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文檔簡介
1、機(jī) 械 原 理 課 程 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目:基于矢量圖解法的平面六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析姓 名: 專業(yè)班級: 學(xué) 號: 指導(dǎo)老師: 目 錄目 錄1一、設(shè)計(jì)說明2二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及數(shù)據(jù)21.構(gòu)件位置的確定及相應(yīng)尺寸32.速度分析33.加速度分析5三、數(shù)據(jù)匯總9四、參考文獻(xiàn)10一、 設(shè)計(jì)說明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,是指原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知時(shí),求解其余構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定指定構(gòu)件上點(diǎn)的位移、軌跡、速度與加速度。對機(jī)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)分析的方法很多,本課程設(shè)計(jì)采用矢量方程圖解法。對機(jī)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)分析的目的是確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間、檢驗(yàn)相關(guān)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否符合設(shè)計(jì)要求以及為構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)副的尺寸設(shè)計(jì)提供計(jì)算慣性力與慣性力矩的參數(shù)。矢量方
2、程圖解法,也稱相對運(yùn)動(dòng)圖解法,其依據(jù)的原理是將動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)劃分為伴隨參考構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)以及相對于參考構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及數(shù)據(jù)圖(a)為一平面六桿機(jī)構(gòu),主動(dòng)件1的桿長r1=AB=0.122m, =40,角速度L=10rad/s,機(jī)架6上的h1=AC=0.280m,h2=0.164m,比例尺l=實(shí)際尺寸/圖上尺寸=2。試用相對運(yùn)動(dòng)圖解法求移動(dòng)從動(dòng)件5的速度V5與加速度a5。 圖(a)AUTOCAD繪制圖 1.構(gòu)件位置的確定及相應(yīng)尺寸由圖(a)得導(dǎo)桿3上B、C兩點(diǎn)之間的實(shí)際長度 = 381.6mm,C、D兩點(diǎn)之間的實(shí)際長度 =167.45mm; B、C兩點(diǎn)之間的圖上長度BC=190.8mm , C
3、、D兩點(diǎn)之間的圖上長度CD=83.7mm 。2.速度分析 列出方程,進(jìn)行分析,對兩個(gè)位置點(diǎn)的分析。 (1)根據(jù)兩構(gòu)件上重合點(diǎn)之間的速度合成原理,得導(dǎo)桿3上的B3點(diǎn)與滑塊2上的B2點(diǎn)之間的速度方程為: = + (1)式(2)根據(jù)兩構(gòu)件上重合點(diǎn)之間的速度合成原理及已知條件,速度分析應(yīng)由B點(diǎn)開始,滑塊2上的B2點(diǎn)的速度為:=100.122=1.22 m/s其方向垂直于AB,指向與的轉(zhuǎn)向一致。(3)取速度比例尺,=實(shí)際速度(m/s)/圖上尺寸(m)=10。取任意一點(diǎn)作為作圖的起點(diǎn),作,由 = (2)式 可得:=/=100.122/10=0.122m=122mm,作BC,作/CD,得交點(diǎn),如圖(b)所示
4、。圖(b)AUTOCAD繪制圖 從圖(b)中量取=107.57mm,= 57.54mm。由 = (3)式可得:=/=107.5710 / 381.6=2.82rad/s,方向?yàn)轫槙r(shí)針;再由: = (4)式可得:相對速度=57.54mm 10 =575.4mm/s。由構(gòu)件2、3之間無相對轉(zhuǎn)動(dòng),所以,=。導(dǎo)桿3上點(diǎn)的速度:= 2.82 167.45mm=472.2mm/s (4)對D5點(diǎn)進(jìn)行速度分析:從動(dòng)件5上的點(diǎn)與導(dǎo)桿3的點(diǎn)之間的速度方程為 : = + (5)式從動(dòng)件5上的點(diǎn)與導(dǎo)桿3的點(diǎn)之間的速度方程為 = + 。 (6)式由: = (7)式可得:=/=472.2/10mm=47.22mm ,點(diǎn)
5、的速度矢量為,過點(diǎn)作/CD,過點(diǎn)平行于從動(dòng)件5的運(yùn)動(dòng)方向,得交點(diǎn)。于是,得從動(dòng)件5的速度=48.0410 =480 mm/s= 9.8910=99mm/s。3.加速度分析根據(jù)兩構(gòu)件重合點(diǎn)之間的加速度合成原理,得重合點(diǎn)、之間的加速度方程為: = + = + + + (8)式根據(jù)兩構(gòu)件重合點(diǎn)之間的加速度合成原理,得重合點(diǎn)、之間的加速度,方程為 = + = + + + 。其中、與分別為:=12.2m/=2.8220.3816 m/=3000mm/=2=22.82575.4 m/=3249mm/方向?yàn)檠剞D(zhuǎn)90。取加速度比例尺=實(shí)際加速度(m/)/圖上尺寸(m)=100,取任意一點(diǎn)作為作圖的起點(diǎn),如圖(
6、c)所示。圖(C)AUTOCAD繪制圖 作,=/= 12200/100 =122mm ;作,=/= 3249/100 =32.49mm ;過作;過點(diǎn)作,=/=30mm;過作,與的交點(diǎn)為。連,表示。為此,相對加速度= = 77.58100mm/ =7758mm/;導(dǎo)桿3上點(diǎn)的切向加速度:= =25.05100mm/=2505mm/;導(dǎo)桿3上點(diǎn)的加速度= =39.08100mm/=3908mm/;導(dǎo)桿3上點(diǎn)的加速度= = 17.15100mm/=1715mm/。 圖(d)AUTOCAD繪制圖 點(diǎn)的加速度分析重合點(diǎn)、 之間的加速度方程為: = + + + (9)式 注:先求,再求重合點(diǎn)、 之間的加速
7、度方程為 = + 。其中與分別為:=2=22.8299mm/= 558.36mm/,方向?yàn)檠剞D(zhuǎn)90,如圖(d)所示。由/=/=/得=3908(167.45/381.6) mm/ =1714.87mm/,為此,點(diǎn)的加速度= 17.15mm;過點(diǎn)作表示,= 558.36/100mm=5.6mm ;過點(diǎn)作,過作,得交點(diǎn)。于是,得相對加速度= 12.03100mm/ =1203mm/ ;從動(dòng)件5的加速度=5.51100mm/=551mm/。從動(dòng)件5的在一個(gè)周期內(nèi)的位移、速度與加速度如圖(e)所示。三、數(shù)據(jù)匯總表1 平面六桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)參數(shù)表序號曲柄角度/()位移/S5(mm)速度/V5(mm/s)加速度/a5(mm/ s2)11070.65008022062.0449317533053.4448635044044.9548055155036.6248182466028.6451.5136777020.964222116 88013.9641
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