本文仅供学习使用,总结很多本现有讲述运动学或动力学书籍后的总结,从矢量的角度进行分析,方法比较传统,但更易理解,并且现有的看似抽象方法,两者本质上并无不同。
2024年底本人学位论文发表后方可摘抄
若有帮助请引用
本文参考:
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食用方法
求解逻辑:速度与加速度都是在知道角速度与角加速度的前提下——旋转运动更重要
所求得的速度表达-需要考虑是否为刚体相对固定点!
旋转矩阵?转换矩阵?有什么意义和性质?——与角速度与角加速度的关系
务必自己推导全部公式,并理解每个符号的含义
对 v ? P i M = ( ω ? ~ M ? [ Q M F ] T [ Q ˙ M F ] ) R ? P i M \vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}=\left( \tilde{\vec{\omega}}^M-\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] ^{\mathrm{T}}\left[ \dot{Q}_{\mathrm{M}}^{F} \right] \right) \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} vPi?M?=(ω~M?[QMF?]T[Q˙?MF?])RPi?M? 进一步求导,可计算出其运动刚体上点 P i P_i Pi?的加速度为:
v ? P i F = v ? M F + [ Q ˙ M F ] R ? P i M + [ Q M F ] R ? ˙ P i M = v ? M F + ω ? ~ F [ Q M F ] R ? P i M + [ Q M F ] v ? P i M ? a ? P i F = a ? M F + ( ω ? ~ ˙ F [ Q M F ] R ? P i M + ω ? ~ F [ Q ˙ M F ] R ? P i M + ω ? ~ F [ Q M F ] v ? P i M ) + ( [ Q ˙ M F ] v ? P i M + [ Q M F ] a ? P i M ) ? a ? P i F = a ? M F + ( α ? ~ F [ Q M F ] R ? P i M + ω ? ~ F ω ? ~ F [ Q M F ] R ? P i M + ω ? ~ F [ Q M F ] v ? P i M ) + ( ω ? ~ F [ Q M F ] v ? P i M + [ Q M F ] a ? P i M ) ? a ? P i F = a ? M F + α ? ~ F ( R ? P i M ) F + ω ? ~ F ω ? ~ F ( R ? P i M ) F + 2 ω ? ~ F ( v ? P i M ) F + ( a ? P i M ) F \begin{split} &\vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{F}=\vec{v}_{\mathrm{M}}^{F}+\left[ \dot{Q}_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \dot{\vec{R}}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}=\vec{v}_{\mathrm{M}}^{F}+\tilde{\vec{\omega}}^F\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \\ \Rightarrow \vec{a}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{F}&=\vec{a}_{\mathrm{M}}^{F}+\left( \dot{\tilde{\vec{\omega}}}^F\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\tilde{\vec{\omega}}^F\left[ \dot{Q}_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\tilde{\vec{\omega}}^F\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) +\left( \left[ \dot{Q}_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{a}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) \\ \Rightarrow \vec{a}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{F}&=\vec{a}_{\mathrm{M}}^{F}+\left( \tilde{\vec{\alpha}}^F\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\tilde{\vec{\omega}}^F\tilde{\vec{\omega}}^F\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\tilde{\vec{\omega}}^F\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) +\left( \tilde{\vec{\omega}}^F\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M}+\left[ Q_{\mathrm{M}}^{F} \right] \vec{a}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) \\ \Rightarrow \vec{a}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{F}&=\vec{a}_{\mathrm{M}}^{F}+\tilde{\vec{\alpha}}^F\left( \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) ^F+\tilde{\vec{\omega}}^F\tilde{\vec{\omega}}^F\left( \vec{R}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) ^F+2\tilde{\vec{\omega}}^F\left( \vec{v}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) ^F+\left( \vec{a}_{\mathrm{P}_{\mathrm{i}}}^{M} \right) ^F \end{split} ?aPi?F??aPi?F??aPi?F??vPi?F?=vMF?+[Q˙?MF?]R