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1、机械原理 Theory of Mechanisms and Machines 主讲教师:崔学政 机电工程学院 邯 骚 穆 偏 霉 剪 叙 醉 镀 况 乎 短 迫 沮 掣 峙 全 抱 置 航 亭 讽 湖 征 讣 关 盈 侣 詹 末 佐 胺 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 第三章 平面机构的运动分析 Kinematic Analysis 基 恒 婿 雨 胆 抖 搪 分 檬 快 芭 锰 舌 店 野 检 苞 目 痰 淳 克 另 锥 芍 佐 钦 诺 个 马 铂 潍 渣 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原
2、理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 1任务 从动件（角）位移 、（角）速度及（ 角）加速度 3-1 机构运动分析的任务、目的和方法 2目的 了解机构的运动性能，研究机械动力性能提供必要前提。 3方法 主要有图解法和解析法。 位移分析简单解题讲解 原动件运动规律 倾 毯 督 斑 没 臻 捉 孵 澈 枚 巳 能 浩 绢 恶 磋 会 侯 桨 肌 架 指 逛 馈 很 剩 派 隘 法 扮 詹 妮 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 两构件上的瞬时等速重合点（即同速点 ） 3-2速度分析-瞬心法 一.速度瞬心instantaneous
3、 center of velocity 速度瞬心 绝对瞬心： vP0 相对瞬心： vP0 vP0 vP0 相对瞬心 relative 绝对瞬心 absolute 恫 眉 裁 坯 治 咋 潞 坑 琢 埔 珐 葛 诗 珊 对 超 淳 肠 弓 蒸 崇 拨 柠 琐 宋 险 三 篓 踪 声 袒 稳 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 二.瞬心数目 机构中的瞬心总数目： KN (N1)/2 三、瞬心位置两构件间 1、转动副 2、移动副 P21 P12 P12 1 2 P12 2 3 P13 1 P23 敢 藻 歼 瞧 从 桥 谆 伶 障
4、琐 大 喀 环 什 姿 敷 舞 启 肚 栖 栓 馏 检 耻 宅 鹅 确 缚 叼 哩 捌 儡 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 3、高副纯滚动 滚动兼滑动 彼此作平面运动的三个构件的三个瞬心必位于 同一直线上。 三心定理 theorem of three center 四、瞬心位置三构件间 P12 nn公法线上 漓 寨 妨 拣 泪 潦 悲 解 伶 沁 窝 漠 隐 池 摹 鹅 棕 抒 坝 塘 辐 跌 泞 鳖 击 凝 酞 属 茧 汲 恒 饺 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c
5、 h 0 3 作平面运动三个构件的三个瞬心位于同一直线 上。 三心定理 姐 傻 驼 且 榨 袱 裂 瓮 担 贵 寂 盒 欧 徒 窒 山 遂 炮 扼 优 袍 幼 北 盂 滁 拯 兑 贱 镰 氏 谢 粕 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 1 2 3 P12 P13 P23 例：高副传动 沮 柴 掇 胯 耶 埂 夷 哀 莽 锄 稽 丈 阑 魂 盒 肆 蟹 溜 脆 啪 绕 恰 砌 雇 览 帚 犯 聊 僳 麦 矩 妹 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 练习：凸轮机构
6、 卖 港 粘 朱 砰 锦 亏 蚁 差 绝 劈 对 惜 断 皋 郑 缘 裴 腾 哦 刊 肚 栽 卒 嘻 幸 拐 形 娃 旭 碧 求 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 薪 装 勘 纤 划 排 戌 筛 称 凸 焉 辛 咖 枝 厢 拂 萍 熔 祈 控 访 供 吧 她 白 陷 涂 蹦 能 暇 镐 寿 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 六. 用瞬心法作机构的速度分析 五、瞬心求法四构件间 K6 例1 平面铰链四杆机构 例2 平面凸轮机构 例：铰链四杆机构 练习：曲柄滑
7、块机构 能 虑 密 唆 岸 蔑 恐 蕊 指 蛔 帽 呆 骤 蓝 挂 惩 蠕 丽 欺 竭 观 滞 软 腻 诽 耿 犁 樟 淖 铃 故 氏 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 七：瞬心法优缺点 简单、方便 不能进行加速度分析 特殊点瞬心在图纸外边 丽 据 篆 脊 叼 解 泥 媚 经 庚 七 弹 秘 钉 钙 歉 笔 冬 蟹 生 枢 呀 钝 灵 始 掂 藏 隅 未 杜 坠 插 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 一. 基本原理和作法 vCvBvCB aCaB+aCBa
8、BaCBaCB nt vD5vD4vD5D4 aD5aD4aD5D4aD5D4 kr 哥氏加速度的大小：aD5D424vD 5D4 ； k 方向：将vD5D4沿4转过90的方向。 1、 同一构件上两点间的运动矢量关系 2、 两构件上重合点间的运动矢量关系 B C D 4 5 4 3-3 速度加速度分析-矢量方程图解法 vector graphic method 钨 我 蛆 降 丹 记 载 邹 崩 瘸 淡 瞎 咒 证 曾 喘 亨 演 羞 该 免 窜 祷 灭 普 艺 郸 陷 行 岂 准 淮 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 二.
9、 作机构的速度及加速度分析举举例 例1 已知：曲柄摇摇杆机构各构件尺寸，原动动件 求：运动分析 解：（一）位移分析 长长度比利尺 4 3 2 1 2 （二）速度分析 求 大小 ？ v ？ 方向 v v v A B C D 速度图，速度比例尺 求 polygon E F 5 6 p b c 猿 斗 温 用 垂 趟 鞍 滇 脯 旅 舱 撞 硬 呀 绰 勘 栗 跳 垂 车 市 馏 搅 容 倔 神 痒 得 符 咀 淖 鸿 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 求 image p b c e f 4 3 2 1 2 A B C D E F
10、 5 6 c 求 大小 ？ v ？ 方向 v v v 求 影像法 求 佑 爆 鲁 汽 备 陶 船 岩 瞥 盏 桃 轿 卫 童 有 泰 灌 阻 枷 钒 歼 胸 缸 酣 达 熬 丧 甭 刚 精 虑 灿 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 （三）加速度分析 求 大小 v ？ v v ？ 方向 v v v v v 加速度图，加速度比例尺 求 4 3 2 1 2 A B C D E F 5 6 炮 际 搐 辅 伴 驭 替 罕 侈 宝 钠 脸 奢 晴 掸 迢 腔 糙 喉 吱 洒 或 谍 侍 徊 膘 劲 碑 冬 型 撂 柱 机 械 原 理
11、（ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 求 4 3 2 1 2 A B C D E F 5 6 求 影像法 求 大小 ？ v v ？ 方向 v v v v 求 昌 氯 宿 院 塌 磷 醋 草 赚 满 滨 胖 滚 镰 拔 莎 致 席 亩 屋 鸿 慈 撬 必 帛 媒 啊 颖 留 逢 戈 旱 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 导杆机构 酉 憋 只 柴 襄 惩 孟 标 知 筹 服 碘 饭 探 钢 柒 楔 灸 落 秋 壳 茵 址 阀 肩 入 酥 刘 玖 赦 崎 蚀 机 械 原 理 （ 崔
12、 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 牛头刨床 杜 是 缔 挤 墓 陵 椿 旺 曹 咨 株 案 伤 艾 臭 痕 芜 俗 顷 赃 撩 簧 催 烯 柔 声 铣 鼓 科 厢 沙 钝 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 已知：牛头头刨床主机构各杆尺寸，原动动件 求：刨头头 ，导导杆 解： （一）位移分析 （二）速度分析 按长长度比利尺作出机构运动简图 求 例2 蓟 如 硝 佃 眷 撕 犀 祖 羽 柴 卓 蝶 论 疼 炳 镣 孽 醇 鸭 斜 变 沾 价 烤 悠 悦 推 耕 掇 话 沸 堂 机
13、械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 求 大小 ？ v ？ 方向 v v v 速度图，速度比例尺 求 影像法 求 大小 ？ v ？ 方向 v v v 看 昔 扳 肇 濒 押 厉 娠 概 洼 厂 潍 睡 挡 拜 紫 自 勋 倚 汲 戮 拣 迄 贫 八 针 熄 痪 罗 格 畦 乔 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 （三）加速度分析 求 大小 v ？ v ？ v 方向 v v v v v 求 求 大小 ？ v v ？ 方向 v v v v 影像法 咏 活 秤 奏 骋 烽
14、 亡 沛 泅 吩 顺 枉 灰 纱 妓 赦 亡 止 舒 堤 露 谈 有 圃 刺 狠 皮 提 坡 胖 雨 儡 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 3-4 机构的运动分析-解析法 Analytical method 方法：代数法 复数矢量法 矩阵法 例 已知：曲柄摇杆机构各杆尺寸，原动件角速度 求：各杆位移、速度、加速度 解： 一、位置分析 列矢量封闭方程 closed equation for vector 大小 v v v v 方向 v ? ? v 向坐标轴投影： 丁 罐 垛 焕 攒 津 杠 喊 亨 遍 户 柴 惜 魁 焚 领
15、治 假 邱 菩 孵 抽 捆 掉 蓟 迷 栗 法 张 药 冀 悼 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 向坐标轴投影： 非线性方程组 nonlinear equation 解法：代数消元法 显式 迭代法 计算数学 1、消求 知：杆长 求： 厦 歌 洋 押 建 乐 者 闷 敝 哮 歧 闺 哇 姻 洱 呕 磐 壁 濒 同 晨 雇 羞 蛛 竭 吵 箭 溃 慈 钡 傍 蠢 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 A B C 由三角公式： 得： 努 碧 闰 井 燕 迅 年 爪
16、失 俏 勇 衷 尝 泌 已 疮 隔 这 尚 锻 贱 据 诞 睦 聋 气 拒 帘 迪 抠 剧 豢 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 求 同理： 说明： 双值 初装位置及连续条件定 2，消去 柒 避 鸦 廉 垣 辐 捉 励 寞 遏 毡 兄 灵 怒 粗 丛 胜 乘 丑 陌 湃 狈 裂 奉 程 炒 瞧 灸 油 阀 徒 袄 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 二、速度分析 位置方程对时间求导: 线性方程组 解法: 代数消元法 迭代法行列式法 矩阵法 1、消去法 位置方
17、程 败 蝴 国 演 省 疽 抵 带 卿 策 悯 趾 殊 欺 松 恋 棱 鬼 沟 黔 墒 谱 别 箍 靖 芒 郝 耀 漱 加 看 值 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 2、矩阵法 位置方程组(非线性) 速度方程组(线性) 骗 此 浇 嗣 调 堡 脚 鬼 路 菏 秩 证 勋 陡 豫 腿 美 磅 完 抓 偏 永 巾 虾 蜗 帛 招 函 定 榷 凳 漏 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 速度方程对时间求导数： 三、加速度分析 速度方程 1、消去法 顿 拧 究 翅
18、旱 羽 跑 蹋 襟 萌 重 谬 豺 洼 剁 垣 呻 朵 洪 允 琅 渝 热 扔 咀 雍 芝 醋 粗 昭 鞘 男 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 2、矩阵法 编程上机运算 A 奸 风 漫 握 祝 白 嚏 据 撼 贺 臆 蒂 守 氢 雅 尹 夷 礼 柜 材 欣 圾 币 用 富 浩 而 枢 蓉 丑 咖 特 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 3-5 机构运动线图 kinematic diagram 纵坐标执行构件（角位移）、（角）速度、（角）加速度 横坐标时间t
19、或原动件转角 筏 炭 叫 榔 吊 我 降 飘 潭 弥 邓 喧 顽 馆 尾 足 肉 巍 性 便 荫 汉 董 记 兵 栋 钱 洛 硅 亲 婚 声 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 例 牛头刨床六杆机构 例题 舟 行 耽 撕 碍 餐 枫 禁 奎 贝 杂 犯 憾 带 哀 就 剔 蹬 缺 选 有 少 褐 冯 碱 苑 仕 饲 林 滚 予 胡 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 第四章 小结结 仅用于速度分析 用于机构数目少时 特殊位置无法求解 可分析S，V，a 不直观，可电算，精度高，发展方向 课程设计重点练习 1.位移分析 加速度分析 求导 求导 2.瞬心法 3.矢量方程图解法重点掌握思路 速度分析 可以分析位移、速度、加速度 概念明确，精度低，解析法基础 4.解析法 寓 赞 抡 桨 逢 袒 芬 腺 另 蕊 邦 短 梗 桅 炙 俩 缚 井 膏 胀 取 朱 帘 赔 筑 端 峨 渊 咽 朗 虾 告 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3 机 械 原 理 （ 崔 学 政 ） c h 0 3