機械原理課程設(shè)計平面六桿機構(gòu)

1、課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書 題目名稱：題目名稱：平面六桿機構(gòu)平面六桿機構(gòu) 學(xué)院：學(xué)院：機械工程學(xué)院機械工程學(xué)院 專業(yè)：專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：楊鵬楊鵬 班級：班級：機英機英 102102 班班 學(xué)號：學(xué)號：1043104210431042 一、一、 設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)二、 設(shè)計要求設(shè)計要求三、三、 機構(gòu)運動分析與力的分析機構(gòu)運動分析與力的分析1 1、機構(gòu)的運動分析、機構(gòu)的運動分析位置分析：=。+arctan(1/2) 。=-arctan(1/2)機構(gòu)封閉矢量方程式：l1l1+l2l2-l3l3-lad=0lad=0 l1(i1

2、)+l2(i2)=lad+l3(i3) 實部與虛部分離得：l1cos1+l2cos2=lad+l3cos3 l1sin1+l2sin2= l3cos3由此方程組可求得未知方位角 3。當(dāng)要求解 3時，應(yīng)將 2消去，為此可先將上面兩分式左端含1的項移到等式的右端，然后分別將兩端平方并相加，可得l22=l32+lad2+l12+2*l3*lad*cos3-2*l1*l3*cos(3-1)-2*l1*lad*cos1經(jīng)整理并可簡化為：asin3+bcos3+c=0式中： a=2*l1*l3*sin1； b=2*l3*(l1*cos1-lad)； c=l22-l12-l32-lad2+2*l1*l4*c

3、os1;解之可得： tan(3/2)=(a-（a2+b2-c2）)/(b-c) 3=2*arctan(a-（a2+b2-c2）)/(b-c)-arctan(0.5)在求得了 3之后，就可以利用上面式求得 2。 2=arcsin(l3sin3-l1sin1)將式對時間 t 求導(dǎo)，可得 l1w1e(i1)+l2w2e(i2)=l3w3e(i3) 將式的實部和虛部分離，得 l1w1cos1+l2w2cos2=l3w3cos3 l1w1sin1+l2w2sin2=l3w3sin3聯(lián)解上兩式可求得兩個未知角速度 w2、w3,即 w2=-w1*l1*sin(1-3)/(l2*sin(2-3) w3=-w1

4、*l1*sin(1-2)/(l3*sin(3-2)且 w1=2*n1將對時間 t 求導(dǎo)，可得il1w12*e(i1)+l22*e(i2)+il2w22*e(i2)=l33*e(i3)+il3w32*e(i3)將上式的實部和虛部分離，有l(wèi)1w12*cos1+l22* sin2+l2w22* cos2=l33* sin3+l3w32* cos3-l1w12* sin1+l22* cos2-l2w22* sin2=l33* cos3-l3w32* sin3聯(lián)解上兩式即可求得兩個未知的角加速度 2、 3，即2=(-l1w12*cos(1-3)-l2w22*cos(2-3)+l3w32)/l3*sin(

5、2-3)3=(l1w12*cos(1-2)-l3w32*cos(3-2)+l2w22)/l3*sin(3-2)在封閉矢量多邊形 def 中，有 lde+lef=ldflde+lef=ldf改寫并表示為復(fù)數(shù)矢量形式：lde*e(i3)+lef*e(i4)=ldf將上式對時間 t 求導(dǎo)，可得lde*w3* e(i3)=- lef*w4*e(i4) 將上式的實部和虛部分離，可得lde*w3*sin3=- lef*w4* sin4lde*w3*cos3=- lef*w4* cos4=w4= -lde*w3*sin3/lef* sin4將式對時間 t 求導(dǎo)，可得ilde*w32* e(i3)+lde*3

6、* e(i3)=-ilef*w42* e(i4)-lef*4* e(i4)將上式的實部和虛部分離，有l(wèi)de*3* sin3+ lde*w32* cos3=-lef*4* sin4- lef*w42* cos4lde*3* cos3- lde*w32* sin3=-lef*4* cos4+lef*w42* sin4=4= -(lde*3* sin3+ lde*w32* cos3+ lef*w42* cos4)/ lef* sin4在三角形def 中：lad2=ldf2+lde2-2*ldf*lde*cos3ldf=ldecos3+(lad2-lde2sin3)即從動件的位移方程:s= ldf=l

7、decos3+(lad2-lde2sin3)將上式對時間求導(dǎo) t 得,從動件的速度方程:v=-ldesin3-lde2*sin(2*3)_/(2* (lad2-lde2sin3)將上式對時間求導(dǎo) t 得,從動件的加速度方程：a=-ldecos3-(lde2*cos(2*3)*(lad2-lde2sin3)+lde4*sin(2*3)2/(4*(2* (lad2-lde2sin3)/(lad2-lde2*sin32)2 2、機構(gòu)的力的分析、機構(gòu)的力的分析先對滑塊 5 進行受力分析，由f=0 可得，pr=f45*cos4+m5*afn=g+f45*sin4得 f45=(pr-m5*a)/ cos4

8、在三角形def 中，由正弦定理可得lde/sin4=l4/ sin3=sin4=lde* sin3/l4=4=arc(lde* sin3/l4)再對桿 4 受力分析，由f=0 可得， f34+fi4=f54 且 fi4=m4*as4、f54=-f45=f34=f54-fi4=f34=-f45-m4*as4ls4=lad+lde+les4ls4=lad+lde+les4即 ls4ls4=lad+lde*e(i3)+les4*e(i4)將上式對時間 t 分別求一次和二次導(dǎo)數(shù)，并經(jīng)變換整理可得vs4 和 as4 的矢量表達式，即vs4=-lde*w3*sin3-les4*w4*sin4as4=-ld

9、e*w32*cos3+les4*4*sin4+w42*les4*cos4對桿 2、3 受力分析：有 mi3=j3*3l3t*f23-mi3=l3* ei(90+3)*(f23x+if23y)-mi3=-l3*f23x* sin3-l3*f23y* cos3-mi3+i(l3*f23x* cos3-l3*f23y* sin3)=0由上式的實部等于零可得-l3*f23x* sin3-l3*f23y* cos3-mi3=0 同理，得l2t*(-f23)= -l2* ei(90+2)*(f23x+if23y)= l2*f23x* sin2+l2*f23y* cos2+i(l2*f23x* cos2+l

10、2*f23y* sin2)=0由上式的實部等于零，可得l2*f23x* sin2+l2*f23y* cos2=0 聯(lián)立、式求解，得f23x=mi3* cos2/(l3* sin2* cos3-l3* sin3* cos2)f23y=mi3* sin2/(l3* sin3* cos2-l3* sin2* cos3)根據(jù)構(gòu)件 3 上的諸力平衡條件，f=0，可得f32=-f23根據(jù)構(gòu)件 2 上的力平衡條件，f=0，可得f32=f12對于構(gòu)件 1，f21=-f12=f21=f23 而 m=l1t*f21=l1*ei(90+1)*(f21x+if21y)=l1*f21x*sin1+l1*f21y*cos

11、1+i(f21x*cos1-f21y*sin1)由上式的等式兩端的實部相等可得：m=l1*f21x*sin1+l1*f21y*cos1=m=l1* f23x*sin1+l1* f23y*cos1四、四、 附從動件位移、速度、加速度的曲線圖、作用在主動附從動件位移、速度、加速度的曲線圖、作用在主動件上的平衡力矩的曲線圖件上的平衡力矩的曲線圖 五、五、 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖1234bcdefa六、六、 設(shè)計源程序設(shè)計源程序位移程序：clc;clearl1=0.08; l2=0.3;l3=0.3;l4=0.2;l5=sqrt(0.2);t=0:0.01:2*pi;for i=1:length(t

12、); x1=t(i); a=2*l1*l3*sin(x1); b=2*l1*l3*cos(x1)-2*l3*l5; c=l22-l12-l32-l52+2*l1*l5*cos(x1); k=(a-sqrt(a2+b2-c2)/(b-c); x3=2*atan(k)-atan(0.5); s=0.5*l3*cos(x3)+sqrt(l42-(0.5*l3)2*(sin(x3)2); q(i)=s;endplot(t,q)title(滑塊的位移隨x1的變化曲線)速度程序：clc;clearl1=0.08; l2=0.3;l3=0.3;l4=0.2;l5=sqrt(0.2);t=0:0.01:2*p

13、i;for i=1:length(t); x1=t(i); a=2*l1*l3*sin(x1); b=2*l1*l3*cos(x1)-2*l3*l5; c=l22-l12-l32-l52+2*l1*l5*cos(x1); k=(a-sqrt(a2+b2-c2)/(b-c); x3=2*atan(k)-atan(0.5); v=-0.5*l3*sin(x3)-(0.5*l3)2*sin(2*x3)/(2*sqrt(l42-(0.5*l3)2*(sin(x3)2); q(i)=v;endplot(t,q)title(滑塊的速度隨x1的變化曲線)加速度程序：clc;clearl1=0.08; l2=

14、0.3;l3=0.3;l4=0.2;l5=sqrt(0.2);t=0:0.01:2*pi;for i=1:length(t); x1=t(i); a=2*l1*l3*sin(x1); b=2*l1*l3*cos(x1)-2*l3*l5; c=l22-l12-l32-l52+2*l1*l5*cos(x1); k=(a-sqrt(a2+b2-c2)/(b-c); x3=2*atan(k)-atan(0.5); a =- (3*cos(x3)/20 - (9*cos(2*x3)/(400*(1/25 - (9*sin(x3)2)/400)(1/2) - (81*sin(2*x3)*cos(x3)*s

15、in(x3)/(320000*(1/25 - (9*sin(x3)2)/400)(3/2); q(i)=a;endplot(t,q)title(滑塊的加速度隨x1的變化曲線)平衡力偶程序：clc;clearl1=0.08; l2=0.3;l3=0.3;l4=0.2;l5=sqrt(0.2);j3=0.01;n1=400;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=l22-l12-l32-l52+2*l1*l5*cos(z1); k=(a-sqrt(a2+b2-

16、c2)/(b-c); z3=2*atan(k)-atan(0.5); z2=asin(l3*sin(z3)-l1*sin(z1); 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*w12*cos(z1-z2)-l3*w32*cos(z3-z2)+l2*w22)/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;endplot(t,q)title(構(gòu)件1的平衡力偶隨z1的變化曲線)七、七、 設(shè)計心得設(shè)計心得這次課程設(shè)計讓我對機械成品的誕生有了一個初步的認識，沒想到一個簡單的連桿機構(gòu)都那么復(fù)雜，很多應(yīng)該提前掌握的原理，知識，我們都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣，真是汗顏