示。
（a）全为活动构件时
（b）构件1为机架时
图1 转动副
（2）移动副，如图2所示。
（a）全为活动构件时
（b）构件1为机架时
图2 移动副
（3）高副，如图3所示。
（a）全为活动构件时
（b）构件1为机架时
图3 高副
2、平面连杆机构的基本类型
1）全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图4所示。
铰链四杆机构分
为三种基本型式：曲柄摇杆机构（如图4a 、b ）、双曲柄机构（如图4c ）和双摇杆机构（如图4d ）。
c
d
图4 变更机架后机构的演化
2）将4个构件以转动副和移动副连接成的平面四杆机构为移副四杆机构。
单移副四杆机构有以下四种类型：滑快机构、导杆机构、摇块机构和定块机构（如图5所示）。
3、凸轮机构的组成及应用
凸轮机构应用广泛，类型很多，通常按如下方法分类： 1) 按凸轮的形状分为：
（1）盘形凸轮；（2）移动凸轮；（3）圆柱凸轮。
图5 曲柄滑块机构向导杆机构的演化
a ）曲柄滑块机构
b ）导杆机构
c ）摇块机构
d ）定块机构
a
b
图6 内燃机气门机构图图7移动凸轮图8 自动车床进刀机构中的凸轮
2）按从动件末端形状分为：
（1）尖顶从动件如图9a、d所示；（2）滚子从动件如图9b、e所示；（3）平底从动件如图9c、f 所示。
a b c d e f
图9 从动件末端形状
4、间歇机构的工作原理
常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构等。
1）棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成（如图10所示）。
图10 棘轮机构图11 槽轮机构
2）槽轮机构主要由带圆销的主动拨盘，带径向槽的从动槽轮和机架组成（如图11所示）。
5、螺旋机构
螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成（如图12所示）。
图12 螺旋机构
6、齿轮机构
齿轮机构由主动齿轮、从动齿轮和机架组成。
图13 齿轮机构的主要类型
齿轮传动的类型很多，按照两齿轮的轴线位置、齿向和啮合情况的不同，齿轮传动可以分类如下：
外啮合（图a）
直齿传动内啮合（图b）
齿轮齿条（图c）
两轴平行—－圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动（图d）
人字齿轮传动（图e）
齿轮传动直齿锥齿轮传动（图f）
两轴相交的齿轮传动
（圆锥齿轮传动）曲齿锥齿轮传动（图g）
两轴不平行
斜齿交错齿轮传动（图h）
两轴交错的齿轮传动
蜗杆蜗轮传动（图i）
四、实验报告实验名称：常用的机构观察与运动分析
班级姓名实验日期
一、吊扇的扇叶与吊架、书桌的桌身与抽斗、机车直线运动时的车轮与路轨，各组成哪一类运动副？并分别用运动副符号表示。
二、试列举出在实验中观察到的三个平面四杆机构实例名称和功用、并用机构运动简图表示。
三、试说明凸轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、齿轮机构的结构特点和功能。
五、思考题：
1、两构件组成的转动副、移动副和高副时，各限制了哪些运动，保留了哪些运动？
2、铰链四杆机构有哪几种类型？怎样判别？各类型功能有什么区别？
3、单移副四杆机构有几种类型？怎样判别？各类型功能有什么区别？
4、解释机构中的下列名词：（1）曲柄、（2）摇杆、（3）滑块、（4）导杆。
5、比较连杆机构和凸轮机构的优缺点。
6、从结构和可靠性两方面，比较力锁合和几何锁合凸轮机构。
7、食品罐头的螺旋盖为什么采用多线、小螺距的螺纹？
8、棘轮机构和槽轮机构如何从结构上实现间歇运动？
9、两轴平行、两轴相交、两轴交错间的传动各可采用哪些齿轮传动？。