完整版平面六杆机构设计说明书

1、课程设计说明书题目名称：平面六杆机构学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：班级：学号：设计题目及原始数据iait rin*RN族Mipmt ;fatn :bmLi mmIju" m如 m曲W圆坨啊Wmkwm献JmhKN1 ;400in0.20.080Ju0.1S?t80.060.10.01is"2II施心0.20.10J4QJOROH1110II,0.01014“位u11nf颛.,40.20.130J4QN0.3on12ifB0.0J0J50.0)J22能姗灯照受力,一口那么端煽处力史匕倒n»15二、设计要求L设计条件根据指导教师布置的机构类型和

2、设计参数进行机构分析见设计任务书；.机构的工作阻力Pr、从动件的工作摆角力、主动件角速度以、或直线 冲程H、速度V,连杆和滑块的质心位置在其几何中央处,材料密度p=7.8克/立方 厘米.主动杆件不考虑惯性力的影响,各杆件的几何尺寸自定.2,设计内容及步骤要求结合学过的教学内容,根据教师给定的机构类型六杆机构,画出机构运动 简图,对机构的指定位置进行运动分析和动态静力分析,计算出从动件的位移、速度角速度、加速度角加速度和主动件的平衡力偶M平衡力F,打印出位移St,速 度V.、加速度at曲线.3 .机构运动分析A建立数学模型',B程序设计：编制框图,选择变量名及其标识符;,编制程序及程序说

3、明.C程序运行及结果分析：认真分析各运劭参数计算结果是否正确,只有计算结 果正确无误才准作下面分析.T产二4 .动态静力分析考虑惯性力A建立数学模型a由运动分析的必要结果,计算各构件的惯性力及惯性力矩b画出各活动构件的受力图,建立各构件的力平衡方程式；c建立机构力平衡方程组T飞国不干丁d分析一直条件,未知量运动副反力及科I力矩的数目和求解的问题；e用高斯消元法求解线性方程组；一T一 ,0必须注意：江作行程和返回行程阻力的大小、方向,走谢仲处于包位置 时受力有突变,需要计算两次,- J;B程序设计.一a编制框图,选择变量名及其标识符：b编制程序及程序说明. C程序运行及结果 .一三、机构运动分析

4、与力的分析1、机构的运动分析位置分析：6 = 6 o +arctan(1/2) =8.= 6 -arctan(1/2)机构封闭矢量方程式：L1+L2- L3- LAD=0实部与虚局部离得：11cos 81川2ccs 82=lAD+13cos 6311sin 81+2sin82= 13cos 63由此方程组可求得未知方位角e 3o当要求解8 3时,应将8 2消去,为此可先将上面两分式左端含81的项移到等式的右端,然后分别将两端平方并相加,可得12八2=13八2+1AD八2+11八2+2*13*1AD*cos6 32*11*13*cos(6 3 61)-2*11*1AD*cos 6 1经整理并可简

5、化为：Asin 8 3+Bcos83+C0式中：A=2*11*13*sin61; B=2*13*(11*c os61-1AD);C=12八2-11八2-13八2-1AD八2+2*11*14*cos61;解之可得：tan( 63/2)=(A+ V (A八2+B八2-C八2) )/(B-C)83=Zsrctan(A- V ( A八2+B八2-C八2) )/(B-C)-arctan(0.5)在求得了 e 3之后,就可以利用上面式求得e2.6 2=arcsin(13sin 6 3-11sin 6 1)将式对时间t求导,可得L1w1e八(i 6 1)+L2w2eA(i 8 2)=L3w3e八(i 8 3

6、) 将式的实部和虚局部离,得Llwlcos 6 1+L2w2cos6 2=L3w3cos6 3Llwlsin 6 1+L2w2sin 6 2=L3w3sin 6 3联解上两式可求得两个未知角速度w2、w3,即W2=-w1*l1*sin(6 1- 6 3)/(l2*sin(6 2- 6 3)W3=-w1*l1*sin(6 1- 6 2)/(l3*sin(6 3- 6 2)且 w1=2兀 *n1e 2)=l3 a3*ei将对时间t求导,可得il1w1A2*eA(i e 1)+l2 aZH(i e 2)+il2w2A2*e(i 6 3)+il3w3A2*eA (i e 3)将上式的实部和虚局部离,有

7、l1w1A2*cos 6 1+l2 a2* sin 8 2+l2w2A2* cos 6 2=l3 5f3 sin 63+l3w3A2* cos 6 3-l1w1A2* sin 6 1+l2 a2* cos 6 2-l2w2A2* sin6 2=l3 a3t cos 63-l3w3A2* sin 3联解上两式即可求得两个未知的角加速度a2、a3,即民 2=(-l1w1A2*cos(61-63)-l2w2A2*cos(6 2-63)+l3w3A2)/l3*sin(6 2- 6 3)民 3=(l1w1A2*cos(e 1- e2)-l3w3A2*cos(6 3-62)+l2w2A2)/l3*sin(

8、6 3- 6 2)在三角形 DEF中：IADA2=IDFA2+IDEA2-2*IDF*IDE*cos 63=lDF=lDEcos 63+V(lAD八2-lDE八2sin33)即从动件的位移方程:S= lDF=lDEcos 8兴,(lAD八2-lDE八2sin 63)从动件的速度方程：V=-lDEsin 83lDE八2*sin(2 * 63)_/(2* V(lADA2-lDEA2sin 63)从动件的加速度方程：a=-lDEcos 6 3(lDEA2*cos(2 *8 3)*,(lADA2-lDEA2sin 63)+lDEA4*sin(2 *6 3)八2/(4*(2* V (lADA2-lDEA

9、2sin 63)/(lADA2-lDEA2*sin 6 3A2)2、机构的力的分析先对滑块5进行受力分析,由k F=0可得,Pr=F45*cos 6 4+m5*aFN=G+F45*sin 6 4得 F45=(Pr-m5*a)/ cos 6 4在三角形/ DEF中,由正弦定理可得lDE/sin 6 4=l4/ sin 8 3= > sin 6 4=lDE* sin 6 3/l4=> 6 4=arc(lDE* sin 6 3/l4)再对杆4受力分析,由工：F=0可得,F34+FI4=F54 且 FI4=m4*as4、F54=-F45= >F34=F54-FI4= > F34

10、=-F45-m4*as4Ls4=LAD+LDE+LEs4即Ls4=lAD+lDE*eA(i e 3)+lEs4*eA(i e 4)将上式对时间t分别求一次和二次导数,并经变换整理可得Vs4和as4的矢量表达式,即Vs4=-lDE*w3*sin 6 3-lEs4*w4*sin 6 4 as4=-lDE*w32cos 6 3+lEs4* a 4*sin 6 4+w4八2*lEs4*cos 6 4对杆2、3受力分析：有 MI3=J3*a3l3八t*F23-MI3=l3* eAi(90° +6 3)*(F23x+iF23y)-MI3=-l3*F23x* sin 6 3-l3*F23y* co

11、s 8 3-MI3+i(l3*F23x* cos 63-l3*F23y* sin 6 3)=0由上式的实部等于零可得-l3*F23x* sin 6 3-l3*F23y* cos 6 3-MI3=0 同理,得l2At*(-F23)= -l2* eAi(90 ° + 6 2)*(F23x+iF23y户 l2*F23x*sin 6 2+l2*F23y* cos 6 2+i(l2*F23x* cos 6 2+l2*F23y* sin 62)=0由上式的实部等于零,可得l2*F23x* sin 6 2+l2*F23y* cos 6 2=0联立、式求解,得F23x=MI3* cos 6 2/(l

12、3* sin6 2* cos 6 3-l3* sin6 3* cos 6 2)F23y=MI3* sin 6 2/(l3* sin6 3* cos 6 2-l3* sin6 2* cos 6 3)根据构件3上的诸力平衡条件,E F=0,可得F32=-F23根据构件2上的力平衡条件,E F=0,可得F32=F12对于构件 1, F21=-F12=>F21=F23而 M=l1At*F21=l1*eAi(90° +.1)*(F21x+iF21y)=l1*F21x*sin6 1+l1*F21y*cos 6 1+i(F21x*cos 6 1-F21y*sin 6 1)由上式的等式两端的实

13、部相等可得：M=l1*F21x*sin 6 1+l1*F21y*cos 6 1= >M=l1* F23x*sin .1+l1* F23y*cos 6 1四、附从动件位移、速度、加速度的曲线图、 作用在主动件上的平衡力矩的曲线图五、机构运动简图六、设计源程序位移程序:clc;cleara=0.4;b=0.2;11=0.13;12=0.34;13=0.34;14=0.3;1DE=0.17t=0:0.01:2*pi;for i=1:1ength(t);x1=t(i);A=2*11*13*sin(x1);B=2*13*(11*cos(x1)-14);C=(12)A2-(11)A2-(13)A2-

14、(14)A2+2*11*14*cos(x1);m=(A-sqrt(AA2+BA2-CA2)/(B-C);x3=2*atan(m);s=1DE*cos(m)+sqrt(14)A2-(1DE)A2*(sin(m)A2);q(i)=s;endP1ot(t,q)tit1e(1滑块位移随X1的变化曲线,)速度程序：c1c;c1eara=0.4;b=0.2;11=0.13;12=0.34;13=0.34;14=0.3;1DE=0.17t=0:0.01:2*pi;for i=1:1ength(t);x1=t(i);A=2*11*13*sin(x1);B=2*13*(11*cos(x1)-14);C=(12)

15、A2-(11)A2-(13)A2-(14)A2+2*11*14*cos(x1);m=(A-sqrt(AA2+BA2-CA2)/(B-C);x3=2*atan(m);s=-17/100*sin(m)-289/100/(900-289*sin(m)A2)A(1/2)*sin(m)*cos(m); q(i)=s;endPlot(t,q)title, 滑块的速度随x1的变化曲线,加速度程序:clc;cleara=0.4;b=0.2;11=0.13;12=0.34;l3=0.34;l4=0.3;lDE=0.17t=0:0.01:2*pi;for i=1:length(t);x1=t(i);A=2*l1*

16、l3*sin(x1);B=2*l3*(l1*cos(x1)-l4);C=(l2)A2-(l1)A2-(l3)A2-(l4)A2+2*l1*l4*cos(x1);m=(A-sqrt(AA2+BA2-CA2)/(B-C);x3=2*atan(m);s=-17/100*cos(m)-83521/100/(900-289*sin(m)A2)A(3/2)*sin(m)A2*cos(m)A2 -289/100/(900-289*sin(m)A2)A(1/2)*cos(m)A2+289/100/(900-289*sin(m)A2) A(1/2)*sin(m)A2;q(i)=s;endPlot(t,q)tit

17、le(,滑块的加速度随x1的变化曲线,)平衡力偶程序:clc;clear l1=0.13;l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;l5=sqrt(0.2);J3=0.03;n1=460;t=0:0.01:2*pi;for i=1:length(t);z1=t(i);A=2*l1*l3*sin(z1);B=2*l1*l3*cos(z1)-2*l3*l5;C=l2A2-l1A2-l3A2-l5A2+2*l1*l5*cos(z1);k=(A-sqrt(AA2+BA2-CA2)/(B-C);z3=2*atan(k)-atan(0.5);z2=asin(l3*sin(z3)-l1*sin(z1);

18、w1=2*pi*n1;w2=(-w1*l1*sin(z1-z3)/(l2*sin(z2-z3);w3=(-w1*l1*sin(z1-z2)/(l3*sin(z3-z2);a3=(l1*w1A2*cos(z1-z2)-l3*w3A2*cos(z3-z2)+l2*w2A2)/l3*sin(z3-z2);MI3=J3*a3;F23x=MI3* cos(z2)/(l3* sin(z2)* cos(z3)-l3* sin(z3)* cos(z2);F23y=MI3* sin(z2)/(l3* sin(z3)* cos(z2)-l3* sin(z2)* cos(z3);M=l1* F23x*sin(z1)+l1* F23y*cos(z1); q(i)=M;end plot(t,q)title('构件1的平衡力偶随z1的变化曲线)七、设计心得在这次漫长的课程设计中,学习到了很多知识和经验,比方说在遇到问题该怎么去解决,怎么样通过身边的知识,材料,书 籍,以及网络去解决问题,从而去到达目标,同时也深刻的意识 到书本知识的重要性,由于这是一切工作开展的根底.由于这次课程设计是以小组的形式进行的,所以,不仅仅要有方法一起去发现问题,协商问题,讨论问题,弁且