第三章剛體和流體的運(yùn)動(dòng)§3-1剛體模型及其運(yùn)動(dòng)2目錄第一章力和運(yùn)動(dòng)第二章運(yùn)動(dòng)的守恒量和守恒定律第三章剛體和流體的運(yùn)動(dòng)第四章相對論基礎(chǔ)第五章氣體動(dòng)理論第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第七章靜止電荷的電場第八章恒定電流的磁場第九章電磁感應(yīng)電磁場理論§3-1

剛體模型及其運(yùn)動(dòng)§3-2

力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律§3-3

定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的動(dòng)能關(guān)系§3-4

定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律*§3-5

進(jìn)動(dòng)*§3-6

理想流體模型定常流動(dòng)伯努利方程*§3-7

牛頓力學(xué)的內(nèi)在隨機(jī)性混沌3復(fù)習(xí)：動(dòng)力學(xué)4①剛體任何情況下形狀和體積都不改變的物體（理想化模型）?？紤]了物體的形狀和大小。不論外力多大，剛體內(nèi)任意2質(zhì)點(diǎn)間距離始終保持不變。剛體是特殊的質(zhì)點(diǎn)系，其上各質(zhì)點(diǎn)間的相對位置保持不變。有關(guān)質(zhì)點(diǎn)系的規(guī)律都可用于剛體，較一般的質(zhì)點(diǎn)系有所簡化。運(yùn)動(dòng)形式：平動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)、平面平行運(yùn)動(dòng)、定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、一般運(yùn)動(dòng)(rigidbody)5②平動(dòng)剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果剛體內(nèi)任何一條給定的直線，在運(yùn)動(dòng)中始終保持它的方向不變。平動(dòng)剛體上各點(diǎn)的軌跡不一定是直線，而可以是任意曲線。在任意一段時(shí)間內(nèi)，剛體中所有質(zhì)點(diǎn)的位移都是相同的。各質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度也是相同的。剛體內(nèi)任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)(質(zhì)心)的運(yùn)動(dòng)，都可代表整個(gè)剛體的運(yùn)動(dòng)。火車在拐彎時(shí)是否是平動(dòng)？(translation)6例題

7解：A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為：

8③轉(zhuǎn)動(dòng)剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果剛體的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中都繞同一直線(點(diǎn))作圓周運(yùn)動(dòng)。定軸轉(zhuǎn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)中各質(zhì)元均做圓周運(yùn)動(dòng)，

且各圓心都在同一條固定的直線（轉(zhuǎn)軸）上。定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)中剛體上只有一點(diǎn)固定不動(dòng)，

整個(gè)剛體繞過該定點(diǎn)的某一瞬時(shí)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)

(陀螺的運(yùn)動(dòng))。(rotation)9④自由度物體系統(tǒng)的自由度：決定這個(gè)系統(tǒng)在空間的位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目。剛體的一般運(yùn)動(dòng)有

6個(gè)自由度：

3個(gè)平動(dòng)自由度

+3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度·

質(zhì)心位置·

轉(zhuǎn)軸的方位其中，2個(gè)獨(dú)立·

繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度剛體物體有幾個(gè)自由度，其運(yùn)動(dòng)定律就可歸結(jié)為幾個(gè)獨(dú)立的方程式。C

xzy主要任務(wù)：能繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖；

能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度.重點(diǎn)：平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制及自由度的計(jì)算.難點(diǎn)：虛約束的判斷.專題：平面機(jī)構(gòu)自由度構(gòu)件：獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元零件：獨(dú)立的制造單元10

機(jī)構(gòu)的分類：

平面機(jī)構(gòu)：所有的構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

空間機(jī)構(gòu)：所有的構(gòu)件不全在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

構(gòu)件的自由度：

平面自由構(gòu)件：平面內(nèi)不與其它任何構(gòu)件相連接而作自由運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。

構(gòu)件的自由度：構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。

約束：附加在構(gòu)件上對構(gòu)件自由度的限制。11

運(yùn)動(dòng)副：使兩構(gòu)件

直接接觸并能產(chǎn)生一定

相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。1-1

運(yùn)動(dòng)副及其分類12

運(yùn)動(dòng)副的分類平面副

回轉(zhuǎn)副

高副

移動(dòng)副13空間副

球面副

螺旋副141、面接觸——接觸比壓低，承載能力大。2、接觸面為平面或柱面——便于加工，成本低，便于潤滑。

3、引入2個(gè)約束，剩1個(gè)自由度。

運(yùn)動(dòng)副的特點(diǎn)?íì移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副低副兩個(gè)構(gòu)件間只能作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副；兩個(gè)構(gòu)件間只能作相對移動(dòng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。151、點(diǎn)、線接觸——接觸比壓高，承載能力小。高副3、引入1個(gè)約束，剩2個(gè)自由度。2、接觸面為曲面——不便于加工和潤滑。161-2

機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖1.

平面機(jī)構(gòu)的組成17機(jī)構(gòu)：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈。機(jī)架－作為參考系的構(gòu)件，

如機(jī)床床身、車輛底盤、飛機(jī)機(jī)身。原（主）動(dòng)件－按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件－其余可動(dòng)構(gòu)件。若干1個(gè)或幾個(gè)1個(gè)

組成：機(jī)構(gòu)＝機(jī)架＋原動(dòng)件＋從動(dòng)件機(jī)構(gòu)182.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制2.1

運(yùn)動(dòng)副的表示方法三視圖192.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制2.1

運(yùn)動(dòng)副的表示方法2.2

常用機(jī)構(gòu)的簡圖表示方法

202.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制2.1

運(yùn)動(dòng)副的表示方法2.2

常用機(jī)構(gòu)的簡圖表示方法

2.3

一般構(gòu)件的表示方法212.4繪制步驟

1、分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)2、恰當(dāng)選擇投影面3、適當(dāng)選擇比例尺4、審核畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。22DCBA1432繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡圖。231）先找首端——原動(dòng)件再找尾端——工作構(gòu)件2）確定機(jī)架3）確定各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)副種類

“兩兩分析相對運(yùn)動(dòng)”4）代表回轉(zhuǎn)副的小圓，其圓心必須與相對運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)中心重合。代表移動(dòng)副的滑塊，其導(dǎo)路方向必須與相對運(yùn)動(dòng)方向一致。5）比例、符號、線條、標(biāo)號繪制運(yùn)動(dòng)簡圖的方法小結(jié)：1.平面機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。2.

平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式y(tǒng)x12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2θ經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：1-3

平面機(jī)構(gòu)的自由度25設(shè)某機(jī)構(gòu)共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件、PL個(gè)低副、PH個(gè)高副，則該機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)為：

1.平面機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。2.

平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式θ4S3123S’3θ11234θ11-3

平面機(jī)構(gòu)的自由度26例1-2試計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度例題分析27例題分析例1-2試計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度28292.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

2.1

什么是確定運(yùn)動(dòng)

2.2

機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)應(yīng)=機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)

???íì=<>>￡。原動(dòng)件數(shù)目，運(yùn)動(dòng)確定原動(dòng)件數(shù)目，不能動(dòng)。破壞運(yùn)動(dòng)不確定。原動(dòng)件數(shù)目運(yùn)動(dòng)鏈不能運(yùn)動(dòng)。FFFFF,0030例1-3

試計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度，

并判斷其運(yùn)動(dòng)是否確定。

例題分析31324.1

復(fù)合鉸鏈——兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線上用回轉(zhuǎn)副相聯(lián)接。計(jì)算：N個(gè)構(gòu)件,有N－1轉(zhuǎn)動(dòng)副。4.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的問題33

例1-4

計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。

例題分析344.2

局部自由度某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。35計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。

12312336

局部自由度：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。

滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。12312337解：n=4，PL=6，

PH=04.4虛約束－－對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。

已知：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。

1234ABCDEF38重新計(jì)算：n