機械原理課程設計-平面六桿機構的運動分析及動態(tài)靜力分析

機械原理課程設計Ⅰ機械原理課程設計的任務和要求1.獨立完成2.保證出勤時間3.答辯.平面六桿機構的運動分析及動態(tài)靜力分析三、設計題目一、目的1.鞏固、加深、理解已學的知識；2.綜合運用已學知識,結合實際設計,解決實際問題二、要求四、題目及數(shù)據(jù)（方案）分配指定五、設計任務及步驟任務:用解析法作機構的運動分析和動態(tài)靜力分析步驟：1.用圖解法作機構的運動分析②用圖解法畫出指定2個位置的機構運動簡圖、速度圖、加速度圖和全組同學數(shù)據(jù)構成的從動件的S、v、a曲線(要求S、v、a曲線數(shù)據(jù)列表,同組同學比例尺一致)。---畫在2#上,每人9個圖,1個數(shù)據(jù)表①將主動件轉一周分成5等分,分別為0,1,2¨¨4位置。6,7位置為左右極限位置;從動件位于1=0時為機構的起始位置(即0位置);8位置為受力起始點---小組(4人)每人2個位置,共分析8個位置2.用解析法作機構的運動分析①將主動件轉一周分成5等分,分別為0,1,2¨¨4位置。5位置為右極限位置;從動件位于1=0時為機構的起始位置(即0位置)

,6,7位置為受力起始點和終止點;---共分析8個位置②根據(jù)已知尺寸及主動件的n1(orω1),求其余構件的i,ωi,εi(or某點的xi

,yi

,axi

,ayi

,vxi

,vyi),

及質心點的sxi

,syi

,vsxi

,vsyi

,asxi

,asyi

。③建立數(shù)學模型,程序設計,上機運算,輸出結果。3.用解析法作機構的動態(tài)靜力分析(不計f)①根據(jù)上述求出的εi,asxi

,asyi

,求出構件的慣性力Fix,Fiy,慣性力偶Mi;②畫出各構件的受力圖,列出力的平衡方程式(注意受力起始點、終止點兩位置,工作阻力Pr有突變.力分析兩種情況:Pr=0,Pr≠0)受力起始點:力突然加上,Pr=0→Pr受力終止點:力突然去掉,Pr=Pr→0應分別做2次:

Pr=0Pr=Pr∴力分析輸出結果為10組③求解上述平衡方程組，得到各運動副的反力FRijx，F(xiàn)Rijy及主動件上的平衡力矩(驅動力矩)M1。④建立數(shù)學模型，程序設計，上機運算，輸出結果。4.繪制從動件i(xi

oryi

)

,v(ω),a(ε)曲線圖;M1曲線圖;5.整理說明書(統(tǒng)一說明書用紙)要求:步驟清楚,敘述簡明,語句通順,書寫端正,內(nèi)容全面.①封面(統(tǒng)一購買)②目錄③設計任務書及設計題目④按μL繪制機構運動簡圖;(畫出兩極限位置)⑥圖解法運動分析計算過程;⑦解析法數(shù)學模型(過程詳細),程序框圖,重要的變量說明,程序簡要說明等;⑧結果分析與評估,設計體會與收獲等;⑨參考資料.必須用鋼筆或黑色簽字筆書寫6.上交的作業(yè)①源程序(打印);②解析法完成的運動分析,力分析結果及、v、a曲線圖，M1曲線圖；(打印)③圖解法完成的運動分析:（畫在2#零件圖上)④說明書。19周周四完成圖解法運動分析19周周五完成解析法運動分析的推導19周周六完成受力分析數(shù)學模型的建立19周周日編制程序

20周周一、周二1-8節(jié)，上機---T507機房

20周周三：寫說明書,打印源程序及結果曲線。

20周周四答辯①圖解法和程序設計在非上機時間完成②運動分析上機8學時；③力分析上機8學時；④整理說明書及打印4學時⑤答辯4學時7.時間分配（2周40學時）Ⅱ用解析法作機構的運動分析（矢量方程解析法）1.矢量分析法的基本原理(教材P37-42)i構件某構件上一點P1)位置分析2)速度分析3)加速度分析機構運動分析iXP，YPvPx，vPyaPx，aPy關鍵2.舉例已知:ω1逆時針及尺寸,求：2

，3，ω2，ω3，ε2，

ε3

，XP，YP，vPx，vPy，aPx，aPy。BACDPba21341234OyxBACDPba解:①建立直角坐標系,并將各構件以矢量形式表示出來(坐標系和各構件矢量方向的選取均與解題結果無關);②建立機構的矢量關系式---位置方程1234OyxBACDPba根據(jù)各構件所構成的矢量封閉形，得：2③將矢量方程式投影到X、Y軸上；1234OyxBACDPba角意義：x軸正向逆時針轉到矢量l

上所測得的角度。用i表示i矢量位置134=0l1cos1+l2cos2–l3cos3–l4cos4=0l1sin1+l2sin2–l3sin3=021234OyxBACDPba13=12

，3

符號包括在角度里，不用考慮在哪一象限已知2134OyxBACDPba13P點的坐標：2XP=l1cos1+acos2+bcos(90°+2)YP=l1sin1+asin2+bsin(90°+2)2134OyxBACDPba132④位置方程對時間求一次導數(shù),得到速度方程;-l2sin2·ω2+l3sin3·ω3=ω1l1sin1l2cos2·ω2-l3cos3·ω3=-ω1l1cos1ω2,ω3規(guī)定:ω逆時針為正;(若已知ω1順時針,則代負值)2134OyxBACDPba132vPx

,vPy正負號意義:在x、y軸上的投影⑤位置方程對時間求二次導,得到加速度方程-l2sin2·ε2

+l3sin3·ε3

=ω22l2cos2

–ω32l3cos3

+ω12l1cos1

l2cos2·ε2

-l3cos3·ε3

=ω22l2sin2

–ω32l3sin3

+ω12l1sin1

ε2,ε3

正負號意義:“+”加速轉,與ω一致.Ⅲ用解析法作機構的動態(tài)靜力分析(不計f)不計慣性力-靜力計算計慣性力-動力計算動態(tài)靜力分析方法:解析法∑Px=0∑Py=0∑Mo=0規(guī)定:逆時針力矩為正每個受力構件:PiyPix一、力分析步驟1)算出慣性力,慣性力矩OyxSiMQSi點為構件MQ質心Mi2)建立數(shù)學模型建立直角坐標系,畫各構件受力圖,將各力分解為沿兩坐標軸的兩個分力,再分別對每個構件列出力平衡方程(共3n個),然后聯(lián)立求解.每個構件受力:運動副反力(兩個投影),重力,慣性力,慣性力矩,阻力(工作件),驅動力矩(原動件).∑Px=0∑Py=0∑M=0二、注意事項1)Pij表示i構件作用于j構件上的運動副總反力FRijPij=-Pji

統(tǒng)一用Pij的形式表示;即:用(-Pij)代表Pji121P21xP21y2-P21x-P21y2)平面低副反力未知量的數(shù)目:力的三要素---大小、方向、作用點低副：二個未知量轉動副:大小,方向(已知作用線通過鉸鏈中心)

不計f,分解為沿x,y軸兩個方向的分力力在x軸方向上分力的大小力在y軸方向上分力的大小移動副:大小,作用點(作用線位置)(已知方向⊥導路)M12P12S213)力在軸上的投影(α與一致)xyαPx=Pcosα

Py=Psinαα:從x軸正向到P力逆時針方向測量的角度投影的正負號由α值決定,P只代入大小即可.K---取矩點,xK,yK---取矩點的坐標;B---力作用點,xB,yB---力作用點坐標;Pix,Piy---Pi力在x,y軸上的分力(投影)4)力對點的力矩的表達形式

(教材59)統(tǒng)一形式:MK=(yK-yB)Pix+(xB-xK)PiyK(xK,yK)BPiyPixPiOyx5)力是矢量,未知力分解x軸分力y軸分力未知力:符號包含在變量內(nèi)(一律先假設為正向,由算出的結果確定它們是沿x,y軸正向或反向.)PAyPAxPByPBxyxAB∑Px=0∑Py=0PBx+PAx=0PBy+PAy=0已知力:G、Pr，數(shù)據(jù)輸入時都為正值(標量),則方程中該力前應為負號;慣性力、慣性力矩均畫為正向.GPAyPAxPByPBxyxABPBy+Pay

–G=0代正值注意:1)明確已知數(shù)據(jù)中各個符號的意義,單位;2)程序中長度單位用m(與轉動慣量Js一致);3)清楚工作行程與空回行程;(根據(jù)阻力(力矩)方向判斷)4)清楚哪些構件考慮慣性力(有質量)5)起始位置:從工作行程的起點開始找原動件所處的位置.輸出格式:

I=1

1=

2=3=

4=

5=

ω2=ω3=ε2

=ε3=Pr=0(orPr=

N)P12x