动态静力分析4

机械原理课程设计六杆机构运动与动⼒分析⽬录第⼀部分：六杆机构运动与动⼒分析⼀．机构分析分析类题⽬ 3 1分析题⽬ 32.分析内容 3 ⼆．分析过程 4 1机构的结构分析 42.平⾯连杆机构运动分析和动态静⼒分析 53机构的运动分析8 4机构的动态静⼒分析18 三．参考⽂献21第⼆部分：齿轮传动设计⼀、设计题⽬22⼆、全部原始数据22三、设计⽅法及原理221传动的类型及选择22 2变位因数的选择22四、设计及计算过程241.选取两轮齿数242传动⽐要求24 3变位因数选择244.计算⼏何尺⼨25 五．齿轮参数列表26 六．计算结果分析说明28 七．参考⽂献28第三部分：体会⼼得29⼀.机构分析类题⽬3（⽅案三）1.分析题⽬对如图1所⽰六杆机构进⾏运动与动⼒分析。

各构件长度、构件3、4绕质⼼的转动惯量如表1所⽰，构件1的转动惯量忽略不计。

构件1、3、4、5的质量G1、G3、G4、G5，作⽤在构件5上的阻⼒P⼯作、P空程，不均匀系数δ的已知数值如表2所⽰。

构件3、4的质⼼位置在杆长中点处。

2.分析内容（1）对机构进⾏结构分析；（2）绘制滑块F的运动线图（即位移、速度和加速度线图）；（3）绘制构件3⾓速度和⾓加速度线图（即⾓位移、⾓速度和⾓加速度线图）；（4）各运动副中的反⼒；（5）加在原动件1上的平衡⼒矩；（6）确定安装在轴A上的飞轮转动惯量。

图1 六杆机构⼆.分析过程：通过CAD制图软件制作的六杆机构运动简图：图2 六杆机构CAD所做的图是严格按照题所给数据进⾏绘制的。

并机构运动简图中活动构件的序号从1开始标注，机架的构件序号为0。

每个运动副处标注⼀个字母，该字母既表⽰运动副，也表⽰运动副所在位置的点，在同⼀点处有多个运动副，如复合铰链处或某点处既有转动副⼜有移动副时，仍只⽤⼀个字母标注。

见附图2所⽰。

1.机构的结构分析如附图1所⽰，建⽴直⾓坐标系。

机构中活动构件为1、2、3、4、5，即活动构件数n=5。

图5-2驱动力F 在理想情况下克服的工作阻力为0Q ，则00F1Q Q v Fv η==，整理得：00F QF Q η==式中，0F ——理想情况下所需驱动力；F ——实际情况下所需的驱动力；Q ——实际克服的工作阻力；0Q ——理想情况下克服的工作阻力。

4、力矩形式：dd r rM M M M 00==η 式中，0d M ——理想情况下所需驱动力矩；d M ——实际所需驱动力矩；r M ——实际克服的工作阻力矩；0r M ——理想情况下所能克服的工作阻力矩。

对已有的机械，效率可以用计算的方法获得，也可通过实验测定，对于正在设计的机械，常根据表5-2估取。

（二） 机组的效率 1. 串联机组的效率如图示的串联机组，总效率：121121121K K K K K d K K dP P P P PP P P P P ηηηηη----==⋅⋅=可见，串联机组的效率等于组成该机组的各个机器效率的连乘积，它小于其中任何一个单机的效率。

2. 并联机组的效率如图示并联机组的总效率：123112233123KK KdKP PP P P P P P P P P P P ηηηηη''''++++++++==++++上式表明，并联机组的效率不仅与各部分的效率有关，而且与总功率分配到各分支的情况有关。

并联机组的效率总是介于各部分的最大效率和最小效率之间。

3. 混联机组的效率求解方法是应先划分出串联部分和并联部分，分别处理。

如图4-12c 所示的混联机组，其总的机械效率()rrdP P P η''+=。

式中，总的输入功率212d P P ηη=22234345r r P P P P P ηηηηη''''''=+=+''''''''内 容反行程相当于松开过程，工作阻力矩为()2tan 2r v d M G αϕ=-，理想阻力矩20tan 2r dM G α=，得反行程的效率0()v r r tg M M tg αϕηα-==， . 求反行程的自锁条件方法一：令工作阻力矩()2tan 02r v d M G αϕ=-≤，得：v ϕα≤。

摘要——牛头刨床运动和动力分析一、机构简介与设计数据1、机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1-1a。

电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。

刨床工作时，由导杆机构2 –3 –4 –5 –6 带动刨头6和刨刀7作往复运动。

刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生常率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1 – 9 – 10 – 11 与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件做一次进给运动，以便刨刀继续切削。

刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，图1-1b），而空回行程中则没有切削阻力。

因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量a b图目录摘要 (III)1设计任务 (1)2 导杆机构的运动分析 (2)导杆机构的动态静力分析 (4)3.1运动副反作用力分析 (4)3.2力矩分析 (6)4方案比较 (7)5总结 (10)6参考文献 (10)《机械原理课程设计》说明书1设计任务机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。

动态静力分析，确定曲柄平衡力矩，并对不同法案进行比较，以确定最优方案。

要求根据设计任务，绘制必要的图纸和编写说明书等。

2 导杆机构的运动分析2.1 速度分析取曲柄位置1’对其进行速度分析，因为2和3在以转动副相连，所以V A2=V A3，其大小等于ω2l02A，指向于ω2相同。

取构件3和4的重合点A进行速度分析。

列速度矢量方程，得υA4 = υA3 + υA4A3大小 ? √ ?方向⊥O4A ⊥O2A ∥O4B选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νA4=0.088m/sνA3=0.816m/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得υC5 = υB5 + υC5B5大小 ? √ ?方向∥XX ⊥O4B ⊥BC取速度极点p，选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νC5=0.16m/sνC5B5=0.044m/s2.2 加速度分析取曲柄位置“1”进行加速度分析。

青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：机械原理课程设计学院：机电工程系专业班级：机械113学号：20110201083学生：张三指导老师：李燕青岛理工大学教务处2013 年 12月 27日《机械原理课程设计》评阅书摘要选取方案三，利用图解法对1点和6电状态时牛头刨床导杆机构进行运动分析、动态静力分析，并汇总本方案所得各位置点的速度、加速度、机构受力数据绘制曲线图。

进行方案比较，确定最佳方案。

将一个班级分为 3 组，每组11人左右，一组选择一个备选方案进行如下分析工作：课程设计内容：牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析；（1）绘制机构运动简图（两个位置）；（2）速度分析、加速度分析；（3）机构受力分析（求平衡力矩）；（4）绘制运动线图。

（上述三项作在一张A1号图纸上）精选文档目录摘要 (I)1设计任务 (1)2导杆机构的基本尺寸确定 (2)3 导杆机构的运动分析 (4)3.1 速度分析 (4)3.2 加速度分析 (5)4导杆机构的动态静力分析 (8)4.1 运动副反作用力分析 (8)4.2 曲柄平衡力矩分析 (10)总结 (11)致谢 (12)参考文献 (13)1设计任务一、课程设计的性质、目的和任务机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要教学环节。

其意义和目的在于：以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深学生所学的理论知识；培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。

二、课程设计教学的内容和要求将一个班级进行分组，每组10人左右，一组选择一个备选方案进行如下分析工作：课程设计内容：牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析；（1）绘制机构运动简图；（2）速度分析、加速度分析；（1张1号图纸）（3）机构动态静力分析；（4）绘制运动线图。

第七章机械动力学1. 概述2. 机械中的摩擦与效率3. 机构的动态静力分析4. 机械的平衡5. 机械的运转及动力学模型6. 机械系统速度波动及其调节第七章机械动力学1. 概述2. 机械中的摩擦与效率3. 机构的动态静力分析4. 机械的平衡5. 机械的运转及动力学模型6. 机械系统速度波动及其调节第七章机械动力学第一节概述一、机械动力学的研究内容及意义机构在传递和转换运动的同时必然伴随着力的传递和转换。

机械在工作过程中受到不同性质的力的作用，这些力影响着机械的运动状态。

同时，机械的运动也影响着机械的受力。

机械系统中力和运动的相互作用决定了机械的工作状态。

机械动力学(dynamics of machinery)研究机械在运动中的力以及在各种力作用下的机械运动，分析和评价机械的动力学性能，研究提高机械动力学性能的措施。

这是机械系统分析与设计的一个十分重要的内容。

机械在运动中始终存在摩擦，其运动副中的摩擦力是一种有害阻力，它不仅造成动力的浪费，降低机械效率，而且使运动副元素受到磨损，削弱零件的强度，导致机械运动精度和工作可靠性降低，缩短机械的寿命。

研究机械中的摩擦及其对机械运行和效率的影响，通过合理设计，改善机械运转性能，提高机械效率，是机械动力学分析的重要内容。

机械系统通常由原动机、传动系统、执行系统等组成。

一般来说，原动件的运动不是匀速的，其运动规律取决于各运动构件的质量、转动惯量以及作用在机械上的各种外力。

假定原动件匀速运动进行分析的局限性分析结果与真实情况有差异。

这种假定对于低速、轻载的机械是允许的。

对于高速、重载、大质量的机械，这种分析误差可能直接影响到设计的安全性和可靠性。

实际工况机械运转时，绝大多数机械系统主轴(main shaft)的速度都是波动变化的。

过大的速度波动会影响机器的正常工作，增大运动副中的动负荷，加剧运动副的磨损，降低机器的工作精度和传动效率，缩短机器的使用寿命，激发机器振动，产生噪音等。

1《机械动力学》课程教学大纲 课程名称：机械动力学（400+）课程代码：学分/学时：3学分/51学时开课学期：秋季学期、春季学期适用专业：机械设计及理论、机械制造工艺与设备、机械电子工程、车辆工程、热能与动力工程、核工程、建筑环境与设备先修课程：理论力学、机械设计基础三（机械原理）后续课程：高等机械动力学（研究生课程500+）开课单位：机械与动力工程学院一、课程性质和教学目标（需明确各教学环节对人才培养目标的贡献，专业人才培养目标中的知识、能力和素质见附表）课程性质：随着科技的飞速发展，现代机械系统的动力学分析、设计和控制技术成为机械产品技术水平和市场竞争力的关键之一。

本科生《机械动力学》课程为我院机械工程专业的一门专业选修课。

课程将介绍现代机械系统动力学的建模、分析和计算的基本方法和软件工具，以及在机器人动力学、回转机械动力学、车辆动力学、动力机械、航天器动力学、运动生物力学等多个领域的应用与发展，使学生掌握高水平机械系统分析和设计的方法，拓宽知识面和视野。

教学目标：课程的教学目标是让学生初步掌握现代机械系统动力学，尤其是多体系统理论的建模、分析和计算的基本方法，达到初步掌握简单机械系统的动力学分析方法，了解机械动力学学科发展的前沿问题和相关领域工程应用的目的，为学习后继课程、从事相关领域的工程技术工作、科学研究，以及开拓新技术领域，打下坚实的基础。

具体包括基础知识、理论方法和工程应用三个方面的教学目标：1.基础知识教学目标：掌握机械动力学建模和分析的基本原理。

[A3]22.理论方法教学目标：掌握机械动力学学科的基本概念和理论分析方法，包括动力学正问题与逆问题、动力学分析和综合方法、多刚体动力学方法等基本理论知识，为未来从事研究生深造的学生提供基础；[A4]3.工程应用教学目标：机械动力学分析实践能力的锻炼，培养学生运用机械动力学建模和分析方法，对实际机械系统进行动力学分析的能力，了解机器人动力学、回转机械动力学、车辆动力学等领域应用，具备从事机械系统动态性能分析和设计的工程应用能力；[A5,B2]二、课程教学内容及学时分配（含实践、自学、作业、讨论等的内容及要求）1．引言（2学时）内容：机械系统动力学的发展历史；机械系统动力学的研究前沿；机械系统动力学的研究对象。

第13讲平面连杆机构动态静力分析平面连杆机构是由直线运动连杆组成的机械系统，被广泛应用于各种机械设备中。

平面连杆机构的动态静力分析是对连杆机构在运动过程中的受力和运动性能进行研究和分析的过程。

本文将从动力学和静力学两个方面来介绍平面连杆机构的动态静力分析。

一、动力学分析平面连杆机构的动力学分析主要研究机构在运动过程中的受力和运动性能。

动力学分析涉及到速度、加速度、力矩等物理量的计算和分析。

1.速度分析速度分析是指根据机构的几何形状和约束条件，计算机构各个连杆和构件的速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

2.加速度分析加速度分析是指根据机构的几何形状、约束条件和速度，计算机构各个连杆和构件的加速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件、速度和加速度，计算机构各个连杆和构件的力矩。

根据牛顿第二定律，力矩等于物体的质量乘以加速度，根据连杆机构的几何形状和运动状态，可以计算出各个连杆和构件的力矩。

二、静力学分析平面连杆机构的静力学分析主要研究机构在静态平衡条件下的受力和力矩分布。

静力学分析可以用于评估机构的工作性能和稳定性。

1.均衡方程静力学分析的基础是建立连杆机构的均衡方程，即根据物体的几何形状和约束条件，建立物体受力和力矩平衡的方程。

通过求解这些方程，可以得到机构的受力和力矩分布。

2.受力分析受力分析是指根据机构的几何形状、约束条件和力矩，计算机构各个连杆和构件的受力。

受力分析可以帮助我们了解机构在运动过程中的受力情况，从而确定机构的结构设计和增加机构的稳定性。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件和受力分析，计算机构各个连杆和构件的力矩。

力矩分析可以帮助我们确定机构的受力情况，从而评估机构的工作性能和稳定性。

平面连杆机构的动态静力分析是机械工程中重要的研究内容之一、通过动态静力分析，可以了解机构运动过程中的受力和运动性能，并根据分析结果进行机构的设计和优化。