点的三维变速曲线运动第一页,共27页。§5-1矢量法运动方程加速度单位提问:如何确定速度和加速度的方向?单位速度第二页,共27页。矢端曲线速度矢径矢端曲线切线加速度速度矢端曲线切线第三页,共27页。直角坐标与矢径坐标之间的关系运动方程§5-2直角坐标法第四页,共27页。速度第五页,共27页。加速度第六页,共27页。求:①M点的运动方程;②轨迹;③速度;④加速度。已知:椭圆规的曲柄OC可绕定轴O转动,其端点C与规尺AB的中点以铰链相连接,而规尺A,B两端分别在相互垂直的滑槽中运动,例5-1第七页,共27页。点M作曲线运动,取坐标系Oxy如图所示。运动方程消去t,得轨迹解:第八页,共27页。速度第九页,共27页。加速度第十页,共27页。已知:正弦机构如图所示。曲柄OM长为r,绕O轴匀速转动,它与水平线间的夹角为 其中为t=0时的夹角,为一常数。动杆上A,B两点间距离为b。例5-2求:点A和B的运动方程及点B的速度和加速度。第十一页,共27页。A,B点都作直线运动,取Ox轴如图所示。运动方程B点的速度和加速度周期运动解:第十二页,共27页。已知:如图所示,当液压减振器工作时,它的活塞在套筒内作直线往复运动。设活塞的加速度 (为活塞的速度,为比例常数),初速度为。例5-3求:活塞的运动规律。第十三页,共27页。活塞作直线运动,取坐标轴Ox如图所示解:第十四页,共27页。分析齿轮上一点的运动外啮合齿轮第十五页,共27页。§5-3自然法1.弧坐标副法线单位矢量切向单位矢量主法线单位矢量2.自然轴系自然法:利用点的运动轨迹建立弧坐标和自然轴系,利用它们描述和分析点的运动的方法。第十六页,共27页。曲线在P点的密切面形成第十七页,共27页。自然坐标轴的几何性质第十八页,共27页。因为方向同所以?第十九页,共27页。3.速度4.加速度代入则第二十页,共27页。——切向加速度——法向加速度曲线匀变速运动曲线匀速运动常数常数第二十一页,共27页。已知:列车沿半径为R=800m的圆弧轨道作匀加速运动。如初速度为零,经过2min后,速度到达54km/h。例5-4求:列车起点和未点的加速度。第二十二页,共27页。列车作曲线加速运动,取弧坐标如上图。②①有由常数解:第二十三页,共27页。由点M的运动方程,得已知点的运动方程为x=2sin4tm,y=2cos4tm,z=4tm。求:点运动轨迹的曲率半径。例5-5解:第二十四页,共27页。已知:半径为r的轮子沿直线轨道无滑动地滚动(称为纯滚动),设轮子转角 为常值),如图所示。求用直角坐标和弧坐标
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示的轮缘上任一点M的运动方程,并求该点的速度、切向加速度及法向加速度。例5-6第二十五页,共27页。M点作曲线运动,取直角坐标系如图所示。由纯滚动条件从而解:第二十六页,共27页。又点M的切向加速度为第二十七页,共27页。