螺旋理论及其总框图

螺旋理论是由牛顿力学发展起来的,用来描写物体运动的力学体系。其深刻性在于从物体运动的本来面貌入手,将平动与转动作综合考虑.这不仅使问题的处理大为简化.而且“在螺旋表述下,整个牛顿力学重新组织成统一、和谐、简洁、明快的力学体系”。同时,该体系“将粒子与场的运动规律以和谐,简洁、高度综合的表述方法统一起来”。本文将螺旋理论中的主要内容作了概括,并以图表的形式指出了螺旋理论体系本身的框架结构以及该体系与牛顿力学的内在联系。     

有关工程力学几个问题的讨论

一、合力投影定理及合力矩定理 合力投影定理及合力矩定理是对于各种力系普遍适用的基本定理。刚体静力学的有关论著和文献在汇交力系,平面任意力系、空间任意力系中,均分别对上述两定理作了叙述和证明,繁锁而又重复。事实上,这两个定理均无需证明,而可直接由合力的定义得出。 合力的定义为:如一个力与一力系等效,则此力称为该力系的合力。这里的等效,指的是力对物体作用的外效应即移动效应和转动效应相等。故由合力的定义可知:若力系有合力,则合力使物体在任一轴向产生的移动效应应与各分力使物体在同一轴向产生的移动效应之和相等,而力的投影是力的移动效应的度量,故合力投影定理成立。合力使物体绕任一点(或轴)产生的转动效应应与各分力使物体绕同一点(或轴)产生的转动效应之和相等,而力矩是力的转动效应的度量,故合力矩定理成立。     

关于旋转物体的轴转动效应及相关猜想

平动的物体在两个不同方向上同时做直线运动时,可以依据平行四边形定则进行合成。通过实验研究发现：旋转的物体与平动的物体也一样具有类似的性质。正在旋转的物体,如果令其转动轴在特定的方向转动时,物体的旋转和其转动轴在特定的方向转动将会叠加合成,从而导致旋转物体的转动轴指向遵循右手螺旋定则沿特定方向偏转,这个过程称为旋转物体的轴转动叠加过程,旋转物体的转动轴沿特定方向偏转定义为旋转物体的轴转动叠加效应。实验同时发现旋转的物体还具有其他力学效应,类比爱因斯坦相对有关高速运动（平动）物体引发的力学效应,再联系广为人们关注的UFO,我们也可以对高速旋转的物体可能具有奇异的力学效应做一些自由的猜想。     

关于刚体的动量矩和动量矩定理

在一般的普通物理力学有关刚体力学部分中，讨论过刚体绕固定轴转动的动力学问题，引入了动量矩的概念，并从牛顿第二定律出发，推导出了动量矩定理。在引入转动拨量的基础上，进一步从动量矩定理推导出了转动定律。普通物理力学不涉及刚体绕固定点的转动。因此，在转动定律中，力矩、动量矩、角速度、角加速度均表现为对轴的力学量，动量矩表示为特殊的形式J二Ico，转动定律的表达式为M二Ic。其实，转动定律只是动量矩定理的特殊情况，只不过是动量矩定理滑固定轴的分量，上述两式必须满足一定的条件才能成立。刚体的定点转动是理论力学…     

刚体的转动惯量与惯量椭球

在刚体动力学中,有大量的篇幅研究刚体的转动问题,无论是定轴转动、平面平行运动,还是绕定点的转动,其动力学方程中均含有转动惯量。转动惯量在刚体力学中的地位,与质量在质点力学中的地位相当,应用较为广泛。为了形象地表示刚体对通过定点的任一轴的转动惯量,在刚体力学中,引人了惯量椭球这个物理量。惯量椭球比较抽象,空间性较强,难于理解。本文目的在于帮助函授生深人理解和正确掌握这两个物理量。1转动惯量1．1刚体对轴的转动惯量一个质点绕某轴的转动惯量,由质点的质量m与质点到转轴的垂直距离的平方的乘积来表示,刚体是一…     

利用螺杆将转动副变为直线移动的移动副

介绍了一种利用螺旋伞齿轮传递螺杆产生转动副,靠滑配键改变运动轨迹,使转动副变为沿直线移动的移动副,并利用一套传动系统,使两套组件同时相向而运动的机械结构。     

一种运动分岔并联机构的结构约束与运动模式分析

为设计得到一种新型运动分岔并联机构,运用螺旋理论对其结构约束和运动模式进行分析,同时分析了输入选取。首先,研究了一种运动分岔单环闭链的运动特性,具有两种不同的单自由度转动和两自由度瞬时转动;其次,将运动分岔单环闭链与四自由度PPRR(P表示移动副,R表示转动副)串联支链相结合,得到一种具有无约束、存在一个约束力偶和一个约束力矢的3种不同结构约束的混联支链,并得到了混联支链在不同运动模式下的约束螺旋表达式;最后,利用3条相同的混联支链连接定平台和动平台,得到一种新型运动分岔并联机构,并讨论了其输入选取。研究结果表明,该运动分岔并联机构具有3T3R、3T、3R、2T1R和1T2R(T表示移动,R表示转动)共5种不同运动模式。     

转动定律的矢量推导

在目前常用的普通物理力学教材中,推导刚体绕固定轴转动的转动定律时,多数教材采用了如下的方法:从刚体是不变质点组出发,对刚体中每一质元应用牛顿第二定律出动力学方程式(标量式),再计算每一质元所受的力矩,将所有这些方程式相加,导出转动定律M=Iβ(标量形式),最后指出M、β都是矢量,从而引出转动定律的矢量表示式M=Iβ。这种推导方法有很多优点,例如:推导的物理图象清晰;揭示了刚体运动与刚体中每一质元运动的关系;学生容易接受等。但是,从转动定律是矢量规律的角度看,在推导过程中     

关于刚体平动的判别法

刚体平动是刚体最基本的运动形式之一。关于刚体平动,国内各种理论力学教材大致采用下述统一的定义:在刚体运动过程中,其上任意直线始终平行于它的初始位置,这种运动称为刚体的平行移动,或简称为刚体平动。众所周知,该定义便于推知刚体平动的运动特性,即平动刚体上各点的运动轨迹相同,在同一瞬时各点的速度和加速度分别相等。在求这类刚体上任意一点的速度和加速度时,最基本的一项工作是首先判定该刚体作平动,然后代     

一种可重构空间四杆机构

提出一种可重构空间四杆机构,其具有两种不同的工作模式,模式Ⅰ为一个转动运动,模式Ⅱ为一个平移平动,两种运动模式进行切换的初始位形具有瞬时的一个转动和一个平动.将可重构空间四杆机构与一个具有两移动和两转动的串联支链相连,构成一种具有两种不同工作模式的可重构混联支链.利用3条可重构混联支链连接并联机构的固定平台和运动平台,可得到一种新型可重构并联机构,通过控制3条可重构混联支链分别在两种不同工作模式间切换,可重构并联机构可实现4种不同的三自由度运动模式.利用螺旋理论分析和证明了上述结论.     

浅谈几个物理量的相似性

众所周知,我们在学习和掌握质点力学知识的基础上,很容易分析和确立刚体转动(尤其是定轴转动)的有关物理概念和运动规律。因为它们之间存在着一一对应的关系。如刚体定轴转动(特别是匀速转动和匀加速转动)的角量描述与质点运动的线量描述的对应关系;刚体转动定律与质点的牛顿第二定律的对应关系;刚体转动动能、力矩的功与质点运动的动能、外力的功之间的对应关系;刚体定轴转动时的角动量原理、角动量守恒律与质点的角     

空间极迹与本体极迹关系的探讨

由刚体力学知道,作平面平行运动的刚体(或称薄板),当其角速度不为零时,在任一时刻薄板上恒有速度为零的一点,这点称为转动瞬心,常以C表示。转动瞬心C在固定平面上所描绘的轨迹为空间极迹,而在薄板上所描绘的轨迹称为本体极迹。1 空间极迹和本体极迹的参数方程 刚体的平面运动,是其随基点的平动和绕基点的转动的复合运动。刚体上任一点可     

基于螺旋理论的两转一移解耦并联机构型综合

强耦合性是并联机构的一个显著特点,如果能使并联机构的运动部分解耦或者完全解耦,将使并联机构的理论分析、实际应用等方面变得容易。为此,本文基于螺旋理论、机构运动螺旋系与分支运动螺旋系之间的关系,提出了移动解耦分支型综合准则和转动解耦分支型综合准则,确定了并联机构转动条件及输入运动副选择原则,形成了两转一移解耦并联机构型综合方法,并以此对两转一移解耦并联机构进行了综合并得到了许多新型机构,从而验证了该方法的正确性和可行性。     

Euler—D'Alembert定理的张量表示

Euler—D'Alembert定理是刚体定点运动中的一个重要定理。在其张量表示中,就是转动张量的乘积问题。本文阐述了常常出现混淆的坐标变换与转动张量的区别与联系,推广并应用商法则于两点张量。最后说明怎样能由坐标变换张量得到转动张量及公式的更正。     

用刚体转动实验仪测量物体的惯性质量

惯性质量是物体作平动运动时惯性大小的量度,在实验室中通常是用惯性秤来测量的.这里,提出了运用霍尔传感器和刚体转动实验仪测量物体贯性质量的一种新方法.     

关于刚体转动的一个定理

本文从非惯性系中的角动量定理出发,应用刚体平面平行运动的运动学公式,导出了刚体绕瞬时转动中心的转动定理,并应用它求解了两个问题。     

圆盘耙的运动分析

从刚体运动学的观点看,圆盘耙耙盘的运动是一个刚体的螺旋运动。如图1所示,耙盘移动速度V_0的方向与盘面成偏角α,以盘心O为基点建立平动参照系oxyz。耙盘的运动是在随基点O以速度V_0平移的同时又绕过O点且垂直于盘面的轴以角速ω转动。将V_0沿ω方向和其垂直方向分解为V_1和V_2,即     

《普通物理》教学中刚体平动和转动的对比教学研究

学生在学习刚体转动时通常难以理解其中抽象的物理概念.而刚体转动中的角量、力矩、转动惯量和刚体平动中的线量、力、质量有着一定的相似性.刚体转动中的一些定理也和刚体平动中的相关定理有相似之处.在进行刚体转动的教学时,要让学生对熟悉的刚体平动中相关知识点进行对比,让学生自然的从平动学习过渡到转动学习,轻松地掌握刚体转动中的知识点,从而达到良好的教学效果.     

均质刚体转动惯量的几种算法

转动惯量是物体转动时惯性大小的量度,刚体转动惯量的大小取决于其形状、质量分布及转轴的位置,而与其绕轴转动的角速度无关。文章从转动惯量的定义出发介绍了微元法、质量投影法和缩减法等算法,并结合平行轴定理、垂直轴定理计算了几种常见均质刚体的转动惯量,对学生计算刚体转动惯量起到引导作用。     

《普通物理》教学中刚体平动和转动的对比教学研究

学生在学习刚体转动时通常难以理解其中抽象的物理概念.而刚体转动中的角量、力矩、转动惯量和刚体平动中的线量、力、质量有着一定的相似性.刚体转动中的一些定理也和刚体平动中的相关定理有相似之处.在进行刚体转动的教学时,要让学生对熟悉的刚体平动中相关知识点进行对比,让学生自然的从平动学习过渡到转动学习,轻松地掌握刚体转动中的知识点,从而达到良好的教学效果.