矢量图解法求解机构运动的步骤与方法

矢量图解法求解机构运动的步骤与方法

已知机构运动简图、主动件的位置φ1、角速度ω1(rad/s)及角加速度ε1(rad/s2),各构件的长度LABLBC 、…(m);求在指定的机构主动件位置时,连杆2C点的速度υC 和加速度aC 以及杆2的角速度ω2和角加速度ε2

    

               

           

1.选定长度比例尺μl,绘给定位置φ1时的机构运动简图

B4D1D12

极点PυPa引出的线段为绝对运动矢量,连接其他任意二点的矢量为相对运动矢量

2.求主动件非连架运动副中心BυBaB

方向⊥AB,其指向与ω一致

方向由BA

3.由主动件出发向远离主动件方向依次取各构件为脱离体,利用运动分解成牵连运动和相对运动的原理列出相对运动矢量方程式,用作图法求解(每一矢量方程式可求解二个未知量大小或方向)

(1)CD点的速度和加速度的矢量方程式

根据平面运动的构件两点间速度的关系

绝对速度=牵连速度+相对速度

先列出构件23上瞬时重合点C2C3的方程,未知数为三,不能解,故列出其上瞬时重合点D2(2上扩充部分上)D3间的速度方程

方向:        AB  ⊥DB  ∥xx

大小0       ω1LAB  (ω2LDB) ?

牵连运动为移动时

绝对加速度=牵连加速度+相对加速度

牵连运动为转动时:牵连运动与相对运动互相影响

绝对加速度=牵连加速度+相对加速度+哥氏加速度

(2)定出速度、加速度比例尺

Pυ为速度极点取长Pυb表示大小并使PυbAB指向与ω1一致即为。定出速度比例尺

Pa为加速度极点取长Pab' 表示大小并使Pab'BA指向由BA即为

(3)作速度、加速度多边形,求ω2ω3ε2ε3

bbd2BD,过Pυd3d2xxd3d2bd2交于d2,则

将代表的矢量平移到杆2上的D2B看作

转动中心,可求得ω2为逆时针方向;构件23之间不得相对转动,故ω3亦为逆时针方向

b' ,取,过n,过Pa,使,则表示,并确定了k点位置过kkd'2//xxnd'2d'2,则

将代表的矢量平移到杆2上的D2,将B看作转动中心,可求得ε2ε3为逆时针方向

(4)C2点的速度和加速度矢量方程式,并作速度和加速度多边形,求

bbc2BC,取bc2ω2LCB/μυ即代表

PυPυc3DC,过c2c2c3xxPυc3c2c3相交于c3,则

指向与ω3一致亦可由求得

Δbc2d2BCD,且字母顺序一致,可将ΔBCD沿ω2方向转过90°而得,此谓速度影像原理

如已知构件上两点的速度,便可求其上任一点的速度,如BC上的Cm,可使

b' b'c2"BC,使,方向由CB,过c"2c"2c'2CB,使

方向与ε2一致,则

PaPac3"CD,指向由CD,取,过c3"c3"c3'CD,取

方向与ε3一致

Δb'c2'd2'BCD,字母顺序一致,可将ΔBCD沿ε2方向转过180°-θ而得,此谓加

速度影像原理。可用同样原理求解构件上任一点的加速度,如BC上的Cm,可使