機械原理課程設計指導

機械原理課程設計—實踐性教學環(huán)節(jié)

1）區(qū)別于《機械原理》課程教學—絕對的以教 師為中心的課堂教學環(huán)節(jié)。

2）以培養(yǎng)學生“獨立解決問題的能力”為最終目的。 隨意參考各類書籍 隨意借助各類工具、軟件 3）鼓勵學生獨立思考，注重能力的培養(yǎng)。 現(xiàn)學知識永遠都不會是科技的前沿 能力的提高才是受用一生的財富課程設計的目的和任務4）通過軟件的使用和編程等上機訓練，提高學生利用現(xiàn)代手段解決工程實際問題的能力。課程設計的目的和任務教學目的——為什么要做課程設計？ 機械原理課程設計是使學生較全面系統(tǒng)地掌握和深化機械原理課程的基本理論和方法，培養(yǎng)學生初步具有機械運動方案設計和分析能力的重要教學環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生工程設計，特別是機構(gòu)創(chuàng)新設計能力的重要實踐環(huán)節(jié)。學以致用！教學任務

設計：根據(jù)設計題目和指導教師的要求，構(gòu)思出機構(gòu)系統(tǒng)的方案。分析：對上述方案(機構(gòu))進行運動分析、動態(tài)靜力分析、飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算?？偨Y(jié)：編寫設計計算說明書一份。課程設計的目的和任務平面機構(gòu)的運動分析機構(gòu)的運動分析：對機構(gòu)的位移、速度、加速度進行分析。

目的：對位移的分析可以知道從動件運動的行程和各構(gòu)件所需的運動空間。了解從動件的速度變化規(guī)律能否滿足工作要求，同時速度分析是加速度分析的前提。加速度分析是計算慣性力和確定機構(gòu)動力性能的前提。方法：圖解法和解析法—基本桿組分析法平面機構(gòu)的運動分析平面機構(gòu)的組成原理機構(gòu)=機架+主動件+從動件組F=3×5－2×7=1F=1F=3×4－2×6=0平面機構(gòu)的運動分析平面機構(gòu)的組成原理F=3×5－2×7=1F=1F=3×2－2×3=0平面機構(gòu)的組成原理基本桿組：最后不能再拆的自由度為零的構(gòu)件組稱為機構(gòu)的基本桿組?；緱U組的條件：F＝3×n－2×pl=0平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析Ⅱ級桿組的形式：n=2,pl=3；RRRRRPRPRPRPPPR外運動副聯(lián)結(jié)主動件、機架或其他桿組。平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機架+主動件基本桿組機構(gòu)+機構(gòu)基本桿組+新機構(gòu)平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)基本桿組+新機構(gòu)運動學分析—基本桿組分析法機架+主動件基本桿組機構(gòu)+主動件①的運動參數(shù)角位置θ、角速度ω、角加速度ε已知，可求出2點的運動參量位置p、速度v、加速度a；對于②、③桿件組成的RRR桿組，2、4兩外運動副的運動參量也已知，可求出3點的運動參數(shù)及②、③桿件的運動參數(shù)。1234②③①12342①②③Ⅱ級機構(gòu)的運動分析12θxy3φ已知：構(gòu)件的長度及運動參數(shù)角位置θ、角速度ω、角加速度ε，1點的位置。求：2點的運動參量。解：主動件的運動分析12θxy3φ已知：構(gòu)件的長度及運動參數(shù)角位置θ、角速度ω、角加速度a，1點的運動參量。求：3點的運動參量。解：bark剛體上任意一點的運動分析voidbark(n1,n2,n3,k,r1,r2,game,t,w,e,p,vp,ap)intn1,n2,n3,k;doubler1,r2,gam;doublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2];doublet[10],w[10],e[10];{doublerx2,ry2,rx3,ry3;if(n2!=0){rx2=r1*cos(t[k]);ry2=r1*sin(t[k]);p[n2][1]=p[n1][1]+rx2;p[n2][2]=p[n1][2]+ry2;vp[n2][1]=vp[n1][1]-ry2*w[k];vp[n2][2]=vp[n1][2]+rx2*w[k];ap[n2][1]=ap[n1][1]-ry2*e[k]-rx2*w[k]*w[k];ap[n2][2]=ap[n1][2]+rx2*e[k]-ry2*w[k]*w[k]; }if(n3!=0) {rx3=r2*cos(t[k]+gam);ry3=r2*sin(t[k]+gam);p[n3][1]=p[n1][1]+rx3;p[n3][2]=p[n1][2]+ry3;vp[n3][1]=vp[n1][1]-ry3*w[k];vp[n3][2]=vp[n1][2]+rx3*w[k];ap[n3][1]=ap[n1][1]-ry3*e[k]-rx3*w[k]*w[k];ap[n3][2]=ap[n1][2]+rx3*e[k]-ry3*w[k]*w[k]; }}

bark(n1,n2,n3,k,r1,r2,gam,t,w,e,p,vp,ap)關(guān)鍵點號角位置,角速度,角加速度；位置,速度,加速度要求賦值不賦值∠n2n1n3n1n3間距離n1n2間距離構(gòu)件號注意：當單桿是主動件時，n3=0；r2=0.0;當單桿不是主動件時，n2=0;r1=0.0;n1n2θn3φ已知：構(gòu)件的長度及外運動副的參數(shù)位置P、速度v、加速度a。求：3點的運動參量及構(gòu)件①、②的運動參量。解：

βθ1123d3′Ｐ１Ｐ２θ２①②yxRRR桿組的運動分析rrrk(m,n1,n2,n3,k1,k2,r1,r2,t,w,e,p,vp,ap)

n1n2n3k1k2r1r2裝配模式運動副點號構(gòu)件號構(gòu)件長度角位置角速度角加速度，位置速度加速度要求賦值不賦值N3’M=1——實線(n1,n2,n3逆時針讀取)M=-1——虛線(n1,n2,n3順時針讀取)注意：n1,n2是外運動副，n3是內(nèi)運動副①位置分析已知外運動副N1點、導路上某一參考點N2點的位置及導路的位置角β，求內(nèi)運動副N3點的位置、構(gòu)件②相對參考點N2的滑移尺寸r2及構(gòu)件①的位置角θ1。當∠N1N3N2>90°時，

當∠N1N3N2<90°時RRP桿組的運動分析rrpk(m,n1,n2,n3,k1,k2,k3,r1,r2,vr2,ar2,t,w,e,p,vp,ap)n1n2n3k1k2k3r1r2裝配模式n1、n3運動副點號，n2導路上任取的參考點號構(gòu)件號構(gòu)件長度要求賦值待求運動參數(shù)不賦值M=1——實線（）M=-1——虛線（）∠n1n3n2</2∠n1n3n2>/2

機構(gòu)運動分析的步驟畫出機構(gòu)簡圖，建立坐標系，把各構(gòu)件和有關(guān)點編號；拆分桿組；對主動件進行運動分析，求出與其他構(gòu)件連接點處的運動參數(shù)；從與主動件聯(lián)接的構(gòu)件開始，找出外運動副已知的基本桿組對其分析；若桿組中還有其他待求點，應用剛體上任一點參數(shù)公式，求出各點的運動參數(shù)。已知機構(gòu)中各構(gòu)件尺寸及相關(guān)尺寸，gam1=－30°,gam2=－10°,點1(0.0,0.0),點2(0.26,0.15)，ω1=101/s12xy例：六桿機構(gòu)運動分析求主動件轉(zhuǎn)動一周過程中滑塊的運動參數(shù)及各構(gòu)件質(zhì)心的運動參數(shù)(1)畫出機構(gòu)簡圖，把各構(gòu)件和有關(guān)點編號；2xy1374596r13=1m,r34=0.7m,r37=0.35m,r24=1.2m,r25=0.5m,r28=0.7m,r56=2m,r59=0.8m,gam1=－30°,gam2=－10°,點1(0.0,0.0),點2(0.26,0.15)ω1=101/s①②③④⑤⑥8(2)

拆分桿組13①2427853②③9652④⑤⑥RRR桿組RRP桿組2xy1374596①②③④⑤⑥8(3)

對主動件進行運動分析，求出與其他構(gòu)件連接點處的運動參數(shù)需調(diào)用的子程序1調(diào)用bark子程序求3點運動參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③2調(diào)用rrrk子程序求構(gòu)件2、構(gòu)件3及4點的運動參數(shù)(4)從與主動件聯(lián)接的構(gòu)件開始，找出外運動副已知的基本桿組對其分析13①9652④⑤⑥2427853②③(5)若桿組中還有其他待求點，應用剛體上任一點參數(shù)公式，求出各點的運動參數(shù)3調(diào)用bark子程序三次，求7、5、8點的運動參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③4調(diào)用rrpk子程序求構(gòu)件4、構(gòu)件5及6點的運動參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③5調(diào)用bark子程序求9點運動參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③虛擬變量n1n2n3kr1r2gam

twepvpap實

值1301r130.00.0twepvpapn1n2θn3φ1)調(diào)用BARK函數(shù)，求3點運動參數(shù)13①(3)按順序調(diào)用子程序包中的函數(shù)并對形參賦值虛擬變量mn1n2n3k1k2r1r2

twepvpap實值132423r34r24twepvpapn1n2n3k1k2r1r22)調(diào)用rrrk函數(shù)，求構(gòu)件2、3及點4的運動參數(shù)2427853②③虛擬變量n1n2n3kr1r2gam

twepvpap實

值實

值實

值30720.0r370.0twepvpap20830.0r28twepvpap20530.0r25twepvpap3)調(diào)用bark函數(shù)三次，分別求7、8、5點的運動參數(shù)2427853②③=gam8=gam512θ3φ虛m

n1

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n3

k1

k2

k3

r1

r2

vr2ar2twepvpap實

1526456r56&r2&vr2&ar2twepvpap4)調(diào)用rrpk函數(shù)，求構(gòu)件4、5及點6的運動參數(shù)9652④⑤⑥n1n2n3k1k2k3r1r2虛擬變量n1n2n3kr1r2gam

twepvpap實

值50940.0r590.0twepvpap5)調(diào)用bark函數(shù)，求9點運動參數(shù)主程序(TRY_1.C)ADAMS分析結(jié)果9652④⑤⑥12θ3φ

機構(gòu)力分析的目的和方法作用在機械上的力驅(qū)動力：動力機施于機構(gòu)主動件上的力是做正功的力（輸入功）阻力：做負功的力有效阻力(生產(chǎn)阻力)：機器所完成的工藝動作所要克服的力（輸出功）有害阻力：主要是運動副中的摩擦力重力：作用在構(gòu)件的重心，一個運動循環(huán)中重力的功為零慣性力：由于構(gòu)件的變速運動產(chǎn)生。對于整個機構(gòu)，運動副反力是內(nèi)力，對于一個構(gòu)件，運動副反力是外力。運動副反力:切向反力（即摩擦力)法向反力機構(gòu)力分析的目的和方法目的確定運動副反力

求平衡力假定在主動件等速回轉(zhuǎn)情況下，作用在主動件上的驅(qū)動力或從動件上的生產(chǎn)阻力方法——動態(tài)靜力分析根據(jù)達倫貝爾原理，將慣性力作為假想的外力加在構(gòu)件上，這樣機構(gòu)及各構(gòu)件被認為處于平衡狀態(tài)，于是可用靜力學方法進行力分析，稱為動態(tài)靜力分析。每個構(gòu)件的靜力平衡方程有三個n個構(gòu)件用Pl個低副和Ph個低副連接，桿組的靜定條件所有自由度為零的桿組都是靜定的機構(gòu)動態(tài)靜力分析的基本原理桿組的靜定條件：桿組所能列出來的獨立的力平衡方程數(shù)=桿組中所有力的未知要素的數(shù)目。機構(gòu)動態(tài)靜力分析的步驟將機構(gòu)按主動件及桿組進行分解從主動件開始進行運動分析計算各構(gòu)件的慣性力及慣性力矩從外力已知的桿組開始，依次對各桿組進行動態(tài)靜力分析，求出各運動副反力對平衡力作用的構(gòu)件進行分析，求出平衡力Ⅱ級機構(gòu)的動態(tài)靜力分析xykiFixFiy約定RRR桿組已知：兩構(gòu)件上作用的外力F4,F5及力矩T1,T2求:1,2,3點的運動副反力1234512F4xF5yF5xR2yR2xR3yR3xR1yR1xF4yT1T21)整個桿組平衡，對1點取矩2)構(gòu)件2平衡，對3點取矩得到兩個關(guān)于R2x,R2y的方程3)對整個桿組列力平衡方程，得到R1x，R1y4)對構(gòu)件2列力平衡方程，得到R3x，R3y整個桿組平衡，對1點取矩：構(gòu)件2平衡對3點取矩：令解得整個桿組力平衡2構(gòu)件力平衡(教材P65)barf(n1,ns1,nn1,k1,p,ap,e,fr,tb)運動副點號構(gòu)件質(zhì)心點號外力作用點號構(gòu)件號不賦值運動副反力：fr平衡力矩：tb主動件受力分析

rrrf(n1,n2,n3,ns1,ns2,nn1,nn2,nexf,k1,k2,p,vp,ap,t,w,e,fr)n1n2n3nn1ns1nn2ns2k1k2f(nn1,1)f(nn1,2)fi(ns1,1)fi(ns1,2)ti(k1)f(nn2,1)f(nn2,2)fi(ns2,1)fi(ns2,2)ti(k2)fr(n1,1)fr(n1,2)fr(n2,2)fr(n3,1)fr(n3,2)fr(n2,1)運動副點號構(gòu)件質(zhì)心點號外力作用點號工藝阻力作用點號構(gòu)件號不賦值n1,n2,n3順序一定與運動分析rrrk子程序中順序一致！rrpf(n1,n2,n3,ns1,ns2,nn1,nn2,nexf,k1,k2,p,vp,ap,t,w,e,fr)k1k2n1n2n3f(nn1,1)f(nn1,2)f(ns1,1)f(ns2,2)ti(k1)nn1ns1nn2ns2f(nn2,1)fnn2,2)fi(ns2,1)fi(ns2,2)fr(n1,1)fr(n1,2)fr(n2,1)ti(k2)fr(n2,2)fr(n3,1)fr(n3,2)運動副點號構(gòu)件質(zhì)心點號外力作用點號工藝阻力作用點號構(gòu)件號不賦值移動副反力作用點號運動副點號六桿機構(gòu)動態(tài)靜力分析例工藝阻力為水平方向，作用于6點，滑塊向右移動時其值為－5000N，向左移動時其值為零。2xy137596①②③④⑤⑥8需調(diào)用的子程序1調(diào)用rrpf子程序求5點，6點和移動副的運動副反力3調(diào)用barf子程序求1點的運動副反力及平衡力矩2調(diào)用rrrf子程序求2點、3點及4點的運動副反力13①2427853②③9652④⑤⑥從外力已知的桿組開始，依次對各桿組進行動態(tài)靜力分析，求出各運動副反力對平衡力作用的構(gòu)件進行分析，求出平衡力實虛n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptefr51069606645pvpaptefr9652④⑤⑥k1k2n1n2n3f(nn1,1)f(nn1,2)f(ns1,1)f(ns2,2)ti(k1)nn1ns1nn2ns2f(nn2,1)fnn2,2)fi(ns2,1)fi(ns2,2)fr(n1,1)fr(n1,2)fr(n2,1)ti(k2)fr(n2,2)fr(n3,1)fr(n3,2)調(diào)用rrpf子程序虛n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptefr實3247805023pvpaptefr2427853②③n1n2n3nn1ns1nn2ns2k1k2f(nn1,1)f(nn1,2)fi(ns1,1)fi(ns1,2)ti(k1)f(nn2,1)f(nn2,2)fi(ns2,1)fi(ns2,2)ti(k2)fr(n1,1)fr(n1,2)fr(n2,2)fr(n3,1)fr(n3,2)fr(n2,1)調(diào)用rrrf子程序1131papefrtb虛

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主程序及結(jié)果(TRY_2.C)13①n1ns1nn1fi(ns1,1)fi(ns1,2)ti(k1)f(n1,1)f(n1,2)fr(n1,1)fr(n1,2)tb調(diào)用barf子程序平衡力的簡易求法根據(jù)虛位移原理課設書P63成績評定成績等級：優(yōu)、良、中、及格、不及格評定方法主要平時表現(xiàn)（60%）注重過程上機缺一次成績降一等玩一次游戲成績降一等程序和說明書質(zhì)量（20%）答辯情況（20%）時間：6-7周地點：機電館230上機要求：不打游戲、不上網(wǎng)聊天遵守紀律（上課時間，保證清潔…）可以問老師、同學，不能拷貝。重點強調(diào)子程序調(diào)用是核心，必須拉表格。桿組圖形和表格必須一一對應：形m

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