机械原理大作业一
----基于Matlab机构运动分析
班级：
组别：
组长：
组员：
【组内分工】：
建立运动方程：
Matlab 程序编写、线图输出： 建立运动仿真：
一、题目说明
已知：mm l 120AB =，mm l 380AC =，mm l l DE 600CD ==，滑块的滑道与固定铰链C 的距离为mm H 380=，曲柄沿顺时针转动，其转数m in /1701r n =。
题 1-13
二、建立运动方程
数学模型：
建立如图所示的坐标系，定义封闭向量；定义位置变量
，
，
，
；
根据两个封闭图形ACB 和BCDE ，建立两个矢量方程：
将上式写成投影式，即得：
则由，可求得，，，
分别将上式对时间求一次导数，得速度方程：
E S 3S 2θ3
θ3
1S l l AC =+AC
E l S l l +=+43⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=+-==AC AC l l l l l l l l S 3423
E 342311231
123sin sin S cos cos sin sin S cos cos θθθθθθθθ1θ2θ3θ3S E S
同理，可求 二次导数化为矩阵形式：
⎪⎪⎩⎪⎪⎨
⎧=-=---=+'-=-'0cos c sin s cos cos S sin S sin sin S cos 334223E 3342231112232311122323ωθωθνωθωθωθωθθωθωθθl os l l in l l l S ⎥⎥⎥
⎥
⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡'⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣
⎡-----E 323342334232
322320cos cos 01sin sin 0
00cos sin 00sin cos νωωθθθθθθθθS l l l l S S ⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡''⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢
⎢⎣⎡--=E S l l l l S S l l αααθθθθθθθθθθω323342334231
32232111110cos cos 01sin sin 000cos sin 00sin cos 00cos sin ⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+⎥⎥⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎢⎣⎡'⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢
⎢⎣⎡----'--'--=00sin cos S 0sin sin 00cos cos 000sin S cos S cos -00cos S sin S sin -1
1
11111E 3233
342233342232
2323222232322θωθωωνωωθωθωθωθωθωθθωθωθθωl l l l l l
三、程序
clear all;
w1=1;L1=0.12;L3=0.6;L4=0.6;LH=0.38;
for m=1:3601
th1(m)=pi*(m-1)/1800;%将θ1转换成弧度制
th21(m)=atan((LH-L1*sin(th1(m)))/(L1*cos(th1(m))));%用θ1表示θ2 if th21(m)>=0
th2(m)=th21(m);
else
th2(m)=pi+th21(m);
end
s3(m)=(L1*cos(th1(m)))/cos(th2(m));
th3(m)=pi-asin((LH-L3*sin(th2(m)))/L4);
sE(m)=L3*cos(th2(m))+L4*cos(th3(m));
if th1(m)==pi/2
th2(m)=pi/2;s3(m)=LH-L1;
end
if th1(m)==3*pi/2
th2(m)=pi/2;s3(m)=LH+L1;
end
%计算角速度和线速度
A1=[cos(th2(m)),-s3(m)*sin(th2(m)),0,0;
sin(th2(m)),s3(m)*cos(th2(m)),0,0;
0,-L3*sin(th2(m)),-L4*sin(th3(m)),-1;
0,L3*cos(th2(m)),-L4*cos(th3(m)),0];
B1=w1*[-L1*sin(th1(m));-L1*cos(th1(m));0;0];%原动件位置参数
D1=A1\B1;
E1(:,m)=D1;%子数组寻访加赋值
ds(m)=D1(1);%构件二速度
w2(m)=D1(2);%构件三的角速度
w3(m)=D1(3);%构件四的角速度
vE(m)=D1(4);%构件5的速度
%计算角加速度和加速度
A2=[cos(th2(m)),-s3(m)*sin(th2(m)),0,0;
sin(th2(m)),s3(m)*cos(th2(m)),0,0;
0,-L3*sin(th2(m)),-L4*sin(th3(m)),-1;
0,L3*cos(th2(m)),-L4*cos(th3(m)),0];
B2=-[-w2(m)*sin(th2(m)),(-ds(m)*sin(th2(m))-s3(m)*w2(m)*cos(th2(m))), 0,0;
-w2(m)*cos(th2(m)),(-ds(m)*cos(th2(m))-s3(m)*w2(m)*sin(th2(m))),0,0;
0,-L3*w2(m)*cos(th2(m)),-L4*w3(m)*cos(th3(m)),0;
0,-L3*w2(m)*sin(th2(m)),L4*w3(m)*sin(th3(m)),0]*[ds(m);w2(m);w3(m);v E(m)];
C2=w1*[-L1*w1*cos(th1(m));L1*w1*sin(th1(m));0;0];
B=B2+C2;
D2=A2\B;%机构从动件加速列阵
dds(m)=D2(1);%滑块2的加速度
a2(m)=D2(2);%构件3角加速度
a3(m)=D2(3);%构件4角加速度
ae(m)=D2(4);%5的加速度
end
oll=th1*180/pi;y=[th2*180/pi;th3*180/pi];w=[w2;w3];a=[a2;a3];%定义自变量和因变量数组
%绘制线图
figure(1);%位移线图
H=plotyy(oll,y,oll,sE);
axis auto;
title('位置线图');
xlabel('\it\thetal /(\circ) '); %x轴标注
ylabel(H(1),'\it\theta2 ,\theta3 /(\circ)');
ylabel(H(2),' Se/(m)'); %对Y轴两侧进行标注
legend('\theta2','\theta3','Se'); %添加图例
grid on;
figure(2);%速度线图
V=plotyy(oll,w,oll,vE);
title('速度线图');
axis auto；
xlabel('\it\thetal /(\circ) '); %X轴标注
ylabel(V(1),'\it\omega3 , \omega4 /(rad/s)');
ylabel(V(2),' Ve/(m/s)'); %Y轴两侧标注
legend('\omega3','\omega4','Ve'); %添加图例
grid on;%添加网格线
figure(3);%加速度线图
A=plotyy(oll,a,oll,ae);
title('加速度线图');
xlabel('\it\thetal /(\circ)'); %X轴标注
ylabel(A(1),'\it\alpha2, \alpha3 /(rad/s^2)');
ylabel(A(2),' ae/(m/s^2)'); %Y轴两侧标注
legend('\alpha2','\alpha3','ae'); %添加图例
grid on;
F=[oll;th2./pi*180;th3./pi*180;sE;w2;w3;vE;a2;a3;ae]';G=F(1:100:360 1);
四、运动线图
1、位置线图
2、速度线图
三、加速度线图
五、运动仿真
请双击下面图片观看运动仿真(仅支持在word格式下观看)
空白演示
单击输入您的封面副标题
推程方程（正弦加速）： 00[(/)sin(2/)]/(2)m s ?δδπδδπ=-； 00[1cos(2/)]/m v ?ωπδδδ=- 22002[1sin(2/)]/m a π?ωπδδδ=- 等加速回程： 2'202/m m s ??δδ=- '204/m v ?ωδδ=- 2'204/m a ?ωδ=- 等减速回程： '2'2002()/m s ?δδδ=- ''2004()/m v ?ωδδδ=-- 2'204/m a ?ωδ= 推程压力角方程： 1010|/|[cos()]tan sin() AB OA AB OA l d d l l l ?δ??α??--+-=+ 回程压力角方程： 1010|/|[cos()]tan sin() AB OA AB OA l d d l l l ?δ??α??-++-=+ 其中：122200cos ()2AB OA AB AB l l r l l ρ-+-=??； 理论轮廓方程： 0sin sin()OA AB x l l s δδ?=-++； 0cos cos()OA AB y l l s δδ?=-++； 理论轮廓方程一阶导数： 0/cos cos()OA AB dx d l l s δδδ?=-++； 0/sin sin()OA AB dy d l l s δδδ?=-+++； 实际轮廓方程：
'r x x r =+； 'r y y r =- 理论轮廓方程二阶导数： 220/sin sin()OA AB d x d l l s δδδ?=+++； 220/cos cos()OA AB d y d l l s δδδ?=-+++； 曲率半径方程：223/2 2222[(/)(/)]|////|dx d dy d dx d d y d d x d dy d δδρδδδδ+=?-?
连杆机构的运动分析 一.题目 如图所示是曲柄摇杆机构，各构件长度分别为a，b，c，d，试研究各构件长度的变化对机构急回特性的影响规律。 二.机构分析 四连杆机构可分为如下两个基本杆组 Ⅰ级杆组 RRRⅡ级杆组 AB为曲柄，做周转运动；CD为摇杆，做摆动运动； BC为连杆；AB，CD均为连架杆，AB为主动件。
三.建立数学模型 θ为极位夹角，φ为最大摆角 必须满足条件为：≤b，a≤c，a≤d（a为最短杆）； +L max≤其他两杆之和。 下面分析杆长和极位夹角的关系： 在△AC2B中， =； 在△AC1B中， =。 θ=- K=
最后分以下四种情况讨论： 1.机架长度d变化 令a=5，b=30，c=29 d由6开始变化至54，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。 2.连杆长度b变化 令a=5，b=29，d=30 b由6开始变化至54，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。 3.摇杆长度c变化 令a=5，b=29，d=30 c由6开始变化至54，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。 4.曲柄长度a变化 令b=29，c=28，d=30 a由5开始变化至27，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。
四．MATLAB计算编程a=5;b=30;c=29; d=6:1:54; m=(d.^2-216)./(50.*d) ; n=(384+d.^2)./(70.*d) ; p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(d,K,'b') xlabel('机架长度d变化 时'); ylabel('极位夹角/度 '); tilte('极位夹角变化图'); —————————————————————————————————— ————— a=5;d=30;c=29; b=6:1:54; m=((b-5).^2+59)./(60. *(b-5)); n=(59+(b+5).^2)./(60. *(b+5)); p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(b,K,'b') xlabel('连杆长度b变化时'); ylabel('极位夹角/度');
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业一 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电学院 班级： 1208105 分析者：殷琪 学号： 指导教师：丁刚 设计时间： 哈尔滨工业大学 设计说明书 1 、题目 如图所示机构，一只机构各构件的尺寸为AB=100mm，BC=4.28AB，CE=4.86AB，BE=8.4AB，CD=2.14AB，AD=4.55AB，AF=7AB，DF=3.32AB，∠BCE=139?。构件1的角速度为ω1=10rad/s，试求构件2上点E的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。 2、机构结构分析 该机构由6个构件组成，4和5之间通过移动副连接，其他各构件之间通过转动副连接，主动件为杆1，杆2、3、4、5为从动件，2和3组成Ⅱ级RRR基本杆组，4和5组成Ⅱ级RPR 基本杆组。 如图建立坐标系
3、各基本杆组的运动分析数学模型 1) 位置分析 2) 速度和加速度分析 将上式对时间t 求导，可得速度方程： 将上式对时间t 求导，可得加速度方程: RRR Ⅱ级杆组的运动分析 如下图所示 当已知RRR 杆组中两杆长L BC 、L CD 和两外副B 、D 的位置和运动时，求内副C 的位置、两杆的角位置、角运动以及E 点的运动。 1) 位置方程 由移项消去j ?后可求得i ?： 式中， 可求得j ?： E 点坐标方程： 其中 2) 速度方程 两杆角速度方程为 式中， 点E 速度方程为 3) 加速度方程 两杆角加速度为 式中， 点E 加速度方程为 RPR Ⅱ级杆组的运动分析 （1） 位移方程 （2）速度方程 其中 （3）加速度方程 4、 计算编程 利用MATLAB 软件进行编程，程序如下: % 点B 和AB 杆运动状态分析 >>r=pi/180; w 1=10; e 1=0; l 1=100; Xa=0; Ya=0; Vax=0; Vay=0; aax=0; aay=0; f1=0:1: 360; % B 点位置
机械原理大作业凸轮机构设计 一、凸轮机构概述 凸轮机构是一种常见的传动机构，它通过凸轮的旋转运动，带动相应 零件做直线或曲线运动。凸轮机构具有结构简单、运动平稳、传递力 矩大等优点，在各种机械设备中得到广泛应用。 二、凸轮基本结构 1. 凸轮 凸轮是凸起的圆柱体，通常安装在主轴上。其表面通常为圆弧形或其 他曲线形状，以便实现所需的运动规律。 2. 跟随件 跟随件是与凸轮配合的零件，它们通过接触面与凸轮相互作用，并沿 着规定的路径做直线或曲线运动。跟随件可以是滑块、滚子、摇臂等。 3. 连杆 连杆连接跟随件和被驱动部件，将跟随件的运动转化为被驱动部件所 需的运动。连杆可以是直杆、摇杆等。 三、凸轮机构设计要点 1. 几何参数设计 设计时需要确定凸轮半径、角度和曲率半径等参数，这些参数的选择 将直接影响凸轮机构的运动规律和性能。
2. 运动规律设计 根据被驱动部件的运动要求，选择合适的凸轮曲线形状，以实现所需的运动规律。 3. 稳定性设计 在设计凸轮机构时，需要考虑其稳定性。例如，在高速旋转时，可能会发生跟随件脱离凸轮或者产生振动等问题，因此需要采取相应措施提高稳定性。 4. 材料和制造工艺设计 在材料和制造工艺方面，需要考虑凸轮机构所承受的载荷和工作环境等因素，选择合适的材料和制造工艺。 四、几种常见凸轮机构及其应用 1. 摇臂式凸轮机构 摇臂式凸轮机构由摇臂、连杆和被驱动部件组成。它通常用于实现直线运动或旋转运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。摇臂式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如发动机气门控制系统、纺织设备等。 2. 滑块式凸轮机构 滑块式凸轮机构由凸轮、滑块、连杆和被驱动部件组成。它通常用于实现直线运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。滑块式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如冲压设备、印刷设备等。 3. 滚子式凸轮机构 滚子式凸轮机构由凸轮、滚子、连杆和被驱动部件组成。它通常用于
机原大作业 题3-23 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
题目 3-23 在图示机构中，已知原动件1以等角速度w1=10rad/s 逆时针转动，l AB =100mm ， l BC =300mm ，e=30mm 。试用复数矢量法求构件2的转角θ2、角速度w2和角加速度α2，构件3的速度v 3和加速度a 3。 （1）建立封闭矢量多边形 L1+L2=L4+e (a) L1e iθ1+L2e iθ2=L4 (b) =>{L1cosθ1+L2cosθ2=L4 L1sinθ1+L2sinθ2=e (c) 联立可得 L4=[l 22 ?(e ?l 1sinθ1)2]1/2+l 1cosθ1 （d ） θ2=arctan [e?l 1cosθ1 l 4?l 1cosθ1 ] (e) (2)速度分析 将试(b)对时间t 求导，可得 il 1w 1e iθ1+il 2w 2e iθ2=l 4 (f) 将上式虚部和实部分开，并联解可得 l 4 =v 3=?[w 1l 1sin (θ1?θ2)]/cosθ2 w 2=? l 1cosθ1 l 2sinθ2w 1
(3)加速度分析 将式（f）对时间进行求导，可得 -l1w12e iθ1+il2w2e iθ1?l2w22e iθ2=l4 将上式虚部和实部分开，并联解可得 w2=α2=?(w12l1sinθ1+w22l2sinθ2)/(l2cosθ2) l4=a3=[?w12l1cos(θ1?θ2)+w22l2]/ cosθ2 (4)程序代码（c语言） #include
车辆1302 高小凡41340142 车辆1302 张藜千41340138 1、某洗衣机搅拌机构（原图） 机器的功能： 这个机器通过1杆输入一个原动力，然后带动3号摇杆的运动输出，完成运动搅拌功能。适用场合： 适用于①洗衣机内部搅拌功能部分；②筛子 2、 (1)分析机构的运动 1杆：曲柄，2杆：连杆,3杆：摇杆； 由曲柄1的转动带动摇杆3的摆动，实现运动输出。 (2)运动简图
(3)如图，该六杆机构只有一个原动件----1杆 (4)自由度F=3(n-1)-2P5=3*5-2*7=1 上述六杆机构的运动形式可简 化为如图四杆机构的运动形式， 4，5杆的运动作为摇杆3的输 出机构。 3、大致测绘出构件尺寸
4、确定机构所含杆组的数目和级别（拆杆组），并判断机构的级别； 依次拆下4-5/2-3两个II级杆组及原动件1（II级杆组），所以该机构为II级杆组5、用图解法求出最小传动角值： 由下图可知，在极限位置2时，压力角最大为70°，则最小传动角为42° 6、分析该机构有无急回特性和死点位置；
有急回，无死点； 180+1809k 1.11180-1809θθ+===>- 7、用瞬心法对机构进行运动分析 上图中标出了该机构的简化四杆机构的所有瞬心P 12 P 13 P 16 P 23 P 26 P 36 其中，绝对瞬心有：P 16 P 36 P 26 相对瞬心有：P 12 P 13 P 23
速度分析： 若1的角速度为w1，则V（P 12）=l1*w1 V(P23)= [V（P12）/|P12P13|]*|P13P23 | w3= V(P23)/l3 w6= V(P23)/| P23P26 | （1）角速度比m v= w 6/ w 2=l1sinv/l3sinu v=0, m v=0, w 6=0,此时构件1、2共线，机构处于极限位置； （2）m v= w 6/ w 2=OP13/CP13 (瞬心P13能够用来确定速度比) 上图为该机构（六杆机构）全部瞬心（15个）绝对瞬心：P16, P26，P36，P46，P56 相对瞬心：P15，P25，P35，P45 P14，P24，P34， P13，P23 P12 中间密集部分的的放大图如下图：
机械原理课程设计计算说明书 设计题目：平面搓丝机构执行机构 综合与传动装置
前言 本设计为机械原理基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、大学物理、材料力学、理论力学、c语言、机械原理等课程的背景之下进行的一次综合性的练习和应用。 本设计说明书是对搓丝机传动装置设计计算的说明，搓丝机是专业生产螺丝的机器，使用广泛，本次设计是使用已知的参数自行设计机构形式以及具体尺寸、运动与力的设计，并最终确定机构的形成与运动过程。 通过设计，我们回顾了之前关于机械原理的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解与掌握。
目录 前言 (2) 一、课程设计题目 (5) 1.1、平面搓丝机构执行机构综合与传动装置的设计 (5) 1.1.1机构介绍 (5) 1.1.2使用条件 (5) 1.1.3工作期限 (5) 1.2、要求数据表 (6) 1.3、设计任务 (6) 二、拟定传动方案及方案比较 (7) 2.1方案拟定 (7) 2.2方案比较及筛选 (9) 三、传动装置设计 (10) 3.1 尺寸的确定和机构简图 (10) 3.1.1齿轮及V型带设计 (10) 3.1.2 杆长设计 (10) 3.1.3 尺寸数据表 (10) 3.2.1滑块C的位移、速度分析 (14) 3.2.2滑块C的位移、速度数据表 (15) 3.2.3滑块C的位移、速度图像 (18)
3.3驱动力矩的分析 (18) 3.4电动机的功率与转速 (18) 3.5飞轮转动惯量的计算 (19) 四、运动循环图 (20) 五、总结与建议 (20) 六、参考书目 (22) 七、附件 (23)
机械原理大作业——油田抽油机设计 1．机器的用途及功能要求 抽油机是一种采油机械，主要用于当油井不能自喷或自喷能力不能满足采油需要时，从地下抽取石油。图1是游梁式抽油机的工作原理图。 图1 工作原理图 工作时，抽油机的执行机构通过钢丝绳牵引抽油杆，带动活塞上、下往复运动。当活塞上移（上冲程）时，抽油泵泵体下部形成负压，使得排出阀关闭，吸入阀打开，油液被吸入泵体内；当活塞下移（下冲程）时，泵体下部压力增大，使得吸入阀关闭，排出阀打开，泵体内的石油被压入活塞体内。在活塞不断往复运动的过程中，油液从活塞体内进入抽油泵上部的油管，最后从井口排入集油管线（图1a）。 抽油机在一个运动循环中所受的生产阻力变化很大。在上冲程中，生产阻力不仅包括抽油杆和活塞以上环形液柱的重量，而且还包括抽油杆和环形液柱的惯性动载荷（悬点E承受了最大载荷）；而在下冲程时，抽油杆在其自重作用下克服浮力下行，生产阻力为零。此外，执行机构的总惯性力和总惯性力矩也不平衡。这些因素使抽油机在工作过程中产生有害振动，同时造成其速度波动，影响抽油杆和抽油泵的正常工作，影响抽油机的工作寿命。因此，必须对抽油机进行动平衡。 2. 设计要求和原始数据 设计以电动机为原动机的抽油机。
⑴ 抽油机结构简单，加工容易，便于维护，受力好，效率高，执行机构的许用压力角[α]≤40°； ⑵ 执行机构具有急回性能，行程速比系数1＜k≤1.15； ⑶ 抽油杆的冲程长度可调； 3 设计的原始数据 4．设计内容 （1）确定总体设计方案，包括传动系统中各传动的类型、传动路线、总传动比。（2）选择执行机构的型式，确定各构件尺寸，计算机构自由度； （3）用作图法做出执行机构的两个极限位置； （4）用矢量图解法画出给定的两个位置时抽油杆的位置、速度和加速度分析。（4）（针对指定的少数学生）采用电算法作执行机构的运动分析，求出在一个运动循环中，步长为π/36弧度的抽油杆的位置、速度和加速度，以及抽油杆在一个运动循环中的平均速度Vm、最大速度Vmax、最小速度Vmin和速度不均匀系数δv（此处所说速度均指速度的大小）；
机械原理大作业凸轮机构有关公式 凸轮机构是机械传动中常见的一种机构，具有转动曲线的特点，可以 将驱动轴的转动运动通过凸轮的滚动轮廓来实现对从动件的相应动作控制。在凸轮机构的设计和分析中，有一些与凸轮曲线有关的公式是十分重要的。 一、凸轮曲线方程 凸轮曲线是指凸轮的滚动轮廓，可以通过数学方法来表示。常见的凸 轮曲线方程有圆弧、椭圆、正弦曲线等。其中，最常用的是圆弧和直线的 组合，这种凸轮曲线被称为简谐凸轮曲线。 简谐凸轮曲线方程可以表示为： y = r (1 - cos(θ - θ0)) 其中，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。 凸轮在其中一角度θ的位置的坐标可以通过此公式计算得出。 二、凸轮曲线的导数和导数变化率 在凸轮机构的设计和分析中，对凸轮曲线的导数和导数变化率也有相 当重要的影响。凸轮的导数表示了凸轮曲线的斜率，而导数的变化率表示 了凸轮曲线的曲率。 凸轮曲线的导数可以表示为： dy/dθ = r sin(θ - θ0) 凸轮曲线的导数变化率可以表示为： d²y/dθ² = r cos(θ - θ0)
通过对凸轮的导数和导数变化率的计算和分析，可以确定从动件的运动状态和速度变化情况，进而进行凸轮机构的设计和优化。 三、凸轮压力和压力角 在凸轮机构中，凸轮和从动件之间存在着压力作用。对于凸轮的任何一个位置，凸轮所施加的压力可以通过力的分解计算得出，并且可以利用凸轮的转角来表示。 凸轮的压力可以表示为： F = P * r * cos(θ - θ0) 其中，P为压力系数，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。 凸轮的压力角可以表示为： φ = atan(dy/dθ) 其中，dy/dθ为凸轮曲线的导数。凸轮的压力角可以用来描述凸轮的主动件施加力的方向和作用范围，对凸轮机构的设计和分析具有指导意义。 以上是凸轮机构常见的几个重要的公式，通过这些公式可以计算和分析凸轮机构的运动学和动力学性能，为凸轮机构的设计和优化提供指导。在实际应用中，还可以根据具体情况引入一些修正因素和调整参数，以满足不同的工程要求。
机械原理与机械设计大作业改革探索与实践 本文是关于机械原理与机械设计大作业改革探索与实践的议论性文章。机械原理与机 械设计是机械类专业的主要课程之一，其大作业是对学生综合运用所学知识的重要环节。 然而，当前大作业的形式较为单一，存在着一定的问题。因此，本文将从问题入手，探讨 如何对机械原理与机械设计大作业进行改革，并提出一些具体的实践意见。 一、问题分析 目前，机械原理与机械设计大作业的形式主要分为以下两种： 1.机械原理课程的大作业是一篇机械设计论文，要求学生自行设计机械结构并完成计算、绘图、仿真等实际操作，并将设计过程及结果写成一篇完整的论文。 2.机械设计的大作业是一项基于机械原理的机械设计综合性项目，主要分为三个部分：机械设计、机械加工及机械组装。 以上两种形式的大作业都是对学生知识的考察和实践的锻炼，但也存在一些问题： 1.机械原理课程的大作业过于注重理论推导和论文写作，学生缺乏实际的设计、制造 和测试经验。 2.机械设计的大作业虽然包含机械加工和机械组装环节，但设计的自由度较小，难以 体现学生的个性和创新思维。 3.以上两种形式的大作业都缺乏实践意义，在实际工作中很难得到应用。 二、改革方案 为了解决以上问题，我们可以考虑对机械原理与机械设计大作业进行改革。具体方案 如下： 1.注重实践操作 机械原理课程的大作业可以更注重实践操作。比如，可以要求学生设计并制作一个小 型机械模型，或者通过CAD软件绘制三维模型并使用有限元软件进行仿真。这样的任务要 求学生独立思考、设计和操作，可以更好地提高实践能力。 2.增加设计自由度 机械设计的大作业可以增加设计自由度，为学生提供更多的创新空间。例如，可以让 学生选择独立设计一个机械产品，并规定产品的性能指标及功能要求，让学生根据要求进 行设计。这样的任务既考察学生的知识水平，又可以培养他们的创新意识。
机械原理大作业一连杆机构参考例子
机械原理大作业 课程名称：机械原理 设计题目：机械原理大作业 院系：汽车工程学院车辆工程班级：1101201 姓名：。。。。 学号：。。。。。。。 指导教师：游斌弟
（滑块4及杆5）组成。I级杆组RR，如图2所示；II级杆组RRR，如图3所示；II级杆组RPR，如图4所示。 图2 图 1 图4 3、建立坐标系
建立以点A为原点的固定平面直角坐标系 4、各基本杆组运动分析的数学模型 （1）同一构件上点的运动分析： 如图5所示的构件AB,,已知杆AB的角速度=10/ ω，AB杆长i l=280mm,可求得 rad s B点的位置 x、B y，速度xB v、yB v，加速度xB a、 B a。 yB x lϕϕ; =cos=280cos B i y lϕϕ; =sin=280sin B i
图 2 = =-sin =-B xB i B dx v l y dt ωϕω； = =cos =;B yB i B dy v l x dt ωϕω 222B 2==-cos =-B xB i d x a l x dt ωϕω； 2222==-sin =-B yB i B d y a l y dt ωϕω。 图 3 （2）RRRII 级杆组的运动分析 如图6所示是由三个回转副和两个构件组成的II 级组。已知两杆的杆长2 l 、3 l 和两个 外运动副B 、D 的位置（B x 、 B y 、 D x 、 D y ）、速度 （ xB yB xD yD v v v v 、、、 ） 图6 和加速度（xB yB xD yD a a a a 、、、）。 求内运动副C 的位置（C C x 、y ）、速度（xC yC v 、v ）、加 速度（xC yC a 、a ）以及两杆的角位置（2 3 ϕϕ、）、
机械原理大作业——牛头刨床 牛头刨床是一种常见的机械设备，广泛应用于木工加工行业。它主要用于对木 材进行刨削，以获得平整的表面和精确的尺寸。本文将详细介绍牛头刨床的工作原理、结构组成、操作步骤以及相关注意事项。 一、工作原理 牛头刨床的工作原理基于刨床刀具的旋转和木材的挪移。刨床刀具通常由多个 刀片组成，固定在刨床刀轴上。当刨床启动时，刀轴开始旋转，刀片切入木材表面，并将其刨削。同时，木材被放置在刨床工作台上，工作台会通过传动装置使木材沿水平方向挪移，从而实现对木材的刨削。 二、结构组成 牛头刨床主要由以下几个部份组成： 1. 床身：刨床的主体部份，通常由铸铁或者钢板制成，具有足够的强度和刚性。 2. 工作台：用于放置木材的平台，通常由铸铁制成，具有平整的表面和可调节 的高度。 3. 刀轴：刨床刀具的旋转轴，通常由钢材制成，固定在床身上，并通过机电带 动旋转。 4. 刀座：用于固定刨床刀具的部件，通常由铸铁制成，固定在刀轴上。 5. 传动装置：用于驱动工作台沿水平方向挪移的装置，通常由机电和传动皮带 组成。 三、操作步骤
1. 准备工作：确保牛头刨床的工作环境干净整洁，刨床刀具安装完好，工作台 调整到适当的高度。 2. 放置木材：将待刨削的木材放置在工作台上，并确保其与刨床刀具没有干涉。 3. 启动刨床：按下启动按钮，刨床开始运转。此时，刨床刀具开始旋转，木材 开始被刨削。 4. 调整刨削深度：根据需要，通过旋转调节手柄或者调节杆，调整刨床刀具的 刨削深度。刨削深度的调整应逐渐进行，以避免过度刨削。 5. 挪移木材：通过操作传动装置，使工作台沿水平方向挪移，从而使木材被刨 削的表面逐渐变化。 6. 检查刨削效果：定期住手刨床，检查刨削的木材表面，确保其平整度和尺寸 精确度符合要求。 7. 完成工作：刨削完成后，关闭刨床，并将刨床刀具进行清洁和保养。 四、注意事项 1. 操作人员应穿戴好防护设备，如安全眼镜和手套，以避免意外伤害。 2. 在操作过程中，应保持专注，避免分散注意力，以防止意外发生。 3. 在调整刨削深度时，应逐渐进行，避免一次性调整过大，以免造成木材表面 过度刨削。 4. 在挪移木材时，应确保木材与刨床刀具之间没有干涉，以避免刨床刀具或者 木材受损。 5. 定期对刨床进行维护保养，包括清洁刨床刀具、润滑传动装置等，以确保刨 床的正常运行和延长使用寿命。 总结：
大作业（一） 平面连杆机构运动分析 （题号: _10B_） 学校: 西北农林科技大学 学院: 机械与电子工程学院 指导老师: 郭红利
一．题目及原始数据; 二、牛头刨床机构运动分析方程三．计算程序框图; 四．计算源程序; 五．计算结果; 六．运动线图及运动分析 七．参考书;
一、题目及原始数据; 图b所表示为一牛头刨床（Ⅲ级机构）。假设已知各构件尺寸如表2所表示, 原动件1以等角速度ω1=1rad/s沿着逆时针方向回转, 试求各从动件角位移、角速度和角加速度以及刨头C点位移、速度和加速度改变情况。 b） 表2 牛头刨床机构尺寸参数（单位: mm） 要求: 每三人一组, 每人一个题目, 每组中最少打印出一份源程序, 每人计算出原动件从0゜～360゜时（N=36）各运动变量大小, 并绘出各组对应运动线图以及E 点轨迹曲线。 二、牛头刨床机构运动分析方程 1）位置分析
建立封闭矢量多边形 由图可知 =3θ, 故未知量有3θ、 4θ、 3S 、 5S 。利用两个封闭图形ABDEA 和EDCGE, 建立两个封闭矢量方程, 由此可得: 把（式Ⅰ）写成投影方程得: ⎪⎪⎭ ⎪ ⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=-++=++=+h l l s l l l h s l l h s l 33445334411133441123344sin sin 0cos cos sin sin sin cos cos cos θθθθθθθθθθ（式Ⅱ） 由以上各式用型转化法可求得5343 s s θθ, 23θθ= 解: 211 11 1*cos *sin b b x h l y h l θθ=+⎧⎨=+⎩ 44 44 *cos *sin d d x l y l θθ=⎧⎨ =⎩ 223()()d b d b s x x y y =-++3 sin b d x x s α-= 333 33)*sin *()/*cos *(/c d d b d c d d b d s x x l x l x x s y y l y l y y s αα=+=+-⎧⎪⎨ =+=+-⎪⎩ 3tan c d c d y y x x θ-= - 5c s x = ()2212ae AE h h =+444 () tan *cos d c y h y l θθ+-= 高斯消去法求解 2.速度分析 对（式Ⅱ）求一次导数得:
机械原理大作业 班级：矿电12-1 姓名：*** 学号：11
螺旋机构 1.螺旋机构的组成及特点 (1)螺旋机构的组成 螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成。通常它是将旋转运动 转换为直线运动。但当导程角大于当量摩擦角时，它还可以将直线运动转换为旋转运动。 (2)螺旋机构的特点 主要优点：能获得很多的减速比和刀的增益；选择合适的螺旋机构导程角，可获得机构的自锁性。 主要缺点：效率较低，特别是具有自锁性的螺旋机构效率低于50％。 因此，螺旋机构常用于起重机、压力机以及功率不大的进给系统和微调装置中。 2.螺旋机构的运动分析 当螺杆转过φ时，螺母沿其轴向移动的距离为 S＝lφ/ (2π) 其中l为螺旋的导程。 (1) 微动螺旋机构
设螺旋机构中A、B段的螺旋导程分别为l A、l B , 且两端螺旋的旋向相同(即同为左旋或右旋)，则当螺杆1 转过φ时，螺母2的位移s为： s＝(l A－l B)φ/ (2π) 因l A、l B相差很小，故位移s 可能很小，故这种螺旋机构称为微动螺旋机构。 此种机构常用测微计、分度机构即调节机构中。如用于调节镗刀进刀量的螺旋机构。 (2) 复式螺旋机构 如果螺旋机构的两段螺旋导程分别为l A、l B，且两端螺旋的旋向相反。这种螺旋机构称为复式螺旋机构。则 s＝(l A+l B)φ/ (2π) 此种螺旋机构常用于车辆的联接。 3.螺旋机构的设计要点 螺旋设计的关键是选择确定合适的螺旋导程角、导程及头数等参数。根据不同的工作要求，螺旋机构应选择不同的几何参数。 若要求螺旋具有自锁性或具有较大的减速比(微动)时，宜选用单头螺旋，宜选用较小的导程及导程角，但效率较低。 若要求传递大的功率或快速运动的螺旋机构时，宜采用具有较大
改型理发椅机构设计 一、 问题的提出 为使理发椅适合美容业的需要且更加舒适和便于操作，现进行改型设计，用单一手柄可引动实现坐、半躺和全躺三种状态。 设计要求和有关数据 1. 手柄的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置分别对应于靠背和踏脚的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置。 2. 采用平面连杆机构。 3. 最小传动角大于30°。 4. 已知尺寸及角度如图所注，其它几何参数由同学们确定并标注。 5. 在设计图中用不同的颜色绘出机构的三个位置。标注尺寸和角度。 二、 机构设计 机构简图如图2所示，该机构有5个活动构件，即5n =，有7个转动副，即7L P =，没有高副，所以自由度3235271L F n P =-=⨯-⨯= 参数设定： 杆件 1l 2l 3l 4l 5l 1α 2α 3α 尺寸 230mm 260mm 460mm 250mm 145mm 13 65 59 三、 建立模型 1. ADAMS 模型 在ADAMS 中做出如下图所示的机构，并添加转动副，使其运动。 图1 设计要求 图2 机构运动简图
图3 ADAMS建模截图 2.运动测试 当主动件转动22.5时，机构的状态截图如图4所示，主动件转动45时，机构的状态截图如图5所示。 图4 主动件转动22.5的状态图5 主动件转动45的状态 如图6所示，当主动件转动22.5时，靠背和脚 踏板转动42.0，（靠背和脚踏板结构对称，转动 角度基本接近），与设计要求的50和40基本相 符，当主动件转动45时，靠背和脚踏板转动 图6 靠背和脚踏板转动角度曲线74.2，与设计要求的75和70基本相符。
四、 运动分析 1. 传动角分析 计算B 转动副处的传动角 如图7所示，1α为构件1和2的压力角，1γ为其传动角，因此测出ABC ∠,则 1180ABC γ=-∠ 如图8所示，用ADAMS 测出主动件从0转到45的过程中，ABC ∠的变化曲线从而分析该过程传动角的变化，并按要求校准。 86.0137.4ABC ≤∠≤，142.694γ∴≤≤，符合30γ≥的要求。 2. 角速度、角加速度分析 如果主动件匀速率转动，图9和图10分别是靠背或脚踏板的角速度ω和角加速度β的变化曲线，可以得到; 1.145 2.6ω≤≤,0.010.17β≤≤ 图7 机构运动简图 图8 ABC ∠变化曲线 图9 靠背或脚踏板的角速度变化曲线 图9 靠背或脚踏板的角加速度变化曲线
机械原理大作业单绳抓斗设计 单绳抓斗设计 机械原理设计任务书 设计题目: 单绳抓斗设计A 一、设计题目简介 抓斗，工程机械用， 安装于吊车悬臂末端， 用于抓、挖土方或散装 物。单绳抓其开闭主要 靠头部滑体、锁钩等配 合运动。抓料时，斗子 张开后降到该抓物上， 钢丝绳继续下降，使滑 体下滑，由于滑体上配 重铁的作用，是钩头扣 在横梁的钩口上。这时起升滑体使横梁上升，腭板闭合，卸料时，满载斗，送到卸料场地，抓斗落到料堆，钢丝绳继续下降，使滑体下滑一段距离，由于开闭杆
的作用，使钩头与横梁上的钩口分离，然后起升钢丝绳，在下横梁和抓斗自重的作用下渐渐使腭板张开。 二、设计数据与要求 题号容积物料抓取滑轮开闭钢绳滑轮抓斗总斗部长宽高最大张开 M3 比重料重倍率绳数直径直径高尺寸 A 0.3 0.18 2 1 1965 1020*700 1200 ?0.6 φ11 φ150 三、设计任务 1、至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行 设计; 2、确定电动机的功率与转速; 3、设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推包机的机构运动简图; 4、用 软件(VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可)对执行机构进行运动仿真，并画 出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 5、图纸上绘出最终方案的机构运动简图(可以是计算机图)并编写说明书。 完成日期: 年月日指导教师 目录 1，单绳抓斗简 介 ..................................................................... .........................................................3 2.运动方案进行设计...................................................................... ....................................................3 方案 一 ..................................................................... .. (3) 方案
牛头刨床机构运动分析一、设计小组人员构成 二、设计任务 1、机构结构分析 2、机构运动分析 建立数学模型，解析法进行运动分析； 程序编写； 上机调试程序； 位移、速度和加速度运动曲线图与分析； 三、设计参数 四、设计分工
李逊 8 其他 五、 设计内容 如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量与方位角。利用两个封闭图形ABCA 与CDEGC ，由此可得: l 6⃑⃑ +l 3⃑⃑ =s 3⃑⃑⃑ , l 3⃑⃑ +l 4⃑⃑⃑ =l 6′⃑⃑ +S E ⃑⃑⃑⃑ 投影方程式为: s 3 cos θ3=l 1 cos θ1 s 3sin θ3=l 6+l 1sin θ1 l 3cos θ3+l 4cos θ4−s E =0 l 3sin θ3+l 4sin θ4=l 6′ 有以上各式即可求得s 3 、θ3 、θ4 四个运动那个变量，二滑块2的方位角θ2=θ3。然后，分别将上式对时间去一次、二次导数，并写成矩阵形式，即得以下速度和加速度方程式： [ cos θ3−s 3sin θ3 sin θ3s 3cos θ3 0 00 00 −l 3sin θ30l 3cos θ3 −l 4sin θ4−1l 4cos θ40][s 3ω3 ω4v E ]=ω1[−l 1sin θ1 l 1cos θ10 0] [ cos θ3−s 3sin θ3 sin θ3s 3cos θ3 0 00 00 −l 3sin θ30l 3cos θ3 −l 4sin θ4−1l 4cos θ40 ] [s 3α 3α4 αE ] = - [−ω3sin θ3 −s 3sin θ3−s 3ω3sin θ3 ω3 cos θ3 s 3cos θ3−s 3ω3sin θ3 0 00 00 −l 3ω3cos θ30 −l 3ω3sin θ3−l 4ω4cos θ4 0−l 4ω4sin θ4 0] [s 3ω 3ω4 v E ] + ω1[−l 1ω1cos θ1−l 1ω1sin θ1 00] 而ω2=ω3 、α2=α3 。 根据以上各式，将已知参数带入，编写程序，利用计算机辅助计算，求得的数值列于下表。并根据数值做出机构运动的位置线图、速度线图、家速度线图。
大作业（二） 凸轮机构设计 题号： 6 班级： 姓名： 学号： 同组者： 成绩： 完成时间： 目录 一凸轮机构题目要求 (1) 二摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 (2) 三计算程序 (3) 四运算结果及凸轮机构图 (9) 4.1 第一组（A组）机构图及计算结果 (9) 4.2 第二组（B组）机构图及计算结果 (14) 4.3 第三组（C组）机构图及计算结果 (19) 五心得体会 (24) 第一组（A组） (24)
第二组（B组） (24) 第三组（C组） (24) 六参考资料 (25) 附录程序框图 (26) 一凸轮机构题目要求（摆动滚子推杆盘形凸轮机构） 题目要求： 试用计算机辅助设计完成下列偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构或摆动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下各表所示。凸轮沿逆时针方向作匀速转动。 表一摆动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 题号初选的 基圆半 径 R0/mm 机架长 度 Loa/mm 摆杆长 度 Lab/mm 滚子 半径 Rr/mm 推杆 摆角 φ 许用压力角许用 最小 曲率 半径 [ρ amin] [α1] [α 2] A 15 60 55 10 24°35°70°0.3Rr B 20 70 65 14 26°40°70°0.3Rr C 22 72 68 18 28°45°65°0.35Rr 要求： 1）凸轮理论轮廓和实际轮廓的坐标值 2）推程和回程的最大压力角，及凸轮对应的转角 3）凸轮实际轮廓曲线的最小曲率 4）半径及相应凸轮转角 5）基圆半径 6）绘制凸轮理论廓线和实际廓线 7）计算点数：N：72～120 推杆运动规律： 1)推程运动规律：等加速等减速运动 2)回程运动规律：余弦加速度运动 二摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 1）推程： 1，运动规律：等加速等减速运动； 2，轮廓线方程： A：等加速推程段