机械原理课程设计---平面六杆机构
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平面六杆机构课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握平面六杆机构的基本构成和特点,理解其运动规律和动力学特性。
2. 使学生了解平面六杆机构在实际工程中的应用,并能结合具体案例进行分析。
3. 帮助学生理解平面六杆机构与其他类型机构之间的区别与联系。
技能目标:1. 培养学生运用平面六杆机构进行简单机构设计的能力,能够根据实际需求进行参数优化。
2. 提高学生运用计算机软件(如CAD等)进行平面六杆机构运动仿真和分析的能力。
3. 培养学生运用数学工具对平面六杆机构进行运动学和动力学计算的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对机械设计学科的兴趣和热情,激发其创新意识和探索精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力,使其在项目实践中能够相互协作、共同进步。
3. 引导学生关注我国机械工程技术的发展,培养其爱国情怀和社会责任感。
本课程针对高年级学生,结合学科特点和教学要求,将目标分解为具体的学习成果,以使学生能够在实际操作中掌握平面六杆机构的相关知识,提高综合运用能力。
在教学过程中,注重理论联系实际,充分调动学生的主观能动性,培养其创新意识和实践能力。
通过本课程的学习,使学生能够为今后的机械设计工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 平面六杆机构基本概念:介绍平面六杆机构的定义、分类及其应用场景,对应教材第二章第一节。
- 六杆机构的构成与特点- 六杆机构的运动副类型及功能2. 平面六杆机构运动分析:- 分析平面六杆机构的运动规律,对应教材第二章第二节;- 掌握平面六杆机构的自由度和速度、加速度的计算方法。
3. 平面六杆机构动力学分析:- 动力学基本方程及其应用,对应教材第二章第三节;- 力、力矩和功率的计算方法。
4. 平面六杆机构设计方法:- 介绍平面六杆机构设计的基本原则和步骤,对应教材第二章第四节;- 结合实际案例,进行参数设计和优化。
5. 计算机辅助设计与分析:- 利用CAD软件进行平面六杆机构建模和运动仿真,对应教材第二章第五节;- 学会对仿真结果进行分析和优化。
平面六杆机构说课稿
介绍
本文档将介绍平面六杆机构的相关知识和应用。
目标
通过本课程,学生将能够:
- 理解平面六杆机构的基本组成和原理
- 了解平面六杆机构的常见应用领域
- 掌握设计和分析平面六杆机构的方法和工具
内容大纲
1. 平面六杆机构的定义和分类
2. 平面六杆机构的基本组成和作用原理
3. 平面六杆机构的运动分析方法
4. 平面六杆机构的应用案例
5. 平面六杆机构的设计和优化方法
授课方法
本课程将采用以下教学方法:
- 理论讲解:通过课堂讲解介绍平面六杆机构的基本概念和原
理
- 实例演示:通过案例分析展示平面六杆机构的应用实例
- 计算和分析:通过数学计算和工具分析平面六杆机构的运动
特性和性能指标
- 小组讨论:鼓励学生在小组内交流和讨论平面六杆机构的设
计和优化问题
考核方式
学生将通过以下方式进行考核:
- 平时表现:参与课堂讨论和小组活动
- 完成作业:完成指定的设计和分析任务
- 期末考试:对平面六杆机构的基本概念和应用进行考察
参考资料
- J. J. Uicker, Jr., Joseph E. Shigley, and John Joseph Uicker. Theory of Machines and Mechanisms (Oxford University Press, 2016) - 王风云,机械设计基础与CAD/CAE(清华大学出版社,2010)
以上是《平面六杆机构说课稿》的大致内容和纲要。
通过本课程的学习,相信学生们将能够更深入地理解和应用平面六杆机构相关知识。
机械原理课程设计说明书题目六杆机构运动分析学院工程机械学院专业机械设计制造及其自动化班级机制三班设计者秦湖指导老师陈世斌2014年1月15日目录一、题目说明∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 21、题目要求∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 32、原理图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 33、原始数据∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3二、结构分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4三、运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 51、D点运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 82、构件3运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙93、构件4运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙94、点S4运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10四、结论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10五、心得体会∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10六、参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11一、题目说明1、题目要求此次机械原理课程设计是连杆机构综合,通过对其分析,选择合适的机构的尺寸大小,并进行下列操作:⑴对机构进行结构分析;⑵绘制滑块D的运动线图(即位移、速度和加速度线图);⑶绘制构件3和4的运动线图(即角位移、角速度和角加速度线图);⑷绘制S4点的运动轨迹。
机械原理课程教案一平面连杆机构及其分析与设计一、教学目标及基本要求1掌握平面连杆机构的基本类型,掌握其演化方法。
2,掌握平面连杆机构的运动特性,包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等;3.掌握平面连杆机构运动分析的方法,学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。
4.掌握连杆机构的传力特性,包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等;正确理解自锁的概念,掌握确定自锁条件的方法。
5,了解平面连杆机构设计的基本问题,掌握根据具体设计条件及实际需要,选择合适的机构型式;学会按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构;对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。
二、教学内容及学时分配第一节概述(2学时)第二节平面连杆机构的基本特性及运动分析(4.5学时)第三节平面连杆机构的运动学尺寸设计(3.5学时)三、教学内容的重点和难点重点:1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法。
2.平面连杆机构的运动特性,包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性;平面连杆机构的传力特性,包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。
3.平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。
4.按给定2~3个位置设计刚体导引机构,按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构,按K值设计四杆机构。
难点:1.平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。
2.按给定连架杆的2~3个对应位置设计函数生成机构。
四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段,围绕教学基本要求进行教学。
在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握,如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、速度影像、加速度影像、装配模式等;基本理论和方法的应用,如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化一反转法等。
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 六杆机构方案号L DF(mm)L CE(mm)L CD(mm)L AB(mm)L AC(mm)n1r/minJ S3kg.m2J S4kg.m23 510 575 170 140 375 80 0.22 0.16方案号G1(kg)G3(kg)G4(kg)G5(kg)P工作(N)P空程(N)δ3 14 75 55 80 1400 140 1/40二.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。
机械原理课程设计说明书设计题目:六杆机构运动分析学院:工程机械学院专业:机械设计制造及其自动化班级:25041004设计者:25041004指导老师:张老师日期:2013年01月07日目录1.课程设计题目以及要求————————————————————32.运用辅助软件对结构进行结构分析———————————————43.数据收集以及作图———————————————————————114.总结————————————————————————————17六杆机构运动分析1、分析题目对如图5所示的六杆机构进行运动与动力分析,各构件长度、滑块5的质量G 、构件1转速n1、不均匀系数δ的已知数据如表5所示。
2、分析内容(1)对机构进行结构分析:(2)绘制滑块D 的运动线图(即位移、速度和加速度线图):(3)绘制构件3和4的运动线图(即角位移、角速度和角加速度线图): (4)绘制S4点的运动轨迹。
图5表5方案号L CDmmL ECmmymm L AB mm L CS4 mm n 1r/mi n1 975 360 50 250 400 23.52 975 325 50 225 350 33.53 9003005020030035(一)对机构进行结构分析选取方案三方案号L CDmm L ECmmymmL ABmmL CS4mmn 1r/mi n3 900 300 50 200 300 35对六杆机构进行运动分析:(1)原始数据的输入:(2)基本单元的选取及分析:(3)各点运动参数:(4)长度变化参数(5)各构件角运动参数:(二)滑块D的运动线图(位移-速度-加速度线图):(三)构件3的运动线图(角位移-角速度-角加速度线图):(四)构件4的运动线图(角位移-角速度-角加速度线图):(五)S4点的运动轨迹:(六)数据收集以及作图(1)滑块D 点x 、y 方向的运动参数如表6.1所示表6..1由上表可以得到D 点运动线图如图6.1所示图6.1位置 0123456789101112位 移X 1188.097 1187.376 1058.394 848.5281 680.2758 607.9142 606.0113 651.5314 734.6896 848.5281 980.0058 1105.089 1188.097 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 速 度X 332.4289 -434.0533 7293.698 -1466.08 -831.5157 -222.7902 169.5616 457.6898 699.4701 879.648 933.0263 776.3062 332.4289 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 加 速度X -4255.382 -6281.231 -4679198 2533.081 4920.073 3387.318 2265.425 1834.254 1530.378 911.9092 -264.7796 -2020.469 -4255.382 y 0(2)构件3的运动参数如表6.2所示表6.2位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12角位移φ14.03624 -16.10211 -50.93532 -90 230.9353 196.1021 165.9638 139.1066 114.1333 90 65.86674 40.89339 14.03624角速度ω-3.4496 -3.947138 -4.561904 -4.886933 -4.561904 -3.947138 -3.4496 -3.1416 -2.981412 -2.93216 -2.981412 -3.1416 -3.4496角加速度ɛ-2.789002 -4.130385 -3.972855 -6.092957 3.972855 4.130385 2.789002 1.582846 0.7038764 2.368942 -0.703876 -1.582846 -2.789002由上表得构件3的运动线图如图6.2所示图6.2(3)构件4的运动参数如表6.3所示表6.3位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 φ-4.63715 5.304571 14.99956 19.471122 14.99956 5.304571 -4.63715 -12.60438 -17.70998 -19.47122 -17.70998 -12.60438 -4.63715 角位移ω 1.119198 1.269533 0.992103 1.253846 -0.9921031 -1.269533 -1.119198 -0.8111576 -0.4265414 -1.775216 0.4265414 0.1811158 1.119198 角速度ɛ 1.768468 0.031558 -4.448388 -8.443604 -4.448388 0.031558 1.768468 2.468482 2.88811092 3.039697 2.881092 2.468482 1.768468 角加速度由表6.3参数可得构件4的运动线图如图6.3所示图6.3(4)S4点x、y方向的运动参数如表6.4所示表6.4位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12位移X 590.0608 586.9459 478.8375 282.8427 100.7192 10.48452 7.975251 65.99134 163.1245 282.8427 408.4406 519.5487 590.0608 Y 48.50713 -55.47002 755.287 -200 -155.287 -55.47002 48.50713 130.9307 182.5194 200 182.5194 130.9307 48.50713速度X 278.1398 -363.6323 -1139.637 -1466.08 -985.5764 -293.2113 223.8507 563.8953 777.3222 879.648 855.1742 670.1007 278.1398 Y -669.3207 -758.4576 -574.98 -8.42273 574.98 758.4576 669.3207 474.9653 243.7962 7.905602 -243.7962 -474.9653 -669.3207加速度X -3592.063 -5316.593 -4799.736 844.3604 4920.073 4351.956 2928.744 1896.326 1108.512 303.9697 -686.6455 -1958.397 -3592.063 y -1118.368 70.54837 2730.937 4776.623 2730.937 70.54837 -1118.368 -1531.544 -1679.939 -1719.512 -1679.939 -1531.544 -1118.368(七)总结:六杆机构的运动分析相比课本上的平面四杆机构来说难度大些,而且是用辅助软件进行运动分析,这看起来似乎难度更大。
一、题目:计算平面连杆机构的运动学分析 (2)二、平面连杆机构的运动分析方程 (2)三、程序流程图 (5)四、计算源程序 (6)五、计算结果数据 (12)六、运动线图及分析 (238)七、体会及建议 (337)八、参考书 (337)一、题目:计算平面连杆机构的运动学分析1,图a 所示的为一平面六杆机构。
假设已知各构件的尺寸如表1所示,原动件1以等角速度ω1=1rad/s 沿着逆时针方向回转,试求各从动杆件的角位移、角速度和角加速度以及E 点的位移、速度和加速度的变化情况。
a)表1 平面六杆机构的尺寸参数(单位:mm)二、平面连杆机构的运动分析方程1)位置分析建立封闭矢量多边形l 1+l 2= l 4+l 3 (即AB+BC=AD+DC )l 1+l 2+ l 2’= AG+l 5+l 6 (即AB+BC+CE =AG+GF+FE ) (式1)将机构的封闭矢量方程式(1)写成在两坐标上的投影式:1*cos 12*cos 243*cos 31*sin 12*sin 23*sin 31*cos 12*cos 22'*cos(2)5*cos 56*cos 61*sin 12*sin 22'*sin(2)5*sin 56*sin 6l l l l l l l l l l xg l l l l l yg l l q q q q q q q q q q q q q q q q ü+=+ïïïï+=ïýï++-a =++ïïï++-a =++ïþ化简整理成方程左边仅含未知量项的形式,即得:2*cos 23*cos 341*cos 1(1)2*sin 23*sin 31*sin 1(2)2*cos 22'*cos(2)5*cos 56*cos 61*cos 1(3)2*sin 22'*sin(2)5*sin 56*sin 61*sin 1(4)l l l l l l l l l l l xg l l l l l yg l q q q q q q q q q q q q q q q q ü-=--=-+-a --=-+-a --=-………………………………………………………………………ïïïïïýïïïïïþ(式2)在求解(式2)中各变量时,用牛顿迭代法会比较直观,但由于牛顿迭代法不便于限制l 5,l 6的位置,在有两种位置均满足上式时,无法限定它得出题中要求的解。
目录第一章内容介绍1- 1 ............................................................... 机构简介.21- 2 ............................................................... 设计数据.21- 3 机构简图 (3)第二章六杆机构设计2- 1 设计内容 (3)2- 2 ........................................................... 设计数据 52- 3 设计运动分析 (5)第三章凸轮设计3- 1 设计内容 (7)3- 2 ....................................................... 图解法设计73- 3 ........................................................... 凸轮机构的计算机辅助设计................................... (8)内容介绍第一章1•机构简介压床是应用广泛的锻压设备,用于钢板矫直、压制零件等。
如图所示为某压床的运动示意图。
其中,六杆机构ABCDEF为其主体机构,电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮(Z1-Z2, Z3-Z4, Z5-Z6)将转速降低,然后带动压床执行机构(六杆机构ABCDEF )的曲柄1转动,六杆机构使滑块5克服阻力F r而上下往复运动,实现冲压工艺。
为了减小主轴的速度波动,在曲轴A上装有飞轮,在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。
2 •设计数据:设计数据见表1和表2。
12017 35 53 20 65 8 55 150 30 150 30 18 36 54156010501703090703•机构简图第二章 六杆机构设计1. 设计内容通过已知数据利用图解法按比例作出该六杆机构 的运动简图的两个极限位置(如图2-1)图1-1六杆机构图1-2 凸轮机构 图1-3 齿轮机构并以 以点 AC 疋字说明:先选定比例尺i =0.0015m/mm ,根据所给参数,先在图上确定A 、D 亮点及滑块F 运动轨迹 所在直线。
运动分析源程序#include "stdio.h"#include "math.h"#define PI 3.1415926void main(){ double a=0.4,b=0.2,L1=0.1,L2=0.34,L3=0.3,L4=0.28,z3=0.15,L6=0.4472;double Q1,Q2,Q3,Q4,L5,Q6=5.8195;double W1=2*PI*420/60,W2,W3,W4,V5;double E2,E3,E4,a5;double A,B,C;int x;scanf("%d",&x);Q1=x;Q1=Q1*PI/180;A=2*L1*L2*sin(Q1)-2*L6*L2*sin(Q6);B=2*L1*L2*cos(Q1)-2*L2*L6*cos(Q6);C=L1*L1+L2*L2+L6*L6-L3*L3-2*L1*L6*cos(Q1-Q6);Q2=2*atan((A-sqrt(A*A+B*B-C*C))/(B-C));if(Q1>52.685*PI/180&&Q1<335.387*PI/180)Q3=PI-asin((L1*sin(Q1)+L2*sin(Q2)-L6*sin(Q6))/L3);elseQ3=asin((L1*sin(Q1)+L2*sin(Q2)-L6*sin(Q6))/L3);W2=-W1*L1*sin(Q1-Q3)/(L2*sin(Q2-Q3));W3=W1*L1*sin(Q1-Q2)/(L3*sin(Q3-Q2));E2=(-W1*W1*L1*cos(Q1-Q3)-W2*W2*L2*cos(Q2-Q3)+W3*W3*L3)/( L3*sin(Q2-Q3));E3=(W1*W1*L1*cos(Q1-Q2)+W2*W2*L2-W3*W3*L3*cos(Q3-Q2))/(L 3*sin(Q3-Q2));Q4=PI-asin(z3*sin(Q3)/L4);L5=z3*cos(Q3)-L4*cos(Q4);W4=z3*W3*cos(Q3)/(L4*cos(Q4));E4=(L4*W4*W4*sin(Q4)+z3*E3*cos(Q3)-z3*W3*W3*sin(Q3))/(L4*cos (Q4));V5=z3*W3*cos(Q3)*tan(Q4)-z3*W3*sin(Q3);a5=L4*(E4*sin(Q4)+W4*W4*cos(Q4))-z3*(E3*sin(Q3)+W3*W3*cos(Q3));Q1=Q1*180/PI;Q3=Q3*180/PI;Q2=Q2*180/PI;Q4=Q4*180/PI;printf("Q1=%f\tV5=%f\ta5=%f\n",Q1,V5,a5);}运行结果Q1=0.000000 V5=0.723117 a5=-138.562170 Q1=45.000000 V5=-1.453729 a5=-80.061441 Q1=90.000000 V5=-1.929183 a5=20.042530 Q1=135.000000 V5=-1.139577 a5=56.642956 Q1=180.000000 V5=-0.205239 a5=44.695398 Q1=225.000000 V5=0.512321 a5=39.975979 Q1=270.000000 V5=1.362726 a5=56.223212 Q1=315.000000 V5=2.128956 a5=1.304283 Press any key to continue极位:Q1=13.000000 V5=-0.002777 a5=-139.309541 Q1=191.000000 V5=-0.018039 a5=41.257996 左极位后20°:Q1=211.000000 V5=0.295342 a5=38.588547 右极位前30°:Q1=343.000000 V5=1.560056 a5=-103.074286受力分析源程序#include "stdio.h"#include "math.h"#define PI 3.1415926main(int){ double a=0.4,b=0.2,L1=0.1,L2=0.34,L3=0.3,L4=0.28,z3=0.15,L6=0.4472;double Q1,Q2,Q3,Q4,L5,Q6=5.8195;double W1=2*PI*420/60,W2,W3,W4,V5;double E2,E3,E4,a5;doublef45x,f45y,f34x,f34y,f23x,f23y,f36x,f36y,f12x,f12y,f16x,f16y,M0,as4x,as4y,as3x,as3y,Pr;double m3=11,m4=10,m5=11,Lds3=0.07,Les4=0.14,Js3=0.02,Js4=2.8, g=9.8;double A,B,C;int x;scanf("%d",&x);Q1=x;Q1=Q1*PI/180;A=2*L1*L2*sin(Q1)-2*L6*L2*sin(Q6);B=2*L1*L2*cos(Q1)-2*L2*L6*cos(Q6);C=L1*L1+L2*L2+L6*L6-L3*L3-2*L1*L6*cos(Q1-Q6);Q2=2*atan((A-sqrt(A*A+B*B-C*C))/(B-C));if(Q1>52.685*PI/180&&Q1<335.387*PI/180)Q3=PI-asin((L1*sin(Q1)+L2*sin(Q2)-L6*sin(Q6))/L3);elseQ3=asin((L1*sin(Q1)+L2*sin(Q2)-L6*sin(Q6))/L3);W2=-W1*L1*sin(Q1-Q3)/(L2*sin(Q2-Q3));W3=W1*L1*sin(Q1-Q2)/(L3*sin(Q3-Q2));E2=(-W1*W1*L1*cos(Q1-Q3)-W2*W2*L2*cos(Q2-Q3)+W3*W3*L3)/( L3*sin(Q2-Q3));E3=(W1*W1*L1*cos(Q1-Q2)+W2*W2*L2-W3*W3*L3*cos(Q3-Q2))/(L 3*sin(Q3-Q2));Q4=PI-asin(z3*sin(Q3)/L4);L5=z3*cos(Q3)-L4*cos(Q4);W4=z3*W3*cos(Q3)/(L4*cos(Q4));E4=(L4*W4*W4*sin(Q4)+z3*E3*cos(Q3)-z3*W3*W3*sin(Q3))/(L4*cos( Q4));V5=z3*W3*cos(Q3)*tan(Q4)-z3*W3*sin(Q3);a5=L4*(E4*sin(Q4)+W4*W4*cos(Q4))-z3*(E3*sin(Q3)+W3*W3*cos(Q3));if(Q1<344*PI/180&&Q1>211*PI/180)Pr=2100;elsePr=0;as4y=0.5*L4*(E4*cos(Q4)-W4*W4*sin(Q4));as4x=-0.5*L4*(sin(Q4)*E4+W4*W4*cos(Q4));as3x=-Lds3*(sin(Q3)*E3+W3*W3*cos(Q3));as3y=Lds3*(E3*cos(Q3)-W3*W3*sin(Q3));f45x=Pr+m5*a5;f45y=((m4*as4y*Les4+f45x*L4)*fabs(sin(Q4))-Js4*E4)/(L4*fabs(cos(Q4 )))-(m4*as4y*Les4+m4*g*Les4)/L4;f34x=m4*as4x+f45x;f34y=m4*as4y+m4*g+f45y;f23y=((f34y*(L3-z3)+m3*as3x*(L3-Lds3)-(f34x+m3*as3x)*L3)*fabs(sin (Q3))-(f34y*(L3-z3)+m3*g*(L3-Lds3)+m3*as4y*(L3-Lds3))-Js3*E3*(1+L3)+ L3*fabs(sin(Q3))*(m3*as3x*Lds3+f34x*z3))/(L3*fabs(cos(Q3))*(1+L3))+(f3 4y+m3*as3y+m3*g+m3*as3y*Lds3+m3*g*Lds3+f34y*z3)/(1+L3);f23x=m3*as3x*Lds3+f34x*z3-((m3*as3y*Lds3+m3*g*Lds3+f34y*z3-f23y*L 3)*fabs(cos(Q3))-Js3*E3)/fabs(sin(Q3));f36x=f23x-f34x-m3*as4x;f36y=f23y-f34y-m3*as3y-m3*g;f12x=f23x;f12y=f23y;f16x=-f12x;f16y=-f12y;M0=L1*f12x*fabs(sin(Q1))+L1*f12y*fabs(cos(Q1));Q1=Q1*180/PI;Q3=Q3*180/PI;Q2=Q2*180/PI;Q4=Q4*180/PI;printf("Q1=%f\nf12x=%f\tf12y=%f\tf16x=%f\nf16y=%f\tf23x=%f\tf23y=%f\nf34x=%f\tf34y=%f\tf36x=%f\nf36y=%f\tf45x=%f\tf45y=%f\nM0=%f\n\n",Q1, f12x,f12y,f16x,f16y,f23x,f23y,f34x,f34y,f36x,f36y,f45x,f45y,M0);}运行结果:Q1=0.000000f12x=17.765709 f12y=10529.171093 f16x=-17.765709f16y=-10529.171093 f23x=17.765709 f23y=10529.171093 f34x=-1498.449708 f34y=-473.952615 f36x=1487.907845f36y=10853.632966 f45x=-1524.183865 f45y=-612.560480 M0=1052.917109Q1=45.000000f12x=15.620848 f12y=17655.996734 f16x=-15.620848f16y=-17655.996734 f23x=15.620848 f23y=17655.996734 f34x=-914.893109 f34y=-1094.650815 f36x=968.152944f36y=18698.355689 f45x=-880.675848 f45y=-1138.584446 M0=1249.572079Q1=90.000000f12x=-27.781326 f12y=-1593.917401 f16x=27.781326f16y=1593.917401 f23x=-27.781326 f23y=-1593.917401 f34x=119.832516 f34y=-1631.799744 f36x=-36.914997f36y=107.428967 f45x=220.467830 f45y=-1557.059526 M0=-2.778137Q1=135.000000f12x=1.746307 f12y=-274.537300 f16x=-1.746307f16y=274.537300 f23x=1.746307 f23y=-274.537300 f34x=663.627931 f34y=918.859937 f36x=-706.492583 f36y=-1348.841579 f45x=623.072514 f45y=774.453110 M0=-19.289235Q1=180.000000f12x=72.496480 f12y=1096.595500 f16x=-72.496480f16y=-1096.595500 f23x=72.496480 f23y=1096.595500 f34x=597.981897 f34y=2333.321630 f36x=-642.451182 f36y=-1559.912307 f45x=491.649383 f45y=2025.529900 M0=109.659550Q1=225.000000f12x=-1.187157 f12y=-801.303358 f16x=1.187157f16y=801.303358 f23x=-1.187157 f23y=-801.303358 f34x=2615.855028 f34y=2725.805453 f36x=-2700.773366 f36y=-3776.191638 f45x=2539.735772 f45y=2490.192311 M0=-56.744652Q1=270.000000f12x=-71.339087 f12y=-3362.886346 f16x=71.339087f16y=3362.886346 f23x=-71.339087 f23y=-3362.886346 f34x=2722.715707 f34y=1499.742106 f36x=-2798.741209 f36y=-4953.953835 f45x=2718.455329 f45y=1417.788811 M0=-7.133936Q1=315.000000f12x=-87.735770 f12y=-11506.494217 f16x=87.735770f16y=11506.494217 f23x=-87.735770 f23y=-11506.494217 f34x=1995.868177 f34y=-679.023733 f36x=-1953.277114 f36y=-10738.478415 f45x=2114.347116 f45y=-585.343147 M0=-819.835789Press any key to continue左极位Q1=191.000000f12x=70.835563 f12y=1079.995938 f16x=-70.835563f16y=-1079.995938 f23x=70.835563 f23y=1079.995938 f34x=555.424372 f34y=2242.657616 f36x=-596.333863 f36y=-1479.131618 f45x=453.837960 f45y=1941.407675 M0=107.366944右极位:Q1=13.000000f12x=16.035702 f12y=9226.154046 f16x=-16.035702f16y=-9226.154046 f23x=16.035702 f23y=9226.154046f34x=-1492.448849 f34y=-232.563603 f36x=1464.532845 f36y=9285.837683 f45x=-1532.404946 f45y=-393.953180 M0=899.329557左极位后20°:Q1=211.000000f12x=56.037059 f12y=864.567500 f16x=-56.037059f16y=-864.567500 f23x=56.037059 f23y=864.567500 f34x=511.929262 f34y=1915.024461 f36x=-552.092969 f36y=-1331.984141 f45x=424.474020 f45y=1647.809675 M0=76.994023右极位前30°:Q1=343.000000f12x=-68.415863 f12y=-17870.261008 f16x=68.415863f16y=17870.261008 f23x=-68.415863 f23y=-17870.261008 f34x=928.825780 f34y=22.246898 f36x=-956.148863 f36y=-17939.676255 f45x=966.182853 f45y=-16.696299M0=-1710.941793。
机械原理
课程设计说明书
题目:平面六杆机构
机械工程及自动化专业
2012年6月28日
1、题目说明
图(a )为一平面六杆机构,主动件1的杆长
1r =AB=0.122m ,
角速度
1=10rad/s ω,
机架6上的
1=AC=0.280m h ,
2=0.164m h ,
比例尺L μ=实际尺寸/图上尺寸=2。
图(a )平面六杆机构
试用相对运动图解法求移动从动件5的速度5V 与加速度5a 。
2、设计数据 1)位置分析
作机构位置运动简图,
由图(a-1)得导杆3上B 、C 两点之间的图上长度
0.182BC m =
C 、
D 两点之间的图上长度
0.853CD m =
B 、
C 两点之间的实际长度
0.364BC L m =
C 、
D 两点之间的实际长度
0.171CD L m =
图(a-1)机构位置运动简图
从图(a-1)中量取
516.28mm=32.56mm L S μ=⨯
2)速度分析
根据两构件上重合点之间的速度合成原理,得导杆3上的点与滑块2上的点之间的速度方程为
B3V = B2V + B3B2V
1BA : //: ? ?
BC BA CB ωl ⊥⊥方向大小
其中,取速度比例尺
V μ=实际速度(mm/s)/图上尺寸(mm)=10。
在机构图附近的合适位置作速度图,取任意一点p 作为作图的起点,作2pb AB ⊥, 由
532.56mm S =
211V pb r μω=,
得
211/100.122/100.122122V pb r m mm ωμ==⨯==,
作3pb BC ⊥,作23//b b CD ,得交点3b ,如图(b-2)所示。
从图(b-2)中量取
3940.094pb mm m ==, 2377.10.0771b b mm m ==。
由
33V BC pb L μω=,
得
33/0.09410/0.364 2.582/V BC pb L rad s ωμ==⨯=,
方向为逆时针; 由
3232V B B b b V μ=,
得相对速度
32320.0771100.771/B B V V b b m s μ==⨯=。
由于构件2,3之间无相对转动,所以,
23ωω=。
导杆3上点3D 的速度
D33CD 2.5820.1710.442m/s 442mm/s V L ω==⨯==
图(b-1)
图(b-2)
从动件5上的点与导杆3上的点之间的速度方程为
D5V = D3V + D5D3V
3CD : //5//: ? ?
CD CD ωl ⊥方向构件大小
由
33D V V pd μ=,
得
33/442/1044.2D V pd V mm μ===,
3D 点的速度矢量为3pd ,过3d 点作35//d d CD ,过p 点作5pd 平行于
从动件5的运动方向,得交点5d 。
从图(b-2)中量取
5=46.4mm pd ,
5312.7d d mm =
于是,得从动件5的速度
5546.4/10464/0.464/V V pd mm s mm s m s
μ==⨯==
535312.7/10127/0.127/D D V V d d mm s mm s m s
μ==⨯==50.464m/s V =。
图(b) 速度矢量图
3)加速度分析
根据两构件上重合点之间的加速度合成原理,得重合点之间的加速度方程为
B3a = n B3a + t B3a = n B2a + t B2a + k B3B2a + r
B3B2a
B3B222
23BC 1AB 2B3B2: ? {90} //: ? ? 0 2 ?
B C BC B A BA BC
l l V ωωωω→⊥→⊥方向沿转大小V
其中n B2a 、n B3a 与k B3B2a 分别为
n 2222B211100.12212.2/12200/a r m s mm s ω==⨯==,
n 2222
B33 2.5820.364 2.427/2427/BC a L m s mm s ω==⨯==
k 22
B3B223222 2.5820.771 2.981/2981/B B a V m s mm s ω==⨯⨯==
方向为23B B V 沿2ω转90。
取加速度比例尺
a μ=实际加速度(mm/s 2)/图上尺寸(mm )=50,
任取一点p '作为作图的起点,如图(c-1)所示。
作2
//p b AB '', 22/12200/50244n
B a p b a mm μ''===;
作2
b b k BC ''⊥, 223/2981/5059.62k b B B a b k a mm μ''===
过b k '作3//b
k b BC ''; 过p '点作3
//p b BC ''', 过3
b ''作33b b p b ''''''⊥,与3b k b ''的交点为3b ',连3p b '',3p b ''表示B3a 从图(c-1)中量取
3139.61mm b
k b ''= 3
374.00b b mm '''= 3
89.23p b mm ''= 为此,相对加速度
2
323139.61506981/r B B b a
a k
b mm s μ''==⨯=, 导杆3上点3B 的切向加速度
233374.00503700/B a
a b b mm s τμ'''==⨯= 导杆3上点3B 的加速度
233
89.23504462/B a a p b mm s μ''==⨯=。
重合点之间的加速度方程为
D5a = D3a + k D5D3a + r
D5D3a
D5D333D5D3: // 5 {90} //: ? 2 ?
DC V ωω方向构件√沿转大小√V
其中k
D5D3a 与D3a 分别为
k 22
D5D335322 2.5820.1270.656/656/D D a V m s mm s ω==⨯⨯==
方向为53D D V 沿3ω转90,如图(c-2)所示。
由
333
3///B D BC CD a a p b p d L L ''''==, 得
2
33(/)44620.171/0.3642096/D B BC CD a a L L mm s ==⨯=
为此,3D 点的加速度
3
3/2096/5041.92D a p d a mm μ''=== 过3d '点作3d d k ''表示k
D5D3a ,
k
3D5D3/656/5013.12d a d k a mm μ''===
过d
k '点作5d k d '',过p '作5p d '',得交点5d '。
从图(c-2)中量取
517.21d
k d mm ''=, 5
22.80p d mm ''= 于是,得相对加速度
2
53517.2050860/r D D d a
a k d mm s μ''==⨯=; 从动件5的加速度
225522.80501140/=1.140m/s D a a a p d mm s μ''===⨯=。
图(c)加速度矢量图
3、从图上量出相关长度,计算相关数据,汇总全班数据。
表1 设计数据汇总
序号曲柄角度
/φ
(o)
位移/S5
(mm)
速度/V5
(m/s)
加速度/a5
(m/s2)
1 5
2 15
3 25
4 3
5 49.18 0.487 0.433
5 45
图(d-1)位移曲线图画出构件5的速度曲线图
图(d-2)速度曲线图
加速度
-20
-15-10-50
51015205
25
45
65
85
105
125
145
165
185
205
225
角度加速度
加速度
图(d-3)加速度曲线图
于是,得如图(d )所示构件5的位移、速度和加速度曲线图
图(d )构件5的位移、速度和加速度曲线图
4、心得体会
这是大学的第一次课程设计,。