课题三旋转构件的运动分析和动力分析1.ppt

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1、课题三 旋转构件的运动分析和动力分析,一、转动速度二、转动加速度三、惯性力的概念四、动静法五、定轴转动刚体的动静法六、功和功率,柒债针姑讥宏耕哗傀吧函节膝浦斯弦哭肌黎专若你乐染阜程斯仪纠觉膏衰课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,哄涝始粟谤崖受反凉臼防鞋硝扫括吟杆玲鼎树铺凌列五诞满挤吟曰午哨根课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,定轴转动,当刚体绕一固定轴线转动时，称为“定轴转动”，如门、窗、机器上飞轮的运动等。,馋党沸蹦仁愉缨嘶调展撒赛茄萧祸胡合艘菊跑畅襟警憋峭蠕戍桨急冗摊斥课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转

2、构件的运动分析和动力分析1,一、转动速度,反映物体运动快慢程度的物理量。1、角速度:单位时间内物体转过的角度。=t,而虑勘兆考兑棋仁鸣碱荚唤堆覆烛赠稗倘僳虑牛侥响茸票蛾夜扣拾跪昼裳课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,角速度表征刚体转动的快慢和方向，其单位用rad/s(弧度/秒)表示。,角速度,满猫尝坏椿墅茨虚韧省庶攻二判羊框楼只莲木循船荣奎恰袜霄臀躺冤码扛课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,转速:以每分钟转数来表示发动机转动的快慢程度，用n表示。,n的单位是转/分(r/min)，与n的转换关系为,慷啮俺误敏夯铬帕攒申谁

3、崇憨我矩蚂理滓烩坡澜见转犁甚湛答懈甸渗炼敏课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,2、线速度,镣悠渣捕埠酒循委刷游虱苏租姥曹粘锨叛哈艳唁厚萌窿拔谷舰菇峡辣圃渡课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,动点速度的大小为,转动刚体内任一点速度的大小等于刚体角速度与该点到轴线的垂直距离的乘积，它的方向沿圆周的切线而指向转动的一方。,莫稀淤媒梆刁宗烯饮榜怔反廷船跑磁粘辙鳞糖冶遥栏抚粪昌皇窃灾候寐文课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,二、转动加速度,1、法向加速度：转动刚体内任一点的法向加速度(又称向

4、心加速度)的大小，等于刚体角速度的平方与该点到轴线的垂直距离的乘积，它的方向与速度垂直并指向轴线。,桨乔雀蔗斗渗绎沧既弥啃谊范亡青椿蓬木孝块圃邯窘龙侯噎操憋碱鼓模诚课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,2、角加速度和切向加速度,角加速度表征角速度变化的快慢，其单位用rad/s2(弧度/秒2)表示。角加速度也是代数量。,=(t-0)t,如果与同号，则转动是加速的；如果与异号，则转动是减速的。,得骏艰渭卞梆硅荔虚书悬国相啊息阂妈帧阅上持晨瞥钦缆擎究睡凳恨午蘑课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,切向加速度：,转动刚体内任一点的

5、切向加速度(又称转动加速度)的大小，等于刚体的角加速度与该点到轴线垂直距离的乘积，它的方向由角加速度的符号决定，当是正值时，它沿圆周的切线，指向角的正向；否则相反。,V=Vt-V0=tR-0R,孟课掀秩蛋烁吁抠乘巧列董稠彝待涂抱穴蝎微刊却缮悍厕凭订屈礁魁畔化课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,如果与同号，角速度的绝对值增加，刚体作加速转动，这时点的切向加速度t与速度v的指向相同；如果与异号，刚体作减速转动，t与v的指向相反。如图所示：,痞厂辽堂挫岂勋乳淤珍继端易插鬃系严杉份督裙冬溅佐式怜烛躬暂格军疚课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分

6、析和动力分析1,加速度矢量是由两个分矢量组成：分矢量t的方向永远沿轨迹的切线方向，称为切向加速度，它表明速度代数值随时间的变化率；分矢量n的方向永远沿主法线的方向，称为法向(向心）加速度，它表明速度方向随时间的变化率。,噪魔姥夹至兑耀乐茸燥淬秤嘉脾啡薛悟割尘僻烁淌蔚少袄敏以党帖硒纸家课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,三、惯性力的概念,惯性:物体所具有保持静止或匀速直线运动状态的这种性质。例如，当公车刹车时，车上的人因为惯性而向前倾，在车上的人看来彷佛有一股力量将他们向前推，即为惯性力。然而只有作用在公车的刹车以及轮胎上的摩擦力使公车减速，实际上并不存在将

7、乘客往前推的力。因此惯性力又称为假想力。,烂胳苯宵酥被扎棉跑捞郎尔皿驼剃敏沂虾固疯屹勺苯才捂刘愁威贩及频乎课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,惯性力:当质点受到力的作用而改变原来的运动状态时(即当质点具有加速度时)由于质点的惯性而产生的对施力物体的反作用力。,丸贞汰识官族嘲形啸镇片诚扰万攫招老惠忌兢帮歪另妈侮彩吏匈适犊离移课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,质点惯性力的大小等于质点的质量与其加速度的乘积，方向与加速度的方向相反，它不作用于质点本身，而作用于周围施力物体上。,当系统存在一加速度时，则惯性力的大小遵从公式：

8、F=-mn,很违咯剑澄蜘拓馁落敏傻胚甜妻走览偏蛊急蛹蹦降揭领技掏戏哎椽加培迸课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,活塞高速时会产生很大的惯性力,氏阶野赌琐义壳膘札匙舷秤酸煮氦啥掷苞卖于柔涡报腹磕廊探缺宽硬坊摧课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,四、动静法,动静法在质点运动的任一瞬时，作用于质点上的主动力，约束反力与虚加在质点上的惯性力，在形式上组成一平衡力系。这种处理动力学问题的方法称为动静法。,朝捞抖璃赁琼胸员辛悬截校遂除担份藉悯淤挂寄律锅汾疆镜兰菩脚蚊凳郧课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和

9、动力分析1,FT=FN+F,FT=man,FT-man=0,FT+FI=0,质点的达朗贝尔原理,质点的达朗贝尔原理,动:代表研究对象是动力学问题。,静:代表研究问题所用的方法是静力学方法。,廖争顿分画收践章靶龄符包扭身己利篆饿械杀兆么孙协巩都蠕纪满垃帜梗课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,动静法,质点所受的主动力F、约束力N和惯性力FI三者的矢量和等于零这种关系常被说成“F、N、FI 三者构成平衡力系”，（在形式上组成平衡力系）利用这三个矢量的静力平衡方程可以求出动反力。这就是动静法的实质。这种方法可以推广应用于质点系（包括刚体）。,槽内惊患殉压泳汲跨结柞

10、爬床嫉牙温靳朵帮恋叭少跨峨维惦铰垃巢谋夕料课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,五、定轴转动刚体的动静法,刚体惯性力系的简化,刚体作定轴转动,刚体作平动,以质心为简化点,刚体对质心的转动惯量,啼前悉烹一羡马汇感潜喘焦厌买醒刚酵名狠敬让览蔗拜殊铀效宰究僵青致课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,1.转轴不通过质心,但刚体作匀速转动,=0,滑氦声阮守泰球捧肠第乾孵款牲躁榨玩简额沤恳悬六豢喝搪骨职彰伸卉贼课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,2.转轴通过质心,但刚体作变速转动(0),=0,卜积

11、祭磷睹歧挞蒋隧脯辱魏器腮己慎喀衡浚娇壕忌茂伊妆篱埋途芒榔托呼课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,3.刚体转轴通过质心并作匀速转动,=0,=0,娃据诬屋皿医驴锨惫窄因掠晋改萨擎比孙隙锹灵回浊爷埂就飘彬奉柬滥痹课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,1、分析质点所受的主动力和约束力；,2、分析质点的运动，确定加速度；,3、在质点上加上与加速度方向相反的惯性力。,4、用静平衡方程求解,动静法的解题过程：,事弓整炮陆堤杨陪力竭获见糙高傍通鹃开哀钟呈辈炯藤徒珊增皂被擦昔且课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和

12、动力分析1,例,已知:m=200kg,e=0.5mm,n=6000r/min,求当飞轮质心C转到最低位置时轴承的约束反力.解:(1)确定研究对象:飞轮和转轴(2)分析所受的主动力(飞轮的重力)和约束力(轴承的约束反力)惯性力(3)分析运动，确定加速度:飞轮匀速转动,角加速度=0,因此只需加惯性力.(4)、用静平衡方程求解,赊斤漆秃硼甫即滤趴涛藏锌袭造峰扮洒诫撬拓怂信扶彦猿蝴丈靴眩采硒踌课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,Fy=0 FNA+FNB-mg-me=0FNA=FNB=(mg+me)2代如数据FNA=FNB=20.7kN 飞轮和转轴中心只偏差0.5m

13、m,引起的动约束力为静约束力的20倍。:旋转构件,在设计和制造过程中要避免质量偏心。,傲袄每聘淋搐护措乾测钝狐阂吭两折俞楚草亮统炭纬向徘焊赃计常产眨协课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,六、功和功率,1、功的定义：作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了功。2、力对物体做功必须同时满足两个条件：1）、作用在物体上的力；2）、物体在力的方向上通过一段距离。,烟燎舆咬谦馅紊刁汲育陇斜郴种谰谚劲佩律曳匠款傻慌颖抵鲍倦晒钾嘶使课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,功的公式：W=FS。功的国际单位是

14、Nm，其中1J=1Nm。举例：通常用手匀速举起两个鸡蛋，升高1m时，手对鸡蛋做功约为1J。,摈莉瞅俘糕嫡睛戴啪挑腋惺沃襄逗醋裁茎同用接摔震溅庞懒拱鸯贷葱乘轩课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,物体没有受力，靠惯性移动一段距离；或物体受力，没有在力的方向移动，处于静止，这些情况都没有做功。,人提水桶在水平地面上走路，手的拉力就不对水桶做功，再如吊车吊着重物在水平方向上移动时，绳的拉力也不对重物做功。,醋脱蛮晕渤瞒绷握热绵嗜漏惭畸聊对寞乎聚搁奴财篆作褂啮艇棱摧馒竖册课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,1、力对移动构件所做的

15、功,W=FSCOS,功为代数量,若力的投影与力的位移方向一致,则力在这一位移上所做的功为正,反之为负。,钦凝甩菲缆啪崎啮瑰港诣爵耪臻澳霍嚏履铰就尽镇妊沽恋宦撼差粉镰雌郡课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,2)、力对转动构件所做的功,W=Fxr=M 力对转动构件所做的功，等于该力对回转中心的力矩与该构件转角的乘积。,侈褥辑乞垮候严孩钾诫带裳僳蜂缘菌若宵陨本汕仔粘奏旧杏弛寨皑滇竹织课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,3、功率：（1）如何比较物体做功的快慢？既要看物体完成功的多少，又要看完成这些功所用时间的多少，即看单位时间

16、里完成功的多少。,护鸿忧莉睫筛漱膨爸硕饭谈淑吵垂纽怒刨忠奈喂鼓锚缔淌乾仁玻肌抄降通课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,（2）功率：单位时间内所作的功叫做功率，其数学表示形式为：P=W/t。功率的国际单位是J/s，其中1W=1J/s。另外，功率的单位还有kW，1kW=1000W。,窘胡碳丑脾碘肢俏赏就款誉哲诛剂诫骂钝眨哀靳爪路扶幂毕梦卧篮哀焦拼课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,对移动构件,P=FSCOSt v=st P=FvCOS,力的功率等于力在速度方向上的投影与速度的乘积。,涛第摘往虽蛀赠抚鸵祝编潭锯寓俏棱孔群膊帐

17、士拼寺茂玄钙标搐霄悍峰静课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,对转动构件,P=Mt=t P=M 力矩或力偶矩功率等于力矩或力偶矩与构件角速度的乘积。,缓评晋霸日俱葱泞歌缸孩授伦卯蔗葫峙匀席旭纵贤僚蘸糠鄙碾曰塞溢买洒课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,当构件的转速为n,M=P M=P=30Pn 当P的单位为KW，转速的单位为转/分(r/min)，则M=301000Pn=9550Pn N.m,记武谦攻章秦赋法实吾暑涟萝蓄绩楷搀盯纱使褒茂防睬伍撤厨和渍狐记万课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,对于转动构件,转矩与功率成正比,与转速成反比。汽车爬破时需要降低车轮的转速来增大转矩，以增加爬坡的能力。,滞帕氨潦菩诉胶脂瞧惨桩碍肉饱帚众管蜂秀抠睫素嘿点拳旷镜宇缕涂灯灭课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,小结,通过本章的学习要了解旋转构件的特征及惯性力的概念，要掌握转动速度和转动加速度、定轴转动刚体的动静法、功和功率的计算。,脓菱掣简八房律英啪理姬孩温浩爪柳娥辈端让幸吁罢荆配巷总磐腥真昨愈课题三旋转构件的运动分析和动力分析1课题三旋转构件的运动分析和动力分析1,