機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)—實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)

1）區(qū)別于《機(jī)械原理》課程教學(xué)—絕對(duì)的以教 師為中心的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。

2）以培養(yǎng)學(xué)生“獨(dú)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(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，注重能力的培養(yǎng)。 現(xiàn)學(xué)知識(shí)永遠(yuǎn)都不會(huì)是科技的前沿 能力的提高才是受用一生的財(cái)富課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)4）通過軟件的使用和編程等上機(jī)訓(xùn)練，提高學(xué)生利用現(xiàn)代手段解決工程實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)教學(xué)目的——為什么要做課程設(shè)計(jì)？ 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是使學(xué)生較全面系統(tǒng)地掌握和深化機(jī)械原理課程的基本理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生初步具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和分析能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)，特別是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)以致用！教學(xué)任務(wù)

設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)題目和指導(dǎo)教師的要求，構(gòu)思出機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的方案。分析：對(duì)上述方案(機(jī)構(gòu))進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算?？偨Y(jié)：編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：對(duì)機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度進(jìn)行分析。

目的：對(duì)位移的分析可以知道從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的行程和各構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)空間。了解從動(dòng)件的速度變化規(guī)律能否滿足工作要求，同時(shí)速度分析是加速度分析的前提。加速度分析是計(jì)算慣性力和確定機(jī)構(gòu)動(dòng)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平面機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)=機(jī)架+主動(dòng)件+從動(dòng)件組F=3×5－2×7=1F=1F=3×4－2×6=0平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平面機(jī)構(gòu)的組成原理F=3×5－2×7=1F=1F=3×2－2×3=0平面機(jī)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(jī)構(gòu)的基本桿組。基本桿組的條件：F＝3×n－2×pl=0平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析Ⅱ級(jí)桿組的形式：n=2,pl=3；RRRRRPRPRPRPPPR外運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)主動(dòng)件、機(jī)架或其他桿組。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)架+主動(dòng)件基本桿組機(jī)構(gòu)+機(jī)構(gòu)基本桿組+新機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)基本桿組+新機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析—基本桿組分析法機(jī)架+主動(dòng)件基本桿組機(jī)構(gòu)+主動(dòng)件①的運(yùn)動(dòng)參數(shù)角位置θ、角速度ω、角加速度ε已知，可求出2點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量位置p、速度v、加速度a；對(duì)于②、③桿件組成的RRR桿組，2、4兩外運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參量也已知，可求出3點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及②、③桿件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。1234②③①12342①②③Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析12θxy3φ已知：構(gòu)件的長度及運(yùn)動(dòng)參數(shù)角位置θ、角速度ω、角加速度ε，1點(diǎn)的位置。求：2點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量。解：主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分析12θxy3φ已知：構(gòu)件的長度及運(yùn)動(dòng)參數(shù)角位置θ、角速度ω、角加速度a，1點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量。求：3點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量。解：bark剛體上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)號(hào)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(hào)注意：當(dāng)單桿是主動(dòng)件時(shí)，n3=0；r2=0.0;當(dāng)單桿不是主動(dòng)件時(shí)，n2=0;r1=0.0;n1n2θn3φ已知：構(gòu)件的長度及外運(yùn)動(dòng)副的參數(shù)位置P、速度v、加速度a。求：3點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量及構(gòu)件①、②的運(yùn)動(dòng)參量。解：

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

n1n2n3k1k2r1r2裝配模式運(yùn)動(dòng)副點(diǎn)號(hào)構(gòu)件號(hào)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(shí)線(n1,n2,n3逆時(shí)針讀取)M=-1——虛線(n1,n2,n3順時(shí)針讀取)注意：n1,n2是外運(yùn)動(dòng)副，n3是內(nèi)運(yùn)動(dòng)副①位置分析已知外運(yùn)動(dòng)副N1點(diǎn)、導(dǎo)路上某一參考點(diǎn)N2點(diǎn)的位置及導(dǎo)路的位置角β，求內(nèi)運(yùn)動(dòng)副N3點(diǎn)的位置、構(gòu)件②相對(duì)參考點(diǎn)N2的滑移尺寸r2及構(gòu)件①的位置角θ1。當(dāng)∠N1N3N2>90°時(shí)，

當(dāng)∠N1N3N2<90°時(shí)RRP桿組的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)副點(diǎn)號(hào)，n2導(dǎo)路上任取的參考點(diǎn)號(hào)構(gòu)件號(hào)構(gòu)件長度要求賦值待求運(yùn)動(dòng)參數(shù)不賦值M=1——實(shí)線（）M=-1——虛線（）∠n1n3n2</2∠n1n3n2>/2

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的步驟畫出機(jī)構(gòu)簡圖，建立坐標(biāo)系，把各構(gòu)件和有關(guān)點(diǎn)編號(hào)；拆分桿組；對(duì)主動(dòng)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出與其他構(gòu)件連接點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；從與主動(dòng)件聯(lián)接的構(gòu)件開始，找出外運(yùn)動(dòng)副已知的基本桿組對(duì)其分析；若桿組中還有其他待求點(diǎn)，應(yīng)用剛體上任一點(diǎn)參數(shù)公式，求出各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。已知機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件尺寸及相關(guān)尺寸，gam1=－30°,gam2=－10°,點(diǎn)1(0.0,0.0),點(diǎn)2(0.26,0.15)，ω1=101/s12xy例：六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析求主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中滑塊的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及各構(gòu)件質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)參數(shù)(1)畫出機(jī)構(gòu)簡圖，把各構(gòu)件和有關(guān)點(diǎn)編號(hào)；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(diǎn)1(0.0,0.0),點(diǎn)2(0.26,0.15)ω1=101/s①②③④⑤⑥8(2)

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

對(duì)主動(dòng)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出與其他構(gòu)件連接點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)參數(shù)需調(diào)用的子程序1調(diào)用bark子程序求3點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③2調(diào)用rrrk子程序求構(gòu)件2、構(gòu)件3及4點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)(4)從與主動(dòng)件聯(lián)接的構(gòu)件開始，找出外運(yùn)動(dòng)副已知的基本桿組對(duì)其分析13①9652④⑤⑥2427853②③(5)若桿組中還有其他待求點(diǎn)，應(yīng)用剛體上任一點(diǎn)參數(shù)公式，求出各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)3調(diào)用bark子程序三次，求7、5、8點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③4調(diào)用rrpk子程序求構(gòu)件4、構(gòu)件5及6點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③5調(diào)用bark子程序求9點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)13①9652④⑤⑥2427853②③虛擬變量n1n2n3kr1r2gam

twepvpap實(shí)

值1301r130.00.0twepvpapn1n2θn3φ1)調(diào)用BARK函數(shù)，求3點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)13①(3)按順序調(diào)用子程序包中的函數(shù)并對(duì)形參賦值虛擬變量mn1n2n3k1k2r1r2

twepvpap實(shí)值132423r34r24twepvpapn1n2n3k1k2r1r22)調(diào)用rrrk函數(shù)，求構(gòu)件2、3及點(diǎn)4的運(yùn)動(dòng)參數(shù)2427853②③虛擬變量n1n2n3kr1r2gam

twepvpap實(shí)

值實(shí)

值實(shí)

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

n1

n2

n3

k1

k2

k3

r1

r2

vr2ar2twepvpap實(shí)

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

twepvpap實(shí)

值50940.0r590.0twepvpap5)調(diào)用bark函數(shù)，求9點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)主程序(TRY_1.C)ADAMS分析結(jié)果9652④⑤⑥12θ3φ

機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法作用在機(jī)械上的力驅(qū)動(dòng)力：動(dòng)力機(jī)施于機(jī)構(gòu)主動(dòng)件上的力是做正功的力（輸入功）阻力：做負(fù)功的力有效阻力(生產(chǎn)阻力)：機(jī)器所完成的工藝動(dòng)作所要克服的力（輸出功）有害阻力：主要是運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力重力：作用在構(gòu)件的重心，一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中重力的功為零慣性力：由于構(gòu)件的變速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。對(duì)于整個(gè)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副反力是內(nèi)力，對(duì)于一個(gè)構(gòu)件，運(yùn)動(dòng)副反力是外力。運(yùn)動(dòng)副反力:切向反力（即摩擦力)法向反力機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法目的確定運(yùn)動(dòng)副反力

求平衡力假定在主動(dòng)件等速回轉(zhuǎn)情況下，作用在主動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力或從動(dòng)件上的生產(chǎn)阻力方法——?jiǎng)討B(tài)靜力分析根據(jù)達(dá)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(jī)構(gòu)及各構(gòu)件被認(rèn)為處于平衡狀態(tài)，于是可用靜力學(xué)方法進(jìn)行力分析，稱為動(dòng)態(tài)靜力分析。每個(gè)構(gòu)件的靜力平衡方程有三個(gè)n個(gè)構(gòu)件用Pl個(gè)低副和Ph個(gè)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(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析的基本原理?xiàng)U組的靜定條件：桿組所能列出來的獨(dú)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(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析的步驟將機(jī)構(gòu)按主動(dòng)件及桿組進(jìn)行分解從主動(dòng)件開始進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析計(jì)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(duì)各桿組進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析，求出各運(yùn)動(dòng)副反力對(duì)平衡力作用的構(gòu)件進(jìn)行分析，求出平衡力Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)副反力1234512F4xF5yF5xR2yR2xR3yR3xR1yR1xF4yT1T21)整個(gè)桿組平衡，對(duì)1點(diǎn)取矩2)構(gòu)件2平衡，對(duì)3點(diǎn)取矩得到兩個(gè)關(guān)于R2x,R2y的方程3)對(duì)整個(gè)桿組列力平衡方程，得到R1x，R1y4)對(duì)構(gòu)件2列力平衡方程，得到R3x，R3y整個(gè)桿組平衡，對(duì)1點(diǎn)取矩：構(gòu)件2平衡對(duì)3點(diǎn)取矩：令解得整個(gè)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(yùn)動(dòng)副點(diǎn)號(hào)構(gòu)件質(zhì)心點(diǎn)號(hào)外力作用點(diǎn)號(hào)構(gòu)件號(hào)不賦值運(yùn)動(dòng)副反力：fr平衡力矩：tb主動(dòng)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(yùn)動(dòng)副點(diǎn)號(hào)構(gòu)件質(zhì)心點(diǎn)號(hào)外力作用點(diǎn)號(hào)工藝阻力作用點(diǎn)號(hào)構(gòu)件號(hào)不賦值n1,n2,n3順序一定與運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)副點(diǎn)號(hào)構(gòu)件質(zhì)心點(diǎn)號(hào)外力作用點(diǎn)號(hào)工藝阻力作用點(diǎn)號(hào)構(gòu)件號(hào)不賦值移動(dòng)副反力作用點(diǎn)號(hào)運(yùn)動(dòng)副點(diǎn)號(hào)六桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析例工藝阻力為水平方向，作用于6點(diǎn)，滑塊向右移動(dòng)時(shí)其值為－5000N，向左移動(dòng)時(shí)其值為零。2xy137596①②③④⑤⑥8需調(diào)用的子程序1調(diào)用rrpf子程序求5點(diǎn)，6點(diǎn)和移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)副反力3調(diào)用barf子程序求1點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)副反力及平衡力矩2調(diào)用rrrf子程序求2點(diǎn)、3點(diǎn)及4點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)副反力13①2427853②③9652④⑤⑥從外力已知的桿組開始，依次對(duì)各桿組進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析，求出各運(yùn)動(dòng)副反力對(duì)平衡力作用的構(gòu)件進(jìn)行分析，求出平衡力實(shí)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(shí)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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實(shí)

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(shè)書P63成績評(píng)定成績等級(jí)：優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定方法主要平時(shí)表現(xiàn)（60%）注重過程上機(jī)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(shí)間：6-7周地點(diǎn)：機(jī)電館230上機(jī)要求：不打游戲、不上網(wǎng)聊天遵守紀(jì)律（上課時(shí)間，保證清潔…）可以問老師、同學(xué)，不能拷貝。重點(diǎn)強(qiáng)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(duì)應(yīng)：形m

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