3.1 机构运动分析的目的和方法在线视频

下面

我们开始讨论平面机构的运动分析

我们将从这样三个方面来看一下

平面机构的运动分析

它的内容，目的和方法

首先我们做平面机构的运动分析

到底要分析什么

然后我们来分析

为什么要做平面机构的运动分析

最后我们再来总结一下

如何进行平面机构的运动分析

都有哪些方法

那后面我们将围绕这些方法

以平面机构为例

来探讨如何运用这些方法

来做机构的运动分析

我们首先来看平面机构运动分析

是分析什么内容

我们知道机构

是用来传递和变换运动和力的

从这个角度一个机构有运动的输入

也有运动的输出

那么运动输入是从原动件输入的

而其余的构件根据我们的需要

可以作为运动输出的从动件

那么在我们已知原动件的运动规律

也就是已知输入运动

要去求机构的输出运动

这个分析过程

就是机构的运动分析

那么谈到运动分析

到底分析运动的哪些方面

一般我们说运动分析

是分析机构中各个构件的运动规律

这些运动规律包括什么

第一是它的位置

也就是在不同的时刻机构中各个构件

应该到达什么样的位置

当然有一类特殊的分析

是要让机构来实现一个轨迹运动

那我们就需要分析

这个机构中某个输出构件

它上面的某一个点

在一个周期的运动过程中

它所走出的轨迹是什么

第二个方面我们分析运动规律

还包括要分析速度

要分析每一个构件

在运动过程中间的速度

以及构件上某个点它的速度是多少

进一步我们要分析机构中各个构件

它运动的加速度是多大

因此位置速度和加速度就构成了

我们要分析的运动规律

所描述的基本的参数

那么围绕这样的运动规律

我们要分析哪些内容呢

具体的内容是什么

那么与速度分析相关的

我们会引入力学中间的一些概念

运用这些概念和方法来解决机构的

位置速度和加速度的分析问题

我们所用到的方法 第一种

是瞬心这个概念 我们利用瞬心

以及瞬心位置的确定

在确定了瞬心位置之后

我们可以利用瞬心的概念

去分析这个机构

输入与输出构件之间的

这两个运动之间的关系

进一步我们还可以利用

力学中运动学部分

它的基本原理来形成矢量方程

然后通过求解这个矢量方程来得到

输入与输出构件之间的

速度和加速度的关系

当然我们也进一步的把瞬心法

和矢量方程图解法结合起来

它可以简化我们的分析过程

因此这一章

我们将围绕着主要这两种方法展开

重点在哪

一是瞬心

我们需要对瞬心这个概念深入的理解

以及掌握利用瞬心去做机构的分析

当然先于瞬心的位置的确定

我们主要利用速度瞬心

来做机构的速度分析

另外一个重点内容是矢量方程图解法

我们用它可以对任意一个机构

去做运动分析

当然难点也在于这种方法

它的过程是比较繁琐的

但是我们结合一些直观的图形

可以得到比较清晰的一个分析过程

并可以用图形来展现它的计算结果

那为什么要分析运动

机构的运动和机构静止状态下

是有区别的

那么一个机构当它运动起来之后

各个构件所占用的空间

相对于静止状态下是会变化

我们通过位置分析可以知道这个机构

它在运动过程中到底

要占用多大的一个运动空间

而这个运动空间将会作为

我们设计安装这个机器的时候

需要考虑的一个因素

另一方面 我们可以通过位置分析

来判断这个机构运动到不同位置

各个构件之间会不会产生干涉

简单的说就是两个构件

会不会碰在一起

那在机器的设计中间

我们是需要避免这种情况出现

那我们在理论设计阶段

就要通过一定的方法去找出

可能产生干涉的地方进而加以改进

第三点，当然我们运用机构

是要已知运动输入实现一个运动输出

那么我们设计的这个机构

是不是能满足我们的运动要求

我们需要通过运动分析

来求解从动件的运动规律

第四，我们在某些情况下

可能要实现一个轨迹运动

比如我们做一个搅拌机

那么这个搅拌机的搅拌头

为了搅拌更充分

我们希望它沿着一个轨迹来运动

那么当我们设计出这个机构

我们通过运动分析可以再现出它的轨迹

把它的轨迹画出来

它是不是按照我们预期的轨迹在运动

第五个方面我们做运动分析

通过速度到加速度的分析

可以进一步的

为机器的动力学分析打下基础

因为我们知道加速度是与惯性力有关的

当我们求出了加速度

在不同位置加速度的变化

加速度的最大值

我们就可以求出对应的惯性力的变化

然后再通过受力的分析

进一步可以分析这个机构 力对运动的影响

当然这一部分在我们课内不会重点去探讨

所以运动分析对于我们的机器的设计环节

对于一个机器的分析环节

那么都是至关重要的

那如何进行平面机构的运动分析

我们通常采用的方法

可以把它分成这样两类

一类是图解法一类是解析法

当然图解法从字面上来说

它是通过作图求解的方法

提到作图那么相对来说

它比较直观也比较简单

当然这种方法的局限是

它只能针对一些相对简单的机构

比如我们后面通过瞬心

通过矢量方程再用图解的办法去求解

它可以直观地展现

各个运动量之间的关系

有助于我们去理解

这些运动规律 参数

而解析法

那么是通过对机构定义一些参数

然后我们去列出方程

再去求解这些方程这样一种方法和思路

那么求解这些方程

可以用到一些数值分析的方法

它利用计算机来完成

相应可以实现比较高的精确度

同时我们可以

对机构做连续的变化不同的位置

来做它的运动分析

我们把所有位置的运动分析

得到的数据计算出来之后

我们可以通过一些软件

在计算机上进行仿真

虽然它的计算量很大

但是我们可以通过编程来实现

当然这需要借助于计算工具

这两种方法各有优劣

特别是我们在对机构

进行动态的分析动态的仿真

乃至做一些研究的时候

可能会更多的运用解析法

而我们接下来讨论的内容更多的目的

那么是为了展现整个运动分析过程

和这些运动量之间的关系

所以我们将重点采用图解法

来描述针对平面机构的运动分析

那么在谈到机构的运动分析过程中间

特别是图解法的分析的时候

我们会对图中的一些运动参数进行定义

那么我们主要用到的一些运动参数

我们可以把它归纳起来来看一看

比如说速度和加速度

这是我们分析的一个重要的方面

那么对于速度和加速度来说

我们分为绝对速度 绝对加速度

相对速度和相对加速度

而速度针对的目标对象也有不同

针对构件的以及针对构件上的点

那么为了后面便于描述

我们会系统的采用统一的符号定义

我们来看下面这几种情况

针对构件上的点它的速度

我们一般称为线速度 用v来表示

那么下标

会用一个字母加数字来表示

这个字母代表构件上的点

数字代表构件的编号

比如vA1我们表示1构件在A点的速度

当然这个速度指的是绝对速度

也就是相对于机架

相对固定参考坐标系的速度

这是针对构件上的点

如果我们针对的是构件的话

那么它的速度就不是线速度

而是指的角速度当然如果是一个平动构件

平动构件上每一个点的线速度都是一致的

所以我们也可以说这个平动构件的

它的线速度是多大

但是对于一般构件既有回转又有平动

这两种运动的组合来说

我们通常说构件的速度是指它的角速度

角速度我们用ω表示

下标就只有一个数字代表构件的编号

那么ω1就代表1构件的角速度

当我们把速度换成加速度的时候

我们可以把v换成a来表示线加速度

同样线加速度针对的是构件上的点

aA1代表1构件在A点的加速度

而针对构件来说

它的加速度我们称为角加速度

我们用符号α来表示角加速度

α1就代表了1构件的角加速度

因此我们需要注意绝对速度

绝对加速度它的符号特别是下标

那么通常对于点来说

是字母加数字

而对于构件来说就只有一个数字

这是绝对速度和绝对加速度的符号表示

我们来看一下相对速度和相对加速度

它的符号略微有一些复杂

我们同样分针对构件上的点

和针对构件 一个是线速度

一个是角速度但是对相对速度来说

我们分析的对象主要是构件上的点

所以相对速度我们主要用来分析两种情况

一种是一个构件上不同的两个点

它之间的相对速度

比如说一个构件有A和B两点

那么A相对于B或者B相对于A的速度

那么我们可以用这样的符号来表示

用vA1B1 v表示速度

下标AB表示两个不同的点

数字下标表示构件

因此构成了一个

1构件上A点相对于B点的速度

我们用vA1B1来表示

换成加速度就是aA1B1 那还有一种情况

是两个构件在平面上的同一个点

它之间的相对速度

我们用vA1A2来表示

也就是因为是同一个点字母是一致的

而数字下标不一致代表两个不同构件

在同一个点之间的相对速度

我们把v换成a就得到了

两个构件在平面上

同一个点之间的相对加速度

当我们明白了这些符号代表的含义之后

我们再来看后面所列举到的

各种机构它的运动分析

包括速度和加速度分析

我们就更容易理解了

好了关于运动分析的概述部分

我们就讲到这里