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理论力学教学材料省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第第 二二 篇篇 运运 动动 学学第1页引引 论论 工程运动学主要内容工程运动学主要内容 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 工程运动学与机构运动分析工程运动学与机构运动分析第2页 工程运动学主要内容工程运动学主要内容 工程运动学所包括研究内容包含:工程运动学所包括研究内容包含:建立物体运动方程建立物体运动方程 分析物体运动速度、加速度、分析物体运动速度、加速度、角速度、角加速度等角速度、角加速度等 研究物体运动分解与合成规律研究物体运动分解与合成规律第3页 工程运动学与机构运动分析工程运动学与机构运动分析 机构运动学设计机构运动学设计 机构动力学设计机构动力学设计第4页 工
2、程运动学与机构运动分析工程运动学与机构运动分析第5页 工程运动学与机构运动分析工程运动学与机构运动分析第6页 工程运动学与机构运动分析工程运动学与机构运动分析第7页机构综合与分析机构综合与分析 综合已知输入和输出运动,要求设计综合已知输入和输出运动,要求设计综合已知输入和输出运动,要求设计综合已知输入和输出运动,要求设计 机构样式。机构样式。机构样式。机构样式。分析已知机构样式,依据输入运动,分析已知机构样式,依据输入运动,分析已知机构样式,依据输入运动,分析已知机构样式,依据输入运动,求输出运动,或者相反。求输出运动,或者相反。求输出运动,或者相反。求输出运动,或者相反。运动学与机构分析关系
3、运动学与机构分析关系 机构分析服务于机构机构分析服务于机构机构分析服务于机构机构分析服务于机构综合综合综合综合 工程运动学为机构分析提供普通方法工程运动学为机构分析提供普通方法工程运动学为机构分析提供普通方法工程运动学为机构分析提供普通方法 工程运动学与机构运动分析工程运动学与机构运动分析第8页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 工程运动学模型工程运动学模型 点和刚体运动形式点和刚体运动形式第9页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 工程运动学模型工程运动学模型工程运动学模型工程运动学模型 点点 刚刚 体体第10页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型
4、及其运动形式 工程运动学模型工程运动学模型工程运动学模型工程运动学模型 接触轨道之前,接触轨道之前,接触轨道之前,接触轨道之前,保龄球能够看作一保龄球能够看作一保龄球能够看作一保龄球能够看作一个点;个点;个点;个点;接触轨道之后,接触轨道之后,接触轨道之后,接触轨道之后,保龄球在摩擦力保龄球在摩擦力保龄球在摩擦力保龄球在摩擦力作用下发生滚动,作用下发生滚动,作用下发生滚动,作用下发生滚动,这时保龄球不再这时保龄球不再这时保龄球不再这时保龄球不再是一点,而必须是一点,而必须是一点,而必须是一点,而必须看作刚体。看作刚体。看作刚体。看作刚体。第11页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运
5、动形式 点运动形式点运动形式点运动形式点运动形式 直线运动直线运动 曲线运动曲线运动 最普通情形为三维最普通情形为三维变速曲线运动变速曲线运动第12页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 点运动形式点运动形式点运动形式点运动形式曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动 最普通情最普通情最普通情最普通情形为三维变速形为三维变速形为三维变速形为三维变速曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动第13页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 点运动形式点运动形式点运动形式点运动形式曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动 最普通情最普通情最普通情最普通情形为三维变形为三维变形为三维变形为三维
6、变速曲线运动速曲线运动速曲线运动速曲线运动第14页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平平 移移刚体运动过程中,其上之任意刚体运动过程中,其上之任意直线一直平行于这一直线初始位置。直线一直平行于这一直线初始位置。第15页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平平 移移 刚体运动过程中,其上任刚体运动过程中,其上任意直线一直平行于这一直线初始位置。意直线一直平行于这一直线初始位置。第16页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体
7、运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 定轴转动定轴转动 刚体运动过程中,有刚体运动过程中,有一直线一直保持不动。一直线一直保持不动。第17页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 定轴转动定轴转动 刚体运动过程中,其刚体运动过程中,其上有一直线一直保持不动。上有一直线一直保持不动。第18页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 定轴转动定轴转动 刚体运动过程中,其刚体运动过程中,其上有一直线一直保持不动。上有一直线一直保持不动。第19页 工程运动学模型及其运
8、动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 定轴转动定轴转动 刚体运动过程中,其刚体运动过程中,其上有一直线一直保持不动。上有一直线一直保持不动。第20页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 定轴转动定轴转动 刚体运动过程中,其刚体运动过程中,其上有一直线一直保持不动。上有一直线一直保持不动。第21页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平面运动平面运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过程中,其上各点到某一固定平面距
9、离一直保持不变。各点到某一固定平面距离一直保持不变。第22页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平面运动平面运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过程中,其上各点到某一固定平面距离一直保持不变。各点到某一固定平面距离一直保持不变。第23页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平面运动平面运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过程中,其上各点到某一固定平面距离一直保持不变。各点到某一固定平面距离一直保持不变。第24页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运
10、动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平面运动平面运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过程中,其上各点到某一固定平面距离一直保持不变。各点到某一固定平面距离一直保持不变。第25页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平面运动平面运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过程中,其上各点到某一固定平面距离一直保持不变。各点到某一固定平面距离一直保持不变。第26页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 平面运动平面运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过
11、程中,其上各点到某一固定平面距离一直保持不变。各点到某一固定平面距离一直保持不变。第27页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 定点运动定点运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过程中,其上某一点一直保持不动。某一点一直保持不动。第28页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 定点运动定点运动 刚体运动过程中,其上刚体运动过程中,其上某一点一直保持不动。某一点一直保持不动。第29页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动
12、形式体运动形式体运动形式 普通运动普通运动 刚体最普通运动刚体最普通运动第30页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 普通运动普通运动 刚体最普通运动刚体最普通运动第31页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 普通运动普通运动 刚体最普通运动刚体最普通运动第32页 工程运动学模型及其运动形式工程运动学模型及其运动形式 刚刚刚刚 体运动形式体运动形式体运动形式体运动形式 普通运动普通运动普通运动普通运动刚体最普通运动。刚体最普通运动。刚体最普通运动。刚体最普
13、通运动。定点运动定点运动定点运动定点运动刚体运动过程中,其上某一点始刚体运动过程中,其上某一点始刚体运动过程中,其上某一点始刚体运动过程中,其上某一点始 终保持不动。终保持不动。终保持不动。终保持不动。平面运动平面运动平面运动平面运动刚体运动过程中,其上各点到某刚体运动过程中,其上各点到某刚体运动过程中,其上各点到某刚体运动过程中,其上各点到某 一固定平面距离一直保持不变。一固定平面距离一直保持不变。一固定平面距离一直保持不变。一固定平面距离一直保持不变。定轴转动定轴转动定轴转动定轴转动刚体运动过程中,有一直线始刚体运动过程中,有一直线始刚体运动过程中,有一直线始刚体运动过程中,有一直线始 终
14、保持不动。终保持不动。终保持不动。终保持不动。平平平平 移移移移刚体运动过程中,其上之任意直线刚体运动过程中,其上之任意直线刚体运动过程中,其上之任意直线刚体运动过程中,其上之任意直线 一直平行于这一直线初始位置。一直平行于这一直线初始位置。一直平行于这一直线初始位置。一直平行于这一直线初始位置。第33页第第 5 章章 点运动学点运动学 描述点运动矢量法与直角坐标法描述点运动矢量法与直角坐标法 决定点运动自然法决定点运动自然法 结论与讨论结论与讨论第34页5.1 5.1 描述点运动矢量法和直角坐标法描述点运动矢量法和直角坐标法描述点运动矢量法和直角坐标法描述点运动矢量法和直角坐标法1.运动方程
15、和轨迹运动方程和轨迹 x xz zy yorPrPrP定义定义若矢量大小或方向,或大小和若矢量大小或方向,或大小和方向,伴随时间改变而改变,则称这方向,伴随时间改变而改变,则称这种矢量为种矢量为“变矢量变矢量”。运动方程运动方程 变矢量法中,变矢量法中,运动方程用点在任意瞬时运动方程用点在任意瞬时t 位置矢位置矢量量 r(t)表示。表示。r(t)简称为简称为位矢位矢。r=r(t)矢量表示点运动方矢量表示点运动方程程 矢径矢径r矢端曲线就矢端曲线就是点是点P运动轨迹运动轨迹j ji ik k矢径用直角坐标表示矢径用直角坐标表示r=x i+y j+z kx x=f1(t)y y=f2(t)z z=
16、f3(t)直角坐标表直角坐标表示点运动方示点运动方程程第35页2.速度矢量和加速度矢量速度矢量和加速度矢量 x xz zy yO Oyxzji ikravP P速度速度速度速度(OxyzOxyz)为定参考系为定参考系为定参考系为定参考系 点速度矢量在直角坐标轴上投影等于点速度矢量在直角坐标轴上投影等于点速度矢量在直角坐标轴上投影等于点速度矢量在直角坐标轴上投影等于 点对应坐标对时间一阶导数。点对应坐标对时间一阶导数。点对应坐标对时间一阶导数。点对应坐标对时间一阶导数。第36页 点加速度矢量在直角坐标轴上投影点加速度矢量在直角坐标轴上投影 等于点对应坐标对时间二阶导数。等于点对应坐标对时间二阶导
17、数。加加加加 速速速速 度度度度 x xz zy yO Oyxzji ikravP P第37页例例例例 题题题题 1 1 椭圆规曲柄椭圆规曲柄OA可绕定轴可绕定轴O转动,端点转动,端点A以铰链连接于规以铰链连接于规尺尺BC;规尺上点;规尺上点B和和C可分别沿相互垂直滑槽运动,求规尺上任一可分别沿相互垂直滑槽运动,求规尺上任一点点M轨迹方程。轨迹方程。已知已知:求:求:P点运动方程。点运动方程。1 1、建立固定参考系、建立固定参考系、建立固定参考系、建立固定参考系OxyOxy;2 2、将所考查点置于坐、将所考查点置于坐、将所考查点置于坐、将所考查点置于坐标系中普通位置;标系中普通位置;标系中普通
18、位置;标系中普通位置;3 3、依据已知约束条件、依据已知约束条件、依据已知约束条件、依据已知约束条件列写点运动方程。列写点运动方程。列写点运动方程。列写点运动方程。xyOACxyM第38页运运 动动 演演 示示第39页 考虑任意位置,考虑任意位置,考虑任意位置,考虑任意位置,MM点坐标点坐标点坐标点坐标 x x,y y能够表示成能够表示成能够表示成能够表示成消去上式中角消去上式中角消去上式中角消去上式中角,即得,即得,即得,即得MM点点点点轨迹方程轨迹方程轨迹方程轨迹方程:解解:运动轨迹演示运动轨迹演示OACxyxyM第40页思索题:思索题:思索题:思索题:MM点轨迹是什么曲线点轨迹是什么曲线
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