三心定理

應用於機械原理學的概念

三心定理是指三個構件總共存在三個瞬心,這三個瞬心一定在一條直線上。應用是找兩個不相連的兩構件的瞬心,如構件1和構件4不相連,但他們都和構件2,3相連,那麼找13和34瞬心,連成直線,再找12和24瞬心,連成直線,這兩個直線的交點就是14瞬心。

三心定理,當兩構件直接組成運動副時,其瞬心的位置可以很容易地通過直接觀察加以確定;如果兩構件沒有直接連接形成運動副,則它們的瞬心位置需要用三心定理來確定。三心定理的內容是:四連桿機構中,作平面平行運動的三個構件共有三個瞬心,它們位於同一直線上。

應用


三心定理
三心定理
應用三心定理求瞬心,再用速度瞬心法求解問題。
速度瞬心法
1)速度瞬心法僅用於求解速度問題,不能用於求解加速度問題;
2)速度瞬心法用於簡單機構(構件較少),很方便、幾何意義強;
3)對於複雜機構,瞬心數目太多,速度瞬心法求解不便(可以只找與解題有關的瞬心);
4)瞬心落在圖外,解法失效;
5)瞬心多邊形求解的實質為三心定理,對超過4個以上構件的機構藉助於瞬心多邊形求解比較方便。

相關概念


速度瞬心

兩構件作平面相對運動時,在任意瞬間總能找到這樣的點:兩構件的相對運動可以認為是繞該點的轉動。
深入理解速度瞬心
1)兩構件上相對速度為零的重合點,即同速點;
2)瞬時具有瞬時性(時刻不同,位置不同);
3)兩構件的速度瞬心位於無窮遠,表明兩構件的角速度相同或僅作相對移動;
4)相對速度瞬心:兩構件都是運動的;
絕對速度瞬心:兩構件之一是靜止的(絕對速度為零的點;並非接觸點的變化速度)。

瞬心數目

n——構件數(包括機架)
三心定理
三心定理

瞬心位置確定

1)直接觀察法(定義法,由於直接形成運動副的兩構件);
2)三心定理法:用於沒有直接形成運動副的兩構件。

定義


三心定理是作相對平面運動的三構件之間共有三個瞬心,它們必位於同一直線上。如圖1所示的鉸鏈四桿機構,它共有六個瞬心,其中P01,P12,P23和P03分別為P的下標所表示的兩構件瞬心:即為相應兩構件組成轉動副(鉸鏈)的中心(鉸接點)。尚有兩個瞬心P01和P13可按三心定理確定:直線P01P12與P23P03的交點為P02,直線P12P23與P01P03的交點為P13。
三心定理
三心定理