第四章第三节 相对运动图解法-14

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平面机构的运动分析

平面机构的运动分析
6
❖绝对瞬心:运动构件和机架之间的瞬心。
绝对瞬心也就是运动构件上瞬时绝对速度等于零的点。
❖相对瞬心:两个运动构件之间的瞬心。
相对瞬心也就是两个运动构件的同速重合点。
2.机构中瞬心的数目
设机构由K个构件组成,该机构的瞬心的总数为:
N = K(k-1)/2
7
3.机构中瞬心位置的确定
(1)两构件组成运动副 根据瞬心的定义,通过观察直接确定两构件的瞬心位
联接两绝对加速度终点 的矢量代表相应两点间 的相对加速度
c'
P'
e'
30
b' c"
2.组成移动副两活动构件的重合点间的运动关系。
(重合点法) 图示机构中,已知各构件的长度、原动件1的位置1 及等角速度ω1,求机构在图示位置时构件3的速度、 加速度。
31
▪ 活动构件1、2组成移动副, ▪ 作平面复杂运动的构件2上的另一个基本运动副是
vP13 P12
P13
P23 ω3 P34
P14
注意:图解法的特点体现在从“机构位置图”中直
接量出两点之间的距离。
15
提问:
1)如何求构件2的角速度ω2? 2) ω3=0时,构件1的角位置1 ?
P24
P23
P12
P13
P34
16
P14
例2:如图所示为一曲柄滑块机构,已知l AB=30mm, l BC=65mm,原动件1的位置1=145° 及等角速度ω1 = 10rad/s,求机构在该位置时滑块3的速度。
C点
B点
构件2
影像原理
35
E点
2.速度分析

VC = VB + VCB

理论力学—相对运动动力学PPT

理论力学—相对运动动力学PPT
(1)当动系相对于定系仅作平动时 (1)当动系相对于定系仅作平动时
m r = F +F a Ie
(2)当动系相对于定系作匀速直线平动时 (2)当动系相对于定系作匀速直线平动时 (3)当质点相对于动参考系静止时 (3)当质点相对于动参考系静止时
m r =F a
F +F =0 Ie
质点相对静止的平衡方程:即质点在非惯性参考系中保持相对 质点相对静止的平衡方程: 静止时,作用在质点上的力与质点的牵连惯性力相互平衡。 静止时,作用在质点上的力与质点的牵连惯性力相互平衡。 (4)当质点相对于动参考系匀速直线运动时 (4)当质点相对于动参考系匀速直线运动时 质点相对平衡方程
m r = F + F +F a Ie IC
9
m r = F +F +F a Ie IC
非惯性系中质点的运动微分方程
d2r′ m 2 = F +F +F Ie IC dt
质点的质量与质点的相对加速度的乘积等于作 用在质点上的外力的合力与牵连惯性力以及科氏 力的矢量和。 力的矢量和。
10
m r = F +F + F a Ie IC
ω地
解:取地球为非惯性参考系,考察任一点M 取地球为非惯性参考系,考察任一点M FIC 应提供其圆周运动的向心力。 应提供其圆周运动的向心力。
F = m C = m⋅ 2 evr = 2m 地vr sinϕ a ω ω IC
该处应在南半球
2 vr m =FIC= 2m 地vr sinϕ ω R
aC vr
15
慢速转动的大盘使快速运动的皮带变形
16
由于地球的 自转引起的水 流科氏惯性力。 流科氏惯性力。

04-02_相对运动图解法及其应用解析

04-02_相对运动图解法及其应用解析

根据同一构件上相对速度原理写出相对加速度矢量方程式
4.2.1 在同一构件上的点间的速度和加速度的求法
式中: aCBn 表示点 C相对点 B的法 向加速度,其方向从C指向B;
aCBt表示点C相对点B的切向
加速度,其方向垂直CB。
4.2.1 在同一构件上的点间的速度和加速度的求法
因速度多边形已作出,所 以上式法向加速度都可求出,
b"
n a EB
b'
c"
4.2.1 在同一构件上的点间的速度和加速度的求法
各加速度矢量构成的多边形称为加速度多边形。△ bce 与 机构位置图中△BCE相似,且两三角形顶角字母顺序方向一致, 图形
ce BCE的加速度影像。当已知一构件上两点的 b称为图形

加速度时利用加速度影像便能很容易地求出该构件上其他任一 点的加速度。
b3 '
t aB 3
b3 "
4.2.2 组成移动副的两构件重合点间的速度与加速度的求法
用图解法求解构件上点的速度和加速度是算、画、量交替 进行的过程。其精度取决于作图的精度,包括矢量的大小和方 向的准确性。用计算机作图(如使用绘图软件AutoCAD)可以 得到很高的精度。
3 vB3B2
b1 (b2 )
而 vB3B2 位 于 平 面 运 动 平 面 之 内 , 故 θ
=90°
k 从而 a B 3 B 2 2 2 v B 3 B 2
k 哥氏加速度 a B 3 B 2 的方向是将vB3B2
vB3B2
P
b3
沿ω2的转动方向转90°
4.2.2 组成移动副的两构件重合点间的速度与加速度的求法
t aC
aC uac

§1-4 相对运动

§1-4 相对运动

3. 加速度变换
将伽利略速度变换对时间求一次导数
考虑到 t t 伽利略加速度变换
aPK aPK aKK
ax ay

ax ay

az

az

若 aKK 0
则 aPK aPK
例:某人骑摩托车向东前进,其速率为10ms-1时 觉得有南风,当其速率为15ms-1时,又觉得 有东南风,试求风速度。
O 风速的方向:
X (东)
v 102 52
11.2(m / s)
arctg 5 2634
10 为东偏北2634'
例 一升降机以加速度 1.22 m/s2 上升,当一上升
速度为2.44m/s时,有一螺母自升降机的天花 板松落,天花板与升降机的底板相距 2.74m。 计算螺母自天花板落到底板所需的时间及螺 母相对于升降机外固定柱的下降距离。
r xi y j zk
P(x, y, z)
r r
r xi y j zk
o R o' x' x
z z'
r r R 成立的条件:
且 t t
绝对时空观!
绝对时空观
r r R r vt
t t
P(或P)在 K在 系
和 K系的空间坐 标、时间坐标的 对应关系为:
t 2h 0.71 s ga
s

v0t

1 2
a螺地t 2

0.74(m)
§1-4 相对运动
太阳、地球、月球系统
相对运动
运动是绝对的,运动的描述具有相对性。在不 同参考系中研究同一物体的运动状态会完全不同。

机械原理 瞬心法和相对运动图解法

机械原理    瞬心法和相对运动图解法

2
1

P14 P12 P24 P12
VC VP13 1 • P14P13
P13
P12
B
2
1
A
1 1
P14
4
1
2
2
8
C
3 P23 V C
P34
4
3
§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 瞬心法小结
1)瞬心法 仅适用于求解速度问题,不可用于加速度分析。 2)瞬心法 适用于构件数较少的机构的速度分析。 3)瞬心法每次只分析一个位置,对于机构整个运动循环的 速度分析,工作量很大。
已知:机构的位置,各构件的长度及原动件角速度1。 求1):每vC个,矢v量E,方a程C,可a以E,求解2两, 个3未, 知2量, 3
· 23412)))、、在由除绘 速vE速pp制度点点度机分指之v图构析向B外中运速,,动度v速p简E图点度B图上称图任为上vC意极任点点意v,的两E矢代C点量表间所均的有代连表构线件机均上构代11中绝表对对机B应速构点度中的为对F绝零应2 的对两E 速影点G度像间3点。相C。对
K N(N I) 32 3
2
2
设 同速点P23不在直线P12 P13上 而是在K点
显然 VK21 VK31 (方向不一致) 所以假定不成立。
P23必在直线P12 P13上
VK21
P23
K
VK31
2 P12 1
3 P13
§3-2 用速度瞬心法作机构速度分析
四、 例题 用瞬心法作机构的速度分析
a 求:vC,vE, C,
3、加a速C度B 分析
a E, 2, 3, 2, 3
(aCnB求)2aE与(速aC度t B分)2析类同(22lBC1)2

第四章 平面机构的运动分析

第四章 平面机构的运动分析

速度分析
VC = VB + VCB 方向: 方向: ⊥CD ⊥ AB ⊥ CB 大小: 大小: ? l ABω1 ?
µv =
真实速度大小 m / s v B m / s = 图中线段长度 mm pb mm
运动分析的相对运动图解法 已知:各构件的长和构件1 已知:各构件的长和构件1 的位置及等角速度ω 的位置及等角速度ω1 求:ω2 ,ω3 和VE5 1.取长度比例尺画出左图 取长度比例尺画出左图a 解:1.取长度比例尺画出左图a所 示的机构位置图, 确定解题步骤: 示的机构位置图, 确定解题步骤: 先分析Ⅱ级组BCD 然后再分析4 BCD, 先分析Ⅱ级组BCD,然后再分析4、 构件组成的Ⅱ级组。 5 构件组成的Ⅱ级组。 对于构件2 对于构件2 :VB2=VB1= ω1lAB
用瞬心法作机构的速度分析
图4-1 速度瞬心
用瞬心法作机构的速度分析
2. 瞬心的种类
1. 绝对瞬心:构成瞬心的两个构件之一固定不动,瞬心点的绝 构成瞬心的两个构件之一固定不动, 对速度为零 。 2. 相对瞬心:构成瞬心的两个构件均处于运动中,瞬心点的绝 构成瞬心的两个构件均处于运动中, 对速度相等、 对速度相等、相对速度为零 。 由此可知,绝对瞬心是相对瞬心的一种特殊情况。 由此可知,
P12 P24 ω4 = ω2 P14 P24
用瞬心法作机构的速度分析
本节例题
已知: 构件2的角速度 的角速度ω 已知: 构件 的角速度 2 和长 度 比例尺µ 比例尺 l 从动件3 的速度V 求:从动件 的速度 3; 由直接观察法可得P 解:由直接观察法可得 12,由 三心定理可得P 三心定理可得 13和P23如图所 示。由瞬心的概念可知: 由瞬心的概念可知:
瞬心的概念和种类

四章节凸轮机构

四章节凸轮机构

尖顶凸轮绘制动画
滚子凸轮绘制动画
2.用作图法设计凸轮廓线
1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮
对心直动尖顶推杆凸轮机构中,已知凸轮
的基圆半径rb,角速度ω和推杆的运动规
律,设计该凸轮轮廓曲线。

8’ 7’ 5’ 3’ 1’
12 345 67 8
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
ω
rb
设计步骤小结:
3)对心直动平底推杆盘形凸轮
对心直动平底推杆凸轮机构中,已知
凸轮的基圆半径rb,角速度ω和推杆
的运动规律,设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
1’ 2’ 12
3
3’ 4’
4
5’
rb
5
15 14’
6
6’
7
14 13’ 13
rb 1.75rs (3~5)mmrT rb rh(3~5)mmrT
由图可得偏心、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构在
推程任一位置时压力角的表达式为
n
tan
ds de
rb2 e2 s
tan ds d
rb s
分析结果:
压力角 2
F
F” F’vF’
t
t
基圆半径越大,压力角越小。从
B
F”
传力的角度来看,基圆半径越大越好;
①选比例尺μl作基圆rb。 ②反向等分各运动角。原则是:陡密缓疏。
③确定反转后,从动件尖顶在各等份点的位置。
④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
2)对心直动滚子推杆盘形凸轮

相对运动基本原理 PPT课件

相对运动基本原理 PPT课件
求解相对加速度 a反向 = a1 + a2 a同向 = a1 - a2
二相对运动规律:
三:在一条直线上的运动合成
例1 如图所示,在一光滑斜面的顶端先释放甲 球,经过一段时间后再释放乙球,试用三种方 法确定甲球相对乙球的运动状态
解法一:利用相对位移求解
乙 甲
解:S甲 = S0 + V0t + at2/2 S乙 = at2/2 S相 = S甲 – S乙 = V0t
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
得: h = (g+a)t2/2 t = 2h /(g a)
例3. 如图所示,一长为L的细杆悬挂在天花板上,在距细杆下 方h处有一小球。当剪断细绳使细杆自由下落的同时,小球以 初速度V0作竖直上抛运动,求小球通过细杆所需的时间。 (小球与细杆恰好不相碰)
解: V相0 = V0 –0 = V0 a相 = g – g = 0 (小球相对杆做匀速运动) S相 = L
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2 得: L = V0t t = L/V0
例4.在光滑的水平地面上放有一质量为M足够长的木板,木板 上一端一质量为m的物体以初速度V0沿木板由冲上木板。已知 物体与木板间的动摩擦因数为μ, 求(1)物体达到与木板相对静止所用的时间。
总结:
1 解决在一条直线上的运动合成问 题,可直接应用相对位移,相对速度 或相对加速度来判定或求解.
2 解决不在一条直线上的运动合成 问题如果直接用相对位移,相对速 度或相对加速度来判定或求解有困 难,可考虑应用位移代换来求解.
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一小 球,小球距升降机底板的高度为h,
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不可解!
不可解!
C
A
B
aC=aA + anCA+ atCA = aB + anCB+ atCB
? √ ? √ 作图求解得:
√ √ ? √ √ √ √ √ ? √ b’
p’
aC=μa 方向:p’ c’ b” a’ t a C A = μ a c ”’方向: c ’ c”’ c’ c’ c”’ atCB=μac’c” 方向:c” c’
作者: 潘存云教授
速度多边形的性质:
① 由极点 p 向外连接任一点的向量,代表 该点在机构简图中同名点的绝对速度, 方向为由p→指向该点。 ② 连接任意两点的向量代表这两点在机 构简图中同名点的相对速度,指向与速 度的下标相反。如bc代表VCB。 常用相对速度求构件的角速度。 P
C
A
D
作者:潘存云教授
如选B点: VB4 = VB3+VB4B3 大小: ? 方向: √
t A 2 B 1 作者:潘存云教授 3 C t 不可解!
D
4
3
(a)
B 2 1 A
可解!
C
√ √
? √
应将构件扩大至包含B点! 图(b)中取C为重合点,
作者:潘存云教授
4
D
(b)
有: VC3= VC4+VC3C4 不可解! 大小: ? ? ? 方向: ? √ √
A 1 ω1 B ω3 C
转向
ω 3 = μ vpb3 / lCB
作者: 潘存云教授
2. 重合点处的加速度关系
此方程对吗?
aB3 = anB3+ atB3 = aB2+ arB3B2 + akB3B2
2VB3B2ω 3 l1 ω 2 1 ? √ 方向:? BC √ BA ∥BC akB3B2的方向:VB3B2 顺ω 3 转过90° ω 23lBC ? 图解得: p 大小:?
ω 3 =VCB /lCB 方向:CW
A 1 b
e
作者:潘存云教授
利用速度影象与构件相似的原理,可求 得影象点e。
f
p
c
VF=VE+ VFE 大小: ? √ ? 方向://DF √ ⊥EF 图解上式得pef: VF =μ v pf VFE = μ v ef
天津大学专用
求构件6的速度:
方向:p f 方向:CW
6
作图求解得:
e
作者:潘存云教授
aC =μa p’c’ 方向:p’ c’ aCB =μa b’c’ 方向:b’ c’ α3 = atCB/ lCB 方向:CCW α4= at
C / lCD
c
f
p
Байду номын сангаас
e’
P’
作者:潘存云教授
方向:CCW c’
利用影象法求得e点的象e’ 得: aE =μa p’e’
天津大学专用
一、同一构件上两点间的速度和加速度的关系
例:连杆ABC作平面运动时,已知A点
的运动参数,求同一构件上C点或B点的 速度或加速度。 根据运动合成的原理,C点或B点的 运动,可以看作随连杆上任一点(基点) A 的牵连运动和绕基点A 的相对转动。
C A B
天津大学专用
作者: 潘存云教授
1. 同一构件上两点间的速度关系 VB=VA+VBA 设已知大小: ? √ ? 方向: √ √ ⊥BA 选取速度比例尺 μ v =m/s/mm,
FE =μa
f”f’ 方向:f” f’
方向:CW
f”
f’
e’
P’
α5 = atFE/ lFE
作者:潘存云教授
c”
c’
b’
天津大学专用
c
作者: 潘存云教授
4、 运动分析时重合点的选取原则 1. 选已知参数较多的点(一般为铰链点)
如选C点: VC3 = VC4+VC3C4 大小: ? ? ? 方向: ? √ √
a p C A
v
B
B
选任意点p作图使 VA=μ vpa, 按图解法得: VB=μ vpb, 方向:p b
相对速度为: VBA=μ vab 方向: a b
同理有: VC=VA+VCA 大小: ? √ ? 方向: ? √ ⊥CA
天津大学专用
b
不可解!
作者: 潘存云教授
同理有: VC=VB+VCB 大小: ? √ ? 方向: ? √ ⊥CB 联立方程有: VC=VA+VCA =VB+VCB 大小: ? √ ? 方向: ? √ ⊥CA √ ? √ ⊥CB
作者:潘存云教授 天津大学专用 作者: 潘存云教授
p’c’
c”
=μa b”b’ /μl AB方向:CCW aBA= (atBA)2+ (anBA)2 =lAB α 2 +ω 4 =μaa’b’ aCA= (atCA)2+ (anCA)2 =lCA α 2 +ω aCB= ( at
CB
角加速度:α =atBA/ lAB
方向:CW
强调用相对速度求
同理:ω =μ vca/μ l CA ω =μ vbc/μ l BC 得:ab/AB=bc/ BC=ca/CA
C
A
作者:潘存云教授
ω
a a
B
∴ △abc∽△ABC
图示由各速度矢量构成的图形pabc 称为速度多边形(或速度图) p点称为速度多边形极点
p c c p
b b
天津大学专用
c”
b’
c
作者: 潘存云教授
求构件6的加速度:
aF = aE + anFE + atFE
? √ ω 25 lFE ? //DF √ 作图求解得: F E ⊥FE
α3 3 C ω4 B α5 ω2 ω 作者:潘存云教授 E 3 2 4 5ω 5 F α4
A 1b D
6
e f c p
aF =μa p’f’ 方向:p’ f’ at
C
作者:潘存云教授
aB
A
aA
B
选加速度比例尺 μa m/s2/mm 在任意点p’作图使 aA=μap’a’ 求得:aB=μap’b’ atBA=μ ab”b’
方向:
天津大学专用
p’
b’
b” a’
b” aBA=μab’ a’ 方向: b’
a ’ b’
作者: 潘存云教授
同理: aC=aA + anCA+ atCA 大小: ? √ ω 2lCA ? 方向: ? √ CA ⊥CA 又: aC= aB + anCB+ atCB 大小: ? √ ω 2lCB ? 方向: ? √ CB ⊥CB 联立方程:
4
4
=μa a’c’
=μa b’c’ C A
作者:潘存云教授
) 2+
( an
CB
)2
=lCB
α2

得:a’b’/ lAB=b’c’/ lBC= a’
c’/ lCA ∴
称p’a’b’c’为加速度多边形 (或加速度图),p’加速度多边形极 点 加速度多边形的特性: b’ b” c’
天津大学专用
α
B
△a’b’c’∽△ABC
第三节 运动分析的相对运动图解法
相对运动图解法原理与步骤 根据理论力学运动合成的原理 正确列出机构的速度和加速度矢量方程 准确绘制速度和加速度矢量图 根据矢量图解出待求量
又称——矢量方程图解法
天津大学专用
作者: 潘存云教授
机构中每个构件的运动形式不同(定轴转动、平面 运动、移动),两个构件通过运动副联接,根据不同的 相对运动情况,可分为两类:
C
E B
A
作者:潘存云教授
③ ∵△a ’b’c’∽△ABC ,称a’b’c’ 为ABC的 加速度影象,称p’a’b’c’为PABC 的加速 特别注意:影象与构件相似而不是与机构位 度影象,两者相似且字母顺序一致。 形相似! ④ 极点p’代表机构中所有加速度为零 的 天津大学专用 点的影象。
p’
b’ c” e’ 作者:潘存云教授 b” a’ c’
A 1
F
6
b
VC =VB+ VCB 大小: ? √ ? 方向:⊥CD √ ⊥BC
c
天津大学专用
p
作者: 潘存云教授
从图解上量得:
VC =VB+ VCB
ω2
3 B 2
C 5ω 5 F
VCB =μ Vbc
VC=μ Vpc ω 4 =VC /lCD
ω3
ω4
E 4 作者:潘存云教授 D 6
方向:b c 方向:p c 方向:CCW
c”’
作者: 潘存云教授
加速度多边形用途:根据相似性原理由两点的加速度 求任意点的加速度。 例如:求BC中间点E的加速度aE
b’c’上中间点 e’为E点的影象,联接p’e’就是 aE。 作者:潘存云教授
p’
b’ c” e’ 作者:潘存云教授 b” a’ c’
天津大学专用
c”’
作者: 潘存云教授
二、两构件重合点的速度及加速度的关系
B
③ ∵△abc∽△ ABC ,称 abc 为 ABC 的速 度 影象,两者相似且字母顺序一致。前 者沿ω 方向转过90°。 称pabc为PABC的速度影象。 ④ 极点p代表机构中所有速度为零的点的影象。
a
作者:潘存云教授
c
p
b
绝对瞬心
特别注意:影象与构件相似而不是与机构位形相似!
天津大学专用 作者: 潘存云教授
天津大学专用
p’ b”3
b’ 3
作者: 潘存云教授
三、用相对运动图解法作机构速度和加速度分析
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