六杆压床机构_中南大学_课程设计说明书讲解

机械原理课程设计说明书设计题目：六杆机构的运动分析姓名：XXX学号：班级分组：指导老师：完成日期：目录一、原始数据-----------------------------------------------------------3二、小组点分配-------------------------------------------------------4三、连杆机构综合-----------------------------------------------------5四、运动分析-----------------------------------------------------------7五、力分析-------------------------------------------------------------13六、小组总结----------------------------------------------------------19七、课程设计个人心得与总结-------------------------------------20八、参考文献----------------------------------------------------------21一、原始数据G2=1600 NG3=1040 NG5= 840 NJs2=1.35 Kgm2 J S3=0.39 Kgm2 Prmax=11000 N设计内容连杆机构的设计及运动分析单位mm （º）mm r/min符号X1 X2 y ψ13ψ113H CE/CD EF/DE n1（顺）BS2/BC DS3/DE 数据130 70 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2二、小组点的分配1、小组成员：本小组成员由学号在班级排在前十名的同学组成，他们是：张启东（组长）、贺达、扶正夫、李岳、陈国强、吴士榕、赵增、刘潇、马慧妍、陈青健十位同学组成。

2、小组点的分配：XXX( 0o 、180o ) XX（20o、200o）XXX（40o、220o）XX（60o、240o）XXX（80o、260o）XXX（100o、280o）XX（120o、300o）XX（140o、320o）XXX（160o、340o）XXX（两个极限位置）3、所画点机构简图0o 机构简图180o机构简图三、连杆机构综合 1、求杆长已知：X 1＝70mm ，X 2＝200mm ，Y ＝310mm ，ψ13＝60°，ψ113＝120°，H ＝210mm ，CE/CD=1/2, EF/DE=1/4, BS 2/BC=1/2,DS 3/DE=1/2。

由条件可得；∠EDE '=60° ∵DE=DE '∴△DEE '等边三角形过D 作DJ ⊥EE '，交EE '于J ，交F 1F 2于H∵∠HDI=1/2∠EDE ''+∠IDE '' =60°+30°／2 =90° ∴HDJ 是一条水平线 ∴DH ⊥FF ' ∴FF '∥EE '过F '作F 'K ⊥EE ' 过E '作E 'G ⊥FF '， ∴F 'K ＝E 'G在△FKE 和△E 'GF '中， KE ＝GF '， FE=E 'F ', ∠FKE=∠E 'GF '=90° ∴△F 'KF '≌△E 'GF ' ∴KE= GF '∵EE '=EK+KE ', FF '=FG+GF '∴EE '=FF '=H ∵△DE 'E 是等边三角形∴DE=EF=H=210mm ∵EF/DE=1/4, CE/CD=1/2∴EF=DE/4=210/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*210/3=140mm 连接AD,有tan ∠ADI=X 1/Y=70/310又∵AD= mm∴在三角形△ADC 1和△ADC 2中，由余弦定理得： AC '= =383.44mm AC ''==245.42mm设计内容连杆机构的设计及运动分析单位 mm （º）mmr/min符号 X1 X2 y ψ13ψ113H CE/CD EF/DE n1 BS 2/BC DS3/DE 数据7020031060 1202101/21/4901/21/2∴AB=(AC '-AC '')/2=69.01mmBC=(AC '+AC '')/2=314.43mm∵BS 2/BC=1/2, DS 3/DE=1/2 ∴BS 2=BC/2=314.46/2=157.22mmDS 3=DE/2=210/2=105mm由上可得： AB BC BS 2 CD DE DS 3EF 69.01mm 314.42mm 157.21mm 140mm210mm 105mm 52.5mm四、运动分析1、0o 的运动速度分析 已知：n 1=90r/min ；1ω =π2601∙n rad/s = π26090∙ =9.425 rad/s 逆时针 vB= 1ω·l AB = 9.425×0.06901m/s ≈0.650 m/svC= v B + v CB大小 ? 0.65 ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC选取比例尺μv=0.005m/s/mm ，作速度多边形vC＝uv ·pc＝0.005×130.08 mm =0.650m/svCB＝uv ·bc＝0.005×4.54 mm =0.023m/sv E＝uv ·pe ＝0.005×195.12 mm =0.976m/sv F＝uv ·pf＝0.005×193.68 mm =0.968m/svFE＝uv ·ef＝0.005×6.94 mm =0.035m/sv S 2＝u v ·2ps ＝0.005×130.02 mm ＝0.650m/s vS 3＝uv ·3ps ＝0.005×97.48 mm ＝0.487m/s∴2ω＝BCCBl v ＝0.073rad/s (顺时针)ω3＝CD C l v ＝4.643rad/s (顺时针) ω4＝EFFE l v ＝0.667r ad/s (顺时针)项目νBνCνEνFvS 2ν3S1ω 2ω 3ω 4ω数值 0.650 0.650 0.976 0.968 0.6500.487 9.425 0.073 4.6430.667单位m/srad/s2、0o 的运动加速度分析a B=ω12l AB =6.130m/s 2a nCB =ω22l BC =0m/s 2 anCD=ω32l CD =3.018m/s 2a C = a nCD + a CD t=a B + a nCB +a tCB大小： ？ √ ？ √ √ ？ 方向： ？ C →D ⊥CD B →A C →B ⊥BC选取比例尺μa=0.05 m/s 2/mm,作加速度多边形图a C=u a·''c p=0.05×60.4 mm=3.02m/s2a E=u a·''e p=0.05×91.5 mm=4.53m/s2a t CB=u a·''c n C=0.05×62.2 mm=3.11 m/s2a CD t=u a·''c n d=0.05×2.07 mm=0.104m/s2a F=a E+a n EF+a t EF大小? √√ ?方向√√F→E⊥EF a F=u a·''f p=0.907 m/s2a S2=u a·'2's p=4.575m/s2a S3=u a·'3's p=2.265m/s2α2=a t CB/l CB=9.893rad/s2α3=a CD t/l CD=0.739rad/s2项目aB aC a E a F a S2a S3α2α3数值 6.130 3.020 4.530 0.858 4.575 2.265 9.8930.739 单位m/s2rad/s23、180o 的运动速度分析 已知：n 1=90r/min ；1ω =π2601∙n rad/s = π26090∙ =9.425 rad/s 逆时针 vB= 1ω·l AB = 9.425×0.06901m/s ≈0.650 m/svC= v B + v CB大小 ? 0.65 ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC选取比例尺μv=0.005m/s/mm ，作速度多边形vC＝uv ·pc＝0.005×120.97 mm =0.650m/svCB＝uv ·bc＝0.005×26.85 mm =0.605m/sv E＝uv ·pe ＝0.005×181.45mm =0.907/sv F＝uv ·pf＝0.005×182.93 mm =0.912m/svFE＝uv ·ef＝0.005×34.89 mm =0.174m/sv S 2＝u v ·2ps ＝0.005×124.91 mm ＝0.625m/s vS 3＝uv ·3ps ＝0.005×90.73 mm ＝0.454m/s∴2ω＝BCCBl v ＝0.426rad/s (顺时针) ω3＝CDC l v ＝4.321rad/s (逆时针)ω4＝EFFE l v ＝3.314r ad/s (顺时针)项目νBνCνEνFvS 2ν3S1ω 2ω 3ω 4ω数值 0.650 0.605 0.907 0.912 0.6250.454 9.425 0.426 4.3213.314单位m/srad/s4、180o 的运动加速度分析a B=ω12l AB =6.130m/s 2a nCB=ω22l BC =0.057m/s 2 anCD=ω32l CD =2.614m/s 2a C = a nCD + a CD t=a B + a nCB +a tCB大小： ？ √ ？ √ √ ？ 方向： ？ C →D ⊥CD B →A C →B ⊥BC选取比例尺μa=0.05 m/s 2/mm,作加速度多边形图a C=u a·''c p=0.05×86.15 mm=4.31m/s2a E=u a·''e p=0.05×129.23 mm=6.46m/s2a t CB=u a·''c n C=0.05×178.42 mm=8.92 m/s2a CD t=u a·''c n d=0.05×68.47 mm=3.42m/s2a F=a E+a n EF+a t EF大小? √√ ?方向√√F→E⊥EF a F=u a·''f p=6.02 m/s2a S2=u a·'2's p=2.86m/s2a S3=u a·'3's p=3.23m/s2α2=a t CB/l CB=28.37rad/s2α3=a CD t/l CD=24.43rad/s2项目aB aC a E a F a S2a S3α2α3数值 6.13 4.31 6.46 6.02 2.86 3.23 28.3724.45 单位m/s2rad/s2五、力分析一、0o机构动态静力分析G2G3G5F rmax J s2J s3方案Ⅲ1600 1040 840 11000 1.35 0.39 单位N Kg.m21．各构件的惯性力，惯性力矩：F I2=m2*a S2=G2*a S2/g=746.94 N（与a S2方向相反）F I3=m3*a S3= G3*a S3/g=240.37 N（与a S3方向相反）F I5=m5*a F=G5*a F/g=77.74 N（与a F方向相反）F r=F rmax/10=11000/10=1100NM S2=J s2*α2=13.36 N·m （逆时针）M S3=J s3*α3=0.29 N·m （顺时针）h n2= M S2/F I2=10.94/834.12 mm =17.886 mmh n3= M S3/F I3=11.95/343.73 mm =1.206 mm2．计算各运动副的反作用力(1)分析构件5和4对构件5进行力的分析，选取比例尺μF=50N/mm，作其受力图构件5力平衡：F65+F45+F I5+Fr+G5=0∴F45= 334.06NF65=65.65N对构件4进行力的分析，其受力图如右图平衡有：Ｆ34＋Ｆ54＝0∴F34=-F54=F45＝344.06N(2)对构件2受力分析杆2对B点求力矩：可得：－F I2*L I2b +F t32*L BC+M S2 =0∴F t32＝330.97N杆２对Ｃ点求力矩：可得：F t21* L BC -F I2* L I2c －M S2=0∴F t12＝415.96Ｎ（3）对构件3受力分析杆3对点C求力矩得：F43*L F43c+ F I3*L FI3c-G3*L G3c- F t D*L DC-M S3=0∴F t D＝427.5Ｎ杆３对Ｄ点求力矩：Ｇ3* L G3d+ F43*L F43d－F I3*L FI3d-F t32*L F t32d+ F n32*LF n32d+M S3=0 即：∴F n23＝296.8Ｎ（4）求力F n12，F n D（力的多边形）解得：F n12＝1896.8ＮF n D＝621.88Ｎ(5)求作用在曲柄AB上的平衡力矩MbMb=F21n*L F12130.9 N.m项目F I2F I3F I5M S2M S3M b F n D F t D 数值746.94240.3777.7413.360.29130.9621.88427.5单位N N.m N项目F n12F t12F n23F t23F34F45F56数值1896.8415.96296.8330.97344.06344.0665.65单位N二、180o机构动态静力分析G2G3G5F rmax J s2J s3方案Ⅲ1600 1040 840 11000 1.35 0.39单位N Kg.m21．各构件的惯性力，惯性力矩：F I2=m2*a S2=G2*a S2/g=466.94 N（与a S2方向相反）F I3=m3*a S3= G3*a S3/g=324.78 N（与a S3方向相反）F I5=m5*a F=G5*a F/g=516 N（与a F方向相反）F r=F rmax/10=11000/10=1100NM S2=J s2*α2=38.30 N·m （顺时针）M S3=J s3*α3=9.54 N·m （顺时针）h n2= M S2/F I2=10.94/834.12 mm =82.02 mmh n3= M S3/F I3=11.95/343.73 mm =27.83 mm2．计算各运动副的反作用力(1)分析构件5和4对构件5进行力的分析，选取比例尺μF=50N/mm，作其受力图构件5力平衡：F65+F45+F I5+Fr+G5=0∴F45= 2474.44NF65=301.56N对构件4进行力的分析，其受力图如右图平衡有：Ｆ34＋Ｆ54＝0∴F34=-F54=F45＝2474.44N(2)对构件2受力分析杆2对B点求力矩：可得：－F I2*L I2b +F t32*L BC+M S2 =0∴F t32＝385.04N杆２对Ｃ点求力矩：可得：F t21* L BC -F I2* L I2c －M S2=0∴F t12＝141.43Ｎ（3）对构件3受力分析杆3对点C求力矩得：F43*L F43c+ F I3*L FI3c-G3*L G3c- F t D*L DC-M S3=0∴F t D＝934.01Ｎ杆３对Ｄ点求力矩：Ｇ3* L G3d+ F43*L F43d－F I3*L FI3d-F t32*L F t32d+ F n32*LF n32d+M S3=0 即：∴F n23＝4965.73Ｎ（4）求力F n12，F n D（力的多边形）解得：F n12＝6836.7ＮF n D＝2234.48Ｎ(5)求作用在曲柄AB上的平衡力矩MbMb=F21*L F12130.9 N.m 428.33项目F I2F I3F I5M S2M S3M b F n D F t D 数值466.94342.7851638.309.5482.022234.5934.01单位N N.m N项目F n12F t12F n23F t23F34F45F56数值6836.7141.434965.7385.042474.44 2474.4301.56单位N六、小组总结本次课程设计是由我们的十位组员一起努力完成的，期间我们遇到了很多的困难和问题，但是我们总是能克服，比如我们作图不准，于是我们拿出了大一时期学会的CAD，用CAD来制作机构简图，CAD的使用使得我们的误差大大减少，我们的分点也是比较科学的，避免了同学在计算时滑块相距很近的问题。