平面六桿機構設計說明書

課程設計說明書題目名稱： 學院： 專業(yè):機械設計制造及其自動化學生姓名： 班級： 學號： 設計題目及原始數(shù)據方案"Iipma?m:bmumLtmLimLmkiHimj屠t-D5JIFIk訶PtKN1-則0』J0.2曲町(J0.20.15?tXOK0.10.012.52J1觸o.l0J4(IJ0.2ft0.15ii14伽Q.K0血捕11Ti+600.20.13QJ4240J0.1712B1!0,03O.IS0.0JJ21從左檢制也乩劉那斡殆力"皿即占侖亦Ji?tih.二、設計要求1?設計條仲⑴按照指導教師布置的機構類型和設計參數(shù)進行機構分析（見設計任務書）；，⑵已知機構的工作祖力Ph從動件的工作擺角叭主動件角速度（或直線沖程乩速度V）連桿和滑塊的質心位置在其兒何中心處，材料密度p=7?8克/立方厘米勺主動桿件不考慮慣性力的影響，各桿件的兒何尺寸自定。設計內容及步驟要求結合學過的教學內蓉根據教師給定的機構類型（六桿機構），畫出機構運動簡圖，對機構的指定位置進行運動分析和動態(tài)靜力分析，計算出從動件的位移、速度（角速度）、加速度（角加速度）和主動件的平衡力偶何（平衡力F）,打印出位移S（t）v速度V（t）.加速度a（t）曲線°TOC\o"1-5"\h\z機構運動分析 …A） 建立數(shù)學模型 ’ . "B） 程序設計匕編制框圖*選擇變量名及其標識符;?編制程序及■程序說明。C） 程序運行及結果分桁：認真分析各運動參數(shù)計算結果是否正確，只有計算結杲正確無誤才準作下面分析。 /'乳動態(tài)靜力分析（考慮慣性力） ；，-A） 建立數(shù)學模型a） 由運動分析的必要結果，計算各構件的慣性力及慣性力矩；b） 畫出齊活動構件的受力圖，建立各構件的力平衡方程式f0）建立機構力平衡方程組汀?字李躋釵讐亍二J"：'d）分析一直條件，未知量（運動gf反辦及孚徧力矩）的數(shù)目和求解的問題；巳）用高斯消元法或解線性方程組； 一二"「D必須注意：工作行程和返回彳亍程阻力的大小、方向，哇劫魅于翅位置時受力有突變*需要計算兩次。B） .程序墳計”「a）編制框圖，選擇變量圮及其標識符；?b）編制程序及程序說明?！癈） 程序運行及結果 ?廠三、機構運動分析與力的分析1、機構的運動分析位置分析:9=9O+arctan(1/2) =)9O=9-arctan(1/2)機構圭寸閉矢量方程式：L1+L2-L3-LAD=0實部與虛部分離得：l1cos91+l2cos92=IAD+I3cos93llsin91+I2sin92=I3cos93由此方程組可求得未知方位角93。當要求解93時，應將92消去，為此可先將上面兩分式左端含91的項移到等式的右端，然后分別將兩端平方并相加，可得12八2二13八2+IAD八2+1廣2+2*l3*IAD*cos93-2*I1*I3*cos(93-9-2*I1*IAD*cos91經整理并可簡化為:Asin93+Bcos93+C=0式中：A=2*I1*I3*sin91；B=2*I3*(I1*cos91-IAD)；C=I2八2-11八2-13八2-IAD八2+2*l1*l4*cos91;解之可得：tan(93/2)=(A+V(A八2+B八2-C"2))/(B-C)93=2*arctan((A-V(A八2+B八2-C"2))/(B-C))-arctan(0.5)在求得了93之后，就可以利用上面②式求得92。92=arcsin(I3sin93-I1sin91)將①式對時間t求導，可得L1w1e八(i01)+L2w2e八(i82)=L3w3e八(i03) ③將③式的實部和虛部分離，得Llwlcos01+L2w2cos02=L3w3cos03L1w1sin01+L2w2sin02=L3w3sin03聯(lián)解上兩式可求得兩個未知角速度w2、w3，即W2=-w1*l1*sin(01-03)/(l2*sin(02-03))W3=-w1*l1*sin(01-02)/(l3*sin(03-02))且w1=2n*n1將③對時間t求導，可得illw廣2*e"(i01)+12a2V(i02)+il2w2"2*e(i02)=13a3V(i03)+il3w3'2*e"i03)將上式的實部和虛部分離，有I1w1"2*cos01+l2a2*sin02+l2w2"2*cos02=l3a3*sin03+I3w3"2*cos03-I1w1"2*sin01+l2a2*cos02-l2w2"2*sin02=l3a3*cos03-l3w3"2*sin03聯(lián)解上兩式即可求得兩個未知的角加速度a2、a3,即a2=(-l1w1八2*cos(01-03)-l2w2八2*cos(02-03)+l3w3八2)/l3*sin(02-03)a3=(l1w1八2*cos(01-02)-l3w3八2*cos(03-0+l2w2八2)/l3*sin(03-02)在三角形DEF中：lAD八2=IDL2+IDE八2-2*IDF*IDE*cos03=>IDF=IDEcosB3+V(IAD八2-IDE八2sinB3)即從動件的位移方程:S二IDF=IDEcos03+V(IAD^2-IDE^2sin03)從動件的速度方程:V=-IDEsin03-IDE^2*sin(2*03)_/(2*丁(IAD八2-IDE八2sin03))從動件的加速度方程：a=-IDEcos03-(IDE^2*cos(2*03)*丁(IAD八2-IDE八2sin0+IDE"4*sin(2*03廠2/(4*(2* 丁(IAD八2-IDE八2sin03)))/(IAD八2-IDE"2*sin03八2)2、機構的力的分析先對滑塊5進行受力分析，由工F=0可得，Pr=F45*cos04+m5*aFN=G+F45*sin04得F45=(Pr-m5*a)/cos04在三角形ZDEF中，由正弦定理可得IDE/sin04=I4/sin03=>sin04=IDE*sin03/I4二>04二arc(IDE*sin03/I4)再對桿4受力分析，由工F=0可得，F(xiàn)34+FI4二F54且FI4=m4*as4、F54=-F45=>F34=F54-FI4=>F34=-F45-m4*as4Ls4=LAD+LDE+LEs4即 Ls4=IAD+IDE*e八(i03)+IEs4*e"(i04)將上式對時間t分別求一次和二次導數(shù)，并經變換整理可得Vs4和as4的矢量表達式，即Vs4二TDE*w3*sine3TEs4*w4*sinB4as4二TDE*w3^2*cos93+IEs4*a4*sin94+w4八2*IEs4*cos94對桿2、3受力分析：有M13二J3*a313八t*F23-MI3=l3*e"i(90°+93)*(F23x+iF23y)-MI3=-I3*F23x*sin93-I3*F23y*cos93-MI3+i(I3*F23x*cos93-l3*F23y*sin93)=0由上式的實部等于零可得--l3*F23x*sin93-l3*F23y*cos93-MI3=0⑤同理，得12八t*(-F23)=-I2*e^i(90°+92)*(F23x+iF23y)=I2*F23x*sin92+l2*F23y*cos92+i(l2*F23x*cos92+l2*F23y*sin92)=0由上式的實部等于零，可得I2*F23x*sin92+I2*F23y*cos92=0 ⑥聯(lián)立⑤、⑥式求解，得F23x=MI3*cos92/(I3*sin92*cos93-I3*sin93*cos92)F23y=MI3*sin92/(I3*sin93*cos92-I3*sin92*cos93)根據構件3上的諸力平衡條件，：EF=O,可得F32=-F23根據構件2上的力平衡條件，：EF=O,可得F32=F12對于構件1,F21二-F12=>F21二F23而M=I1八t*F21=l1*e"i(90°+81)*(F21x+iF21y)=l1*F21x*sinei+l1*F21y*cos01+i(F21x*cos01-F21y*sin01)由上式的等式兩端的實部相等可得：M=I1*F21x*sin01+I1*F21y*cos01=>M=I1*F23x*sin01+I1*F23y*cos01、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

滑塊的速度隨紀的變化曲線五、機構運動簡圖六、設計源程序位移程序：clc;cleara=0.4;b=0.2;l1=0.13;l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;lDE=0.17t=0:0.01:2*pi;fori=1:length(t);x1=t(i);A=2*l1*l3*sin(x1);B=2*l3*(l1*cos(x1)-l4);C=(l2)入2—(11)入2—(13)入2—(14)入2+2*l1*l4*cos(x1);m=(A-sqrt(AA2+BA2-CA2))/(B-C);x3=2*atan(m);s=lDE*cos(m)+sqrt((14)入2-(lDE)入2*(sin(m)入2));q(i)=s;endplot(t,q)tit1e('滑塊位移隨X1的變化曲線')速度程序：clc;cleara=0.4;b=0.2;l1=0.13;l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;lDE=0.17t=0:0.01:2*pi;fori=1:length(t);x1=t(i);A=2*l1*l3*sin(x1);B=2*l3*(l1*cos(x1)-l4);C=(12)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)入2)入(1/2)*sin(m)*cos(m);q(i)=s;plot(t,q)title('滑塊的速度隨x1的變化曲線')加速度程序：clc;cleara=0.4;b=0.2;l1=0.13;l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;lDE=0.17t=0:0.01:2*pi;fori=1:length(t);x1=t(i);A=2*l1*l3*sin(x1);B=2*l3*(l1*cos(x1)-l4);C=(l2)入2—(11)入2—(13)入2—(14)入2+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)入2)入(3/2)*sin(m)入2*cos(m)入2-289/100/(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)title('滑塊的加速度隨x1的變化曲線')平衡力偶程序：clc;clearl1=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;fori=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));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*w1^2*cos(z1-z2)-l3*w3八2*cos(z3-z2)+l2*w2八2)/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('構件1的平衡力偶隨z1的變化曲線')七、 設計心得在這次漫長的課程設計中，學習到了很多知識和經驗，比方說在遇到問題該怎么去解決，怎么樣通過身邊的知識，材料，書籍，以及網絡去解決問題，從而去達到目標，同時也深刻的意識到書本知識的重要性，因為這是一切工作開展的基礎。因為這次課程設計是以小組的形式進行的，所以，不僅僅要有方法一起去發(fā)現(xiàn)問題，協(xié)商問題，討論問題，