基于矢量圖解法的平面六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析課程設(shè)計(jì)

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(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 目 錄目 錄1一、設(shè)計(jì)說(shuō)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(shuō)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)度 = 381.6mm，C、D兩點(diǎn)之間的實(shí)際長(zhǎng)度 =167.45mm; B、C兩點(diǎn)之間的圖上長(zhǎng)度BC=190.8mm , C

3、、D兩點(diǎn)之間的圖上長(zhǎng)度CD=83.7mm 。2.速度分析 列出方程，進(jìn)行分析，對(duì)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(kāi)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(duì)速度=57.54mm 10 =575.4mm/s。由構(gòu)件2、3之間無(wú)相對(duì)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(duì)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(guò)點(diǎn)作/CD，過(guò)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(guò)作；過(guò)點(diǎn)作，=/=30mm；過(guò)作，與的交點(diǎn)為。連，表示。為此，相對(duì)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(guò)點(diǎn)作表示，= 558.36/100mm=5.6mm ；過(guò)點(diǎn)作，過(guò)作，得交點(diǎn)。于是，得相對(duì)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(hào)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