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1、课程设计说明书 题目名称：平面六杆机构 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 班级： 学号： 一、 设计题目及原始数据二、 设计要求三、 机构运动分析与力的分析1、机构的运动分析位置分析：=。+arctan(1/2) 。=-arctan(1/2)机构封闭矢量方程式：L1+L2-L3-LAD=0实部与虚部分离得：l1cos1+l2cos2=lAD+l3cos3 l1sin1+l2sin2= l3cos3由此方程组可求得未知方位角3。当要求解3时，应将2消去，为此可先将上面两分式左端含1的项移到等式的右端，然后分别将两端平方并相加，可得l22=l32+lAD2+l12+2*
2、l3*lAD*cos3-2*l1*l3*cos(3-1)-2*l1*lAD*cos1经整理并可简化为：Asin3+Bcos3+C=0式中：A=2*l1*l3*sin1；B=2*l3*(l1*cos1-lAD)； C=l22-l12-l32-lAD2+2*l1*l4*cos1;解之可得： tan(3/2)=(A+（A2+B2-C2）)/(B-C)3=2*arctan(A-（A2+B2-C2）)/(B-C)-arctan(0.5)在求得了3之后，就可以利用上面式求得2。 2=arcsin(l3sin3-l1sin1)将式对时间t求导，可得 L1w1e(i1)+L2w2e(i2)=L3w3e(i3)
3、 将式的实部和虚部分离，得 L1w1cos1+L2w2cos2=L3w3cos3 L1w1sin1+L2w2sin2=L3w3sin3联解上两式可求得两个未知角速度w2、w3,即 W2=-w1*l1*sin(1-3)/(l2*sin(2-3) W3=-w1*l1*sin(1-2)/(l3*sin(3-2)且w1=2*n1将对时间t求导，可得il1w12*e(i1)+l22*e(i2)+il2w22*e(i2)=l33*e(i3)+il3w32*e(i3)将上式的实部和虚部分离，有l1w12*cos1+l22* sin2+l2w22* cos2=l33* sin3+l3w32* cos3-l1w
4、12* sin1+l22* cos2-l2w22* sin2=l33* cos3-l3w32* sin3联解上两式即可求得两个未知的角加速度2、3，即2=(-l1w12*cos(1-3)-l2w22*cos(2-3)+l3w32)/l3*sin(2-3)3=(l1w12*cos(1-2)-l3w32*cos(3-2)+l2w22)/l3*sin(3-2)在三角形DEF中：lAD2=lDF2+lDE2-2*lDF*lDE*cos3lDF=lDEcos3+(lAD2-lDE2sin3)即从动件的位移方程:S= lDF=lDEcos3+(lAD2-lDE2sin3)从动件的速度方程:V=-lDEsi
5、n3-lDE2*sin(2*3)_/(2* (lAD2-lDE2sin3)从动件的加速度方程：a=-lDEcos3-(lDE2*cos(2*3)*(lAD2-lDE2sin3)+lDE4*sin(2*3)2/(4*(2* (lAD2-lDE2sin3)/(lAD2-lDE2*sin32)2、机构的力的分析先对滑块5进行受力分析，由F=0可得，Pr=F45*cos4+m5*aFN=G+F45*sin4得F45=(Pr-m5*a)/ cos4在三角形DEF中，由正弦定理可得lDE/sin4=l4/ sin3=sin4=lDE* sin3/l4=4=arc(lDE* sin3/l4)再对杆4受力分析
6、，由F=0可得， F34+FI4=F54且FI4=m4*as4、F54=-F45=F34=F54-FI4=F34=-F45-m4*as4Ls4=LAD+LDE+LEs4即 Ls4=lAD+lDE*e(i3)+lEs4*e(i4)将上式对时间t分别求一次和二次导数，并经变换整理可得Vs4和as4的矢量表达式，即Vs4=-lDE*w3*sin3-lEs4*w4*sin4as4=-lDE*w32*cos3+lEs4*4*sin4+w42*lEs4*cos4对杆2、3受力分析：有MI3=J3*3l3t*F23-MI3=l3* ei(90+3)*(F23x+iF23y)-MI3=-l3*F23x* si
7、n3-l3*F23y* cos3-MI3+i(l3*F23x* cos3-l3*F23y* sin3)=0由上式的实部等于零可得-l3*F23x* sin3-l3*F23y* cos3-MI3=0 同理，得l2t*(-F23)= -l2* ei(90+2)*(F23x+iF23y)= l2*F23x* sin2+l2*F23y* cos2+i(l2*F23x* cos2+l2*F23y* sin2)=0由上式的实部等于零，可得l2*F23x* sin2+l2*F23y* cos2=0 联立、式求解，得F23x=MI3* cos2/(l3* sin2* cos3-l3* sin3* cos2)F
8、23y=MI3* sin2/(l3* sin3* cos2-l3* sin2* cos3)根据构件3上的诸力平衡条件，F=0，可得F32=-F23根据构件2上的力平衡条件，F=0，可得F32=F12对于构件1，F21=-F12=F21=F23 而M=l1t*F21=l1*ei(90+1)*(F21x+iF21y)=l1*F21x*sin1+l1*F21y*cos1+i(F21x*cos1-F21y*sin1)由上式的等式两端的实部相等可得：M=l1*F21x*sin1+l1*F21y*cos1=M=l1* F23x*sin1+l1* F23y*cos1四、 附从动件位移、速度、加速度的曲线图、
9、作用在主动件上的平衡力矩的曲线图 五、 机构运动简图六、 设计源程序位移程序：clc;cleara=0.4;b=0.2;l1=0.13; l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;lDE=0.17t=0:0.01:2*pi;for i=1:length(t); x1=t(i); A=2*l1*l3*sin(x1); B=2*l3*(l1*cos(x1)-l4); C=(l2)2-(l1)2-(l3)2-(l4)2+2*l1*l4*cos(x1); m=(A-sqrt(A2+B2-C2)/(B-C); x3=2*atan(m); s=lDE*cos(m)+sqrt(l4)2-(lDE)2*(
10、sin(m)2); q(i)=s;endplot(t,q)title(滑块位移随X1的变化曲线)速度程序：clc;cleara=0.4;b=0.2;l1=0.13; l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;lDE=0.17t=0:0.01:2*pi;for i=1:length(t); x1=t(i); A=2*l1*l3*sin(x1); B=2*l3*(l1*cos(x1)-l4); C=(l2)2-(l1)2-(l3)2-(l4)2+2*l1*l4*cos(x1); m=(A-sqrt(A2+B2-C2)/(B-C); x3=2*atan(m); s=-17/100*sin(m)-
11、289/100/(900-289*sin(m)2)(1/2)*sin(m)*cos(m); q(i)=s;endplot(t,q)title(滑块的速度随x1的变化曲线)加速度程序：待添加的隐藏文字内容3clc;cleara=0.4;b=0.2;l1=0.13; l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;lDE=0.17t=0:0.01:2*pi;for i=1:length(t); x1=t(i); A=2*l1*l3*sin(x1); B=2*l3*(l1*cos(x1)-l4); C=(l2)2-(l1)2-(l3)2-(l4)2+2*l1*l4*cos(x1); m=(A-sqrt
12、(A2+B2-C2)/(B-C); x3=2*atan(m); s=-17/100*cos(m)-83521/100/(900-289*sin(m)2)(3/2)*sin(m)2*cos(m)2-289/100/(900-289*sin(m)2)(1/2)*cos(m)2+289/100/(900-289*sin(m)2)(1/2)*sin(m)2; q(i)=s;endplot(t,q)title(滑块的加速度随x1的变化曲线)平衡力偶程序：clc;clearl1=0.13; l2=0.34;l3=0.34;l4=0.3;l5=sqrt(0.2);J3=0.03;n1=460;t=0:0.0
13、1:2*pi;for i=1:length(t); z1=t(i); A=2*l1*l3*sin(z1); B=2*l1*l3*cos(z1)-2*l3*l5; C=l22-l12-l32-l52+2*l1*l5*cos(z1); k=(A-sqrt(A2+B2-C2)/(B-C); z3=2*atan(k)-atan(0.5); z2=asin(l3*sin(z3)-l1*sin(z1); w1=2*pi*n1; w2=(-w1*l1*sin(z1-z3)/(l2*sin(z2-z3); w3=(-w1*l1*sin(z1-z2)/(l3*sin(z3-z2); a3=(l1*w12*cos
14、(z1-z2)-l3*w32*cos(z3-z2)+l2*w22)/l3*sin(z3-z2); MI3=J3*a3; F23x=MI3* cos(z2)/(l3* sin(z2)* cos(z3)-l3* sin(z3)* cos(z2); F23y=MI3* sin(z2)/(l3* sin(z3)* cos(z2)-l3* sin(z2)* cos(z3); M=l1* F23x*sin(z1)+l1* F23y*cos(z1); q(i)=M;endplot(t,q)title(构件1的平衡力偶随z1的变化曲线)七、 设计心得在这次漫长的课程设计中，学习到了很多知识和经验，比方说在遇到
15、问题该怎么去解决，怎么样通过身边的知识，材料，书籍，以及网络去解决问题，从而去达到目标，同时也深刻的意识到书本知识的重要性，因为这是一切工作开展的基础。因为这次课程设计是以小组的形式进行的，所以，不仅仅要有方法一起去发现问题，协商问题，讨论问题，并且解决问题。通过这次设计与制作，更加深刻了对书本知识的理解和认识，明白了程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 说实话，课程设计真的有点累然而，当我一
16、着手清理自己的设计成果，漫漫回味这3周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消虽然这是我刚学会走完的第一步，然而它令我感到自己成熟的许多。 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有几次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来但一想起要有耐心，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定要养成一种高度负责，认真对待的良好习惯这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练 短短三周是课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用想到这里，我真的心急了，相信这一定是我继续努力的动力。 最后，真心得感谢老师的细心教导和帮助。 七、主要参考资料1.机械原理第七版课本2.MATLAB程序编程3.理论力学课本等
