2-2用相對運動圖解法作機構的運動分析
相對運動圖解法是應用理論力學中相対運動的基本原理,根據相對運動矢量方程式,按一定的比例尺做出矢量多邊形,由此求出各構件上指定點的速度和加速度以及這些構件的角速度和角加速度。
一、同一構件上各點的速度和加速度
鉸鏈四杆機構,已知機構的位置、各構件的尺寸及曲柄1的等角速度。求構件2上C,E兩點的速度和加速度及構件2,3的角速度和角加速度。
繪製機構運動簡圖
根據各構件的給定尺寸和曲柄位置,按比例尺寸給製機構運動簡圖。
速度分析
根據相對運動原理,構件2上C點的速度等於B點的速度與C點對於B點的相對速度的矢量和。
分析式中各矢量的大小和方向可知,可以用圖解法求得。
任取一點(極點),自該點作垂直於機構圖中的矢量代表其,過b點作垂直於的直線代表的方位線;再過p點作垂直於CD的直線代表的方位線,兩方位線交於C點。
為了求構件2上E點的速度,可分別取B和C為基點。
稱為速度矢量多邊形,P力點稱為速度多邊形的極點,構件上各點的絕對速度矢量均從極點引出,不通過極點的矢量代表構件上相應兩點間的相對速度。
速度多邊形中代表相對速度的矢量儀和分別垂直於機構圖,而前者的位置是後者沿角速度的方向轉過90°,且兩圖形中字母順序繞行方向一致,故圖形稱為圖形醜的速度影像。當已知一構件上兩點的速度時,就可利用影像原理求出該構件上其它點的速度。極點於是機構中所有構件上絕對速度為零點的影像。但應注意,速度影像原理隻能用於同一構件上的點。
加速度分析
由於構件1作勻速轉動,所以B點隻有法向加速度,其大小、方向已知,由相對運動原理可得。
將各加速度分解成法向和切向兩個分量,分析式中各矢量的大小和方向可知,可以圖解。
加速度矢量多邊形,點稱為加速度多邊形的極點。構件上各點的絕對加速度均從極點引出,不通過極點的矢量代表構件上各點間的相對加速度。且兩圖形字母繞行順序一致,故圖形稱為BCE的加速度影像。當已知一構件上兩點的加速度時,可利用加速度影像原理求出該構件上其它點的加速度。極點是機構中所有構件上加速度為零點的影像。與速度分析一樣,力任速度影像原理也隻能用於同一構件上的點。
二、組成移動副的兩構件上重合點間的速度和加速度
導杆機構的運動簡圖,曲柄1以等角速度沿順時針方向轉動,求導杆3的角速度和角加速度。此時滑塊2與曲柄1的鉸鏈點的速度和加速度均已知,如能求得導杆3上與重合的點53的速度3和加速度3,就能確定導杆3的角速度和角加速度。
速度分析
滑塊2與導杆3組成移動副。由理論力學知識可知,若取構件2為動參考係,則導杆3上B3點的絕對速度應該是重合點B2的牽連速度和B3點對於點的相對速度的合成,其方向為順時針。
如速度分析
若仍取構件2為動參考係,由理論力學知識可知,因牽連運動含有轉動,即以導杆3上B3點的絕對加速度應該是重合點B2的牽連加速度、對於的相對加速度和哥氏加速度的合成。