《刚体的基本运动》课件

《刚体的基本运动》ppt课件REPORTING目录•刚体运动的基本概念•刚体的平动•刚体的转动•刚体的定轴转动•刚体的自由度与约束PART01刚体运动的基本概念REPORTING刚体的定义刚体的定义刚体是指在运动过程中，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体刚体的特性刚体具有不变的形状和大小，不会因为运动而发生形变在刚体运动过程中，其上任意一点的速度和加速度都与该点在刚体上的位置有关，而与该点在刚体上的运动状态无关刚体的分类可变形刚体可变形刚体是指在外力作用下会发生形变的刚体这类刚体在工程和自然界中广泛存在，如桥梁、建筑和飞机等不可变形刚体不可变形刚体是指在任何外力作用下都不会发生形变的刚体这类刚体通常只存在于理论研究中，如刚体的基本运动等刚体的基本运动形式平动振动刚体的平动是指刚体在运动过程中，刚体的振动是指刚体在运动过程中，其上任意两点始终保持在同一条直线其上任意一点的运动轨迹呈周期性变上平动又可以分为直线平动和曲线化振动又可以分为自由振动和受迫平动振动转动刚体的转动是指刚体绕某一定点进行圆周运动转动又可以分为定轴转动和动轴转动PART02刚体的平动REPORTING平动的定义平动的定义刚体在三维空间中的运动，若其上任意一点在运动过程中始终保持与某一固定平面的距离不变，则称该刚体的运动为平动平动的特点平动刚体上任意两点的连线在运动过程中始终保持方向不变，且平动刚体的角速度和线速度均为零平动的特点平动刚体的运动轨迹是一条直线或一个平面图形，且轨迹始终保持不变平动刚体的速度和加速度都是矢量，且大小和方向均保持不变平动刚体的转动惯量和角速度均为零平动的实例匀速直线运动的汽车汽车在道路上匀速直线行驶时，可以视为平动刚体匀速圆周运动的飞轮飞轮在旋转时，如果其转速恒定，则可以视为平动刚体PART03刚体的转动REPORTING转动的定义转动转轴刚体绕某一定点转动，刚体上任意两点与刚体转动的轴线，也称旋转轴或主轴该定点连成的线段在转动过程中一般会改变方向，但它们的长度保持不变转角转速刚体绕转轴转过的角度，通常用θ表示刚体每秒钟转过的角度，通常用ω表示转动的特点刚体转动时，其上所有点的速度方向都垂直于该点到旋转轴的连线，且大小与该点到旋转轴的距离成正比刚体转动时，其上所有点的角速度都相等，且大小与该点到旋转轴的距离无关刚体转动时，其上所有点的向心加速度方向都指向该点到旋转轴的连线，且大小与该点到旋转轴的距离成正比转动的实例车轮的转动车轮绕其轴线转动，车轮上的点以不同的线速度运动，但角速度相等电风扇的转动电风扇的叶片绕其轴线转动，叶片上的点以不同的线速度运动，但角速度相等PART04刚体的定轴转动REPORTING定轴转动的定义定轴转动是指刚体绕某一固定轴线旋转的运动刚体在定轴转动时，其上任刚体的定轴转动是一种基本的意一点都绕同一固定轴线作机械运动形式，广泛应用于各圆周运动种工程领域定轴转动的特点刚体在定轴转动时，其上各点的角速度是相等的，1但线速度则与各点到轴心的距离成正比刚体在定轴转动时，其上各点的加速度大小与各2点到轴心的距离成正比，方向则垂直于该点到轴心的连线刚体在定轴转动时，其上各点的科氏加速度为零3定轴转动的实例机械传动系统中的齿轮、轴承等部件的旋转运动01电机、发动机等旋转机械的运动02陀螺仪、飞轮储能等装置中的定轴转动运动03PART05刚体的自由度与约束REPORTING刚体的自由度自由度定义刚体在空间中的自由度是指它可以独立改变的坐标数平面运动自由度对于在平面内运动的刚体，其自由度为2，即它可以沿着x轴和y轴独立移动，同时还可以绕着垂直于平面的轴旋转空间运动自由度对于在空间中运动的刚体，其自由度为3，即它可以沿着x轴、y轴和z轴独立移动，同时还可以绕着x轴、y轴和z轴旋转刚体的约束约束定义固定约束约束是限制刚体某些运动的条件，使得刚体刚体被固定在某一点上，不能移动也不能旋的自由度数减少转滑动约束铰链约束刚体可以在某一直线上滑动或绕一固定点转刚体通过铰链连接，只能绕铰链轴旋转动约束的分类与解除约束的方法刚性约束部分约束约束力不能忽略不计，如轴承、只限制了刚体的部分自由度，齿轮等如滑动支座、滚动轴承等柔性约束完全约束解除约束的方法约束力可以忽略不计，如绳索、完全限制了刚体的所有自由度，根据具体约束类型，可以采用链条等如固定支座、轴承等不同的方法解除约束，如拆卸、放松等THANKS感谢观看REPORTING。