理论力学工程应用新实例第2章ppt课件.ppt

第二章,理论力学工程应用新实例,运动学部分的工程应用实例,运动学部分的工程应用实例,第二章,1小爬虫的三种运动形式,(1)小爬虫的三种运动形式（仅讨论它的身体）； (2)小爬虫运动能量的转换。 一个小爬虫，经人们拧转发条过程，储存了势能，之后就在地面上运动，实现：平行移动、定轴转动和平面运动。,运动学部分的工程应用实例,第二章,操作演示步骤： 第一步：用手拧紧发条的过程，就是使力矩 作功变成发条扭转弹簧的势能式中 力矩作的功， 平面力偶矩， 转动角位移， 发条的势能， 线性发条的刚度。,1小爬虫的三种运动形式,运动学部分的工程应用实例,第二章,点击看视频,1小爬虫的三种运动形式,运动学部分的工程应用实例,第二章,第二步：放手后置小爬虫于桌面上，发条势能开始释放，主要转换成以下三种动能形式：小爬虫平行移动的动能 式中 小爬虫的质量， 小爬虫质心的速度。或小爬虫对铅垂轴转动的动能式中 小爬虫绕z轴的转动惯量， 小爬虫绕z轴的转动角速度。,1小爬虫的三种运动形式,运动学部分的工程应用实例,第二章,点击看视频,1小爬虫的三种运动形式,运动学部分的工程应用实例,第二章,当小爬虫做纯滚动地翻跟斗，即平面运动，此时系统的动能要按柯尼希（Konig）定理计算。,小爬虫在地面上纯滚动痕迹图,1小爬虫的三种运动形式,运动学部分的工程应用实例,第二章,发条储备的弹簧势能全部释放完了以后，再也没有能量去转换成动能了，小爬虫就静止不动了。 在一个演示全过程中，所有阻力、阻尼耗损能量，它恰好等于前面拧发条力矩所作的功,1小爬虫的三种运动形式,运动学部分的工程应用实例,第二章,2用尼龙丝作刀具的高速转动割草机,新型电动割草机的特点能做定轴转动，割草的刀片不是金属的，若用金属刀片做成像电风扇风叶一样，也可以割草，但在草丛中碰到硬物体（如小石块）就十分容易损坏刀片。 现在的割草刀是一根旋转的尼龙绳（带刺，直径2 mm）。,割草机的带尼龙绳刀头,运动学部分的工程应用实例,第二章,旋转视频,点击看视频,2用尼龙丝作刀具的高速转动割草机,运动学部分的工程应用实例,第二章,理论力学配合研究和实验的问题： 旋转轮转速至少多大？尼龙割草绳每一点的线速度（即切削速度）多少（ ）才能割各种青草？ 什么材料碰到石头而不会断损（抗冲击轫性要合适）这些都要进行大量试验。 尼龙材料有尼龙6、尼龙66 ，再加了一定的添加剂之后，冲击韧性很大，在 =50 m/s冲击下不会断。这种割草机的优点：功率小（省电），噪音低（环保），寿命长（花钱少）。,尼龙绳割草机刀头转速n=2 850 r/min,2用尼龙丝作刀具的高速转动割草机,运动学部分的工程应用实例,第二章,3自动旋紧螺丝刀的行星齿轮,运动学部分的工程应用实例,第二章,图示为一电动螺丝刀的减速齿轮箱，轴装在H杆上，此杆带着三个短轴,轴间夹角互成120,短轴的两端分别装着半径为 、 的齿轮，它们和机架上的内齿轮半径 啮合(当 = 时， )。轴装在J 杆上，右端装着半径为 的齿轮，需要计算轴和轴之速比 。,3自动旋紧螺丝刀的行星齿轮,运动学部分的工程应用实例,第二章,首先，将动坐标放在H杆上，这样，各齿轮相对动坐标的运动均为“定轴”转动，所以一对啮合齿轮的相对角速度之比与它们的半径成反比，记H杆本身转动角速度为 ，半径 和 的齿轮在同一个短轴上，所以有相同的绝对角速度，记作 ，这时各齿轮对于H杆的相对角速度为： ， ， （齿轮A是外壳，不动的，即 ）,3自动旋紧螺丝刀的行星齿轮,运动学部分的工程应用实例,第二章,而各相对角速度之比上两式相乘现在电动螺旋刀的 =14， =14， =14， =42，代入上式得速比,3自动旋紧螺丝刀的行星齿轮,运动学部分的工程应用实例,第二章,4自动塑料套的套鞋机,抬脚踏进鞋套机,向下踩到底,抬起脚即可,运动学部分的工程应用实例,第二章,点击看视频,4自动塑料套的套鞋机,运动学部分的工程应用实例,第二章,（1）应用滑块摆杆与曲柄滑块机构的组合实现位移合成，使塑料鞋套周边四个塑料扣环定向移动10 mm。,（2）脚往下施加踏入压力后，通过各个零件的受力与位移关系计算，可分析自动套鞋功能的可靠性。,4自动塑料套的套鞋机,运动学部分的工程应用实例,第二章,5苹果削皮机的运动分析,将动系固连于固定苹果的部件上，则牵连运动是定轴转动，苹果机的刀头看成一个点，它的绝对运动是空间曲线运动，刀头对于苹果的相对运动也是空间曲线（苹果外形）运动。,运动学部分的工程应用实例,第二章,点击看视频,5苹果削皮机的运动分析,运动学部分的工程应用实例,第二章,（1）正齿轮的传动计算 互相啮合的两齿轮其角速度（或转速）和角加速度与其半径成反比，即与其齿数成反比。水平轴传动比：手摇转速为削皮刀转速的16倍。,5苹果削皮机的运动分析,运动学部分的工程应用实例,第二章,（2）牵连运动的转速计算坚直轴传动比：互相垂直轴传动比：总传动比：手摇转速为苹果垂直轴转速的80%。,5苹果削皮机的运动分析,运动学部分的工程应用实例,第二章,6摆动30的振动牙刷,牙刷头在摆动,小电机转动，通过正齿轮减速，使曲柄摆杆机构实现牙刷头摆动30。,运动学部分的工程应用实例,第二章,已知：可求：,6摆动30的振动牙刷,n1,n2,28,9,运动学部分的工程应用实例,第二章,曲柄长度为2 mm，摆动角度30，可求：曲柄中心到摆杆中心间的距离。,6摆动30的振动牙刷,运动学部分的工程应用实例,第二章,7串接电机定子的自动绕线机,各种电动工具,电动工具的定子的矽钢片,运动学部分的工程应用实例,第二章,电动工具矽钢片由高速冲床自动生产,点击看视频,7串接电机定子的自动绕线机,运动学部分的工程应用实例,第二章,电动工具矽钢片绕线后的定子,牵连运动为往复平行移动，相对运动为圆周运动，合成后的绝对轨迹就是定子的线圈外形。,7串接电机定子的自动绕线机,运动学部分的工程应用实例,第二章,定子自动绕线机正面,点击看视频,7串接电机定子的自动绕线机,运动学部分的工程应用实例,第二章,定子自动绕线机背面,点击看视频,7串接电机定子的自动绕线机,运动学部分的工程应用实例,第二章,8“拍“的应用与禁忌,（1） 什么叫“拍”振 “拍”现象是一种特殊的振动，当两个振幅相同（ ），初相位也相等（ ），而频率 与 相差很小（比较接近）的两个简谐振动相叠加时，就产生非简谐振动，称为“拍”，如图所示，除振幅大小有变动外，粗看起来还是像简谐振动。拍可以动表示为,式中振幅,运动学部分的工程应用实例,第二章,图上的虚线代表振幅的包络线,它按照拍频而振动,拍频 等于两个振动频率之差。,合成后振动频率是两个分振动频率的平均值,用下式表示,8“拍“的应用与禁忌,运动学部分的工程应用实例,第二章,振动最大振幅与最小振幅分别等于两个振动振幅之和与差,在乐器中常常利用“拍”的现象的有利一面。这是将两个固有频率比较接近的振动叠加起来，这样，发生的音调将更加优美。在发电机开动时人们往往也可以听到“嗡嗡”之声一会儿高一会儿低，反映出合成振动时强时弱。,8“拍“的应用与禁忌,运动学部分的工程应用实例,第二章,（2） 振动筛中“拍”的应用 振动力越大，振动清砂或振动筛选效率就越高，,振动筛,振动打夯机,同时还利用受迫振动的“共振”。,8“拍“的应用与禁忌,运动学部分的工程应用实例,第二章,二输入多输出模型,（3） 双轮振动压路机中“拍”的应用,“拍”的应用使路受力加大许多，效果比单轮振动效果好，但是驾驶室振动明显增加，这就是“拍”带来了危害。,8“拍“的应用与禁忌,运动学部分的工程应用实例,第二章,（4）“拍”的禁忌例 老式双电机排风油烟机有“拍振”使振幅大一倍，所以噪声降不下来而被淘汰，现在的油烟机只用功率较大的一只大电机了。,8“拍“的应用与禁忌,运动学部分的工程应用实例,第二章,（5） “拍”的禁忌 在输送带上不能用两只或两只以上的同类电机传动。,下图造成振动加大二倍或多倍的原因就是“拍”，它使车间环境噪声增大。 改用一只大电机传动后，噪声就降了10分贝。,8“拍“的应用与禁忌,运动学部分的工程应用实例,第二章,9做馒头的机器与可调尺寸的六角扳手,（1） 自动做馒头机器的合成运动分析 图示视频为做馒头的机器，牵连运动为有螺旋线的杆作定轴转动；馒头看作一个点，相对运动是空间曲线运动，即螺旋线；绝对运动是馒头制成或下落的直线运动。,运动学部分的工程应用实例,第二章,点击看视频,9做馒头的机器与可调尺寸的六角扳手,运动学部分的工程应用实例,第二章,（2） 可调尺寸六角扳手的合成运动分析,此可调尺寸的六角扳手等效于16个定扳手，可扳动从10mm20mm的连续变化六角镙母。当动手柄顺时针向定手柄转动时，平扳内有红色虚线滑槽使各个黑销钉向圆心靠拢。这时，A、B、C、D、E、F六个滑动夹块，便发生绝对运动（平动），从而夹紧六角形镙母，所以手柄的转动是牵连运动，黑销钉相对于动手柄的运动为相对运动，滑动夹块的运动为绝对运动。此时动点G的速度分析见图所示。,9做馒头的机器与可调尺寸的六角扳手,定手柄,动手柄,牵连运动,v绝,v相,G,A,v牵,运动学部分的工程应用实例,第二章,9做馒头的机器与可调尺寸的六角扳手,运动学部分的工程应用实例,第二章,点击看视频,9做馒头的机器与可调尺寸的六角扳手,运动学部分的工程应用实例,第二章,10曲柄、连杆、滑块机构的应用与小机器人的行走机构,（1）曲柄、连杆、滑块机构应用甚广，特点： 变往复运动为旋转运动，或相反； 连杆作平面运动，其上不同的点有不同的轨迹。,运动学部分的工程应用实例,第二章,（2）石磨转动可以加工物件，使颗粒磨成粉末。 若动力采用畜力，如骡、马等，把它们眼睛遮盖后，它们就能沿着磨的外圆走圆圈实现磨料；若采用人力来转动石磨，聪明的人们就会采用曲柄滑块机构了。,10曲柄、连杆、滑块机构的应用与小机器人的行走机构,运动学部分的工程应用实例,第二章,（3）小机器人的行走机构 偏心轮（红色）的旋转可以看作是曲柄的转动，两个偏心轮的相位差180，两个连杆套在左、右偏心轮上，一头限制在销子上滑动，另一头装在步行的足底上，足底上每一点的轨迹为椭圆，两个足的运动有相位差180 ，这样就构成一步一步前进的行走机器人。,10曲柄、连杆、滑块机构的应用与小机器人的行走机构,玩具的腿是连杆,运动学部分的工程应用实例,第二章,人走路的小腿运动,点击看视频,10曲柄、连杆、滑块机构的应用与小机器人的行走机构,运动学部分的工程应用实例,第二章,机器人玩具,点击看视频,10曲柄、连杆、滑块机构的应用与小机器人的行走机构,运动学部分的工程应用实例,第二章,点击看视频,10曲柄、连杆、滑块机构的应用与小机器人的行走机构,谢谢大家,庄表中 13003618382王惠明 13858057550,