《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。刚体的定义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。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。不可变形刚体刚体的分类

刚体的基本运动形式平动刚体的平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上。平动又可以分为直线平动和曲线平动。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。振动刚体的振动是指刚体在运动过程中，其上任意一点的运动轨迹呈周期性变化。振动又可以分为自由振动和受迫振动。PART02刚体的平动REPORTING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。平动的定义平动的特点平动的定义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。平动的特点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。平动的实例PART03刚体的转动REPORTING刚体绕某一定点转动，刚体上任意两点与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。转动刚体转动的轴线，也称旋转轴或主轴。转轴刚体绕转轴转过的角度，通常用θ表示。转角刚体每秒钟转过的角度，通常用ω表示。转速转动的定义刚体转动时，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。转动的特点车轮绕其轴线转动，车轮上的点以不同的线速度运动，但角速度相等。车轮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。电风扇的转动转动的实例PART04刚体的定轴转动REPORTING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，其上任意一点都绕同一固定轴线作圆周运动。刚体的定轴转动是一种基本的机械运动形式，广泛应用于各种工程领域。定轴转动的定义123刚体在定轴转动时，其上各点的角速度是相等的，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。定轴转动的特点03陀螺仪、飞轮储能等装置中的定轴转动运动。01机械传动系统中的齿轮、轴承等部件的旋转运动。02电机、发动机等旋转机械的运动。定轴转动的实例PART05刚体的自由度与约束REPORTING刚体在空间中的自由度是指它可以独立改变的坐标数。自由度定义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。平面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。空间运动自由度刚体的自由度约束是限制刚体某些运动的条件，使得刚体的自由度数减少。约束定义刚体被固定在某一点上，不能移动也不能旋转。固定约束刚体可以在某一直线上滑动或绕一固定点转动。滑动约束刚体通过铰链连接，只能绕铰链轴旋转。铰链约束刚体的约束解除约束的方法根据具体约束类型，可以采用不同的方法解除约束，如拆卸、放松等。部分约束只限制了刚体的部分自由度，如滑动支座、滚动轴承等。完全约束完全限制了刚体的所