六杆机构—机械原理课程设计
机械原理课程设计_课程设计教案
动图解法绘制机构给定位置的速度和加速度多边形；
3）选取位移比例尺μl、速度比例尺μv、加速度比例尺 μa和转角比例尺μφ（时间比例尺μt），绘制滑块5的位移 线图s-φ（t）、速度线图V-φ（t）和加速度线图a-φ（t）；
4）整理设计计算说明书：内容包括：原始数据和设 计要求。将机构一个运动循环中的下列各个运动参数填 入表中，并以机构的某一位置为例，说明采用相对运动 图解法求机构的速度和加速度的过程。
《机械原理课程设计》
目的：
在于进一步巩固和加深所学到的理论知识，培养 独立解决实际问题和机械系统运动方案创新设计的能 力，使学生对机构的运动学和动力学分析和设计有一 个较为完整的概念，并进一步提高其计算、制图和使 用技术资料的能力。
要求：
用1号图纸一张和2号图纸一张绘制设计图。图纸 绘制过程中必须严格按照机械制图国家标准的要求进 行绘制，最后整理出设计计算说明书一份。全部的课 程设计应在一周内完成。
q
k
mm mm mm mm mm mm mm mm
n r/min
6、设计计算步骤 1)选取机构比例尺μl、按照数据表中给定的有关参数
绘制机构运动简图。将曲柄圆周分成6等份，作为曲柄的 6个位置，其作法为：取曲柄OA与连杆AB共线时所对应 的位置作为起始位置，曲柄按照顺时针方向依次标出A1、 A2、A3、A4、A5、A6 6个位置。再根据曲柄位置画出机构 的六个位置简图；
1、方法：矢量方程图解法（相对运动图解法）。
矢量方程图解法？
同一构件上两点之间的速度关系 3 C
B
VC＝VB+VCB
2
A
大小： ? 方向： √
√? √ ⊥CB 1
机械原理课程设计之压床机构
机械原理课程设计说明书设计题目：学院：班级：设计者：学号：指导老师：目录一、机构简介与设计数据.机构简介图示为压床机构简图,其中六杆机构为主体机构;图中电动机经联轴器带动三对齿轮将转速降低,然后带动曲柄1转动,再经六杆机构使滑块5克服工作阻力rF而运动;为了减少主轴的速度波动,在曲柄轴 A 上装有大齿轮6z并起飞轮的作用;在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮,驱动油泵向连杆机构的供油;a压床机构及传动系统机构的动态静力分析已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量Js曲柄1和连杆4的重力和转动惯量略去不计,阻力线图图9—7以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果;要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩;作图部分亦画在运动分析的图样上;凸轮机构构设计已知：从动件冲程H,许用压力角α．推程角δ;,远休止角δ,回程角δ',从动件的运动规律见表9-5,凸轮与曲柄共轴;要求：按α确定凸轮机构的基本尺寸．求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径ρ;选取滚子半径r,绘制凸轮实际廓线;以上内容作在2号图纸上.设计数据设计内容连杆机构的设计及运动分析符号单位mm 度mm r/min数据I 50 140 220 60 1201501/2 1/4 100 1/2 1/2 II 60 170 260 60 1201801/2 1/4 90 1/2 1/2III 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定δG2 G3 G5N1/30 660 440 300 40001/30 1060 720 550 70001/30 1600 1040 840 11000凸轮机构设计a ΦΦΦˊS0mm 016 120 40 80 20 7518 130 38 75 20 9018 135 42 65 20 75二、压床机构的设计.传动方案设计2.1.1.基于摆杆的传动方案优点：结构紧凑,在Ｃ点处,力的方向与速度方向相同,所以传动角γ=︒,传动效果最好；满足急回90运动要求；缺点：有死点,造成运动的不确定,需要加飞轮,用惯性通过；2.1.2.六杆机构A2.1.3.六杆机构B综合分析：以上三个方案,各有千秋,为了保证传动的准确性,并且以满足要求为目的,我们选择方案三;.确定传动机构各杆的长度已知：mmhmmhmmh2203,1402,501=== ,' 360ϕ=︒,''3120ϕ=︒,1180,,2CEH mmCD==优点：能满足要求,以小的力获得很好的效果；缺点：结构过于分散：优点：结构紧凑,满足急回运动要求；缺点：机械本身不可避免的问题存在;如右图所示,为处于两个极限位置时的状态;根据已知条件可得：︒=⇒==8.122205021tan θθh h在三角形ACD 和'AC D 中用余弦公式有：由上分析计算可得各杆长度分别为：三.传动机构运动分析项目 数值单位.速度分析已知：m in /1001r n =s rad n w /467.1060100260211=⨯==ππ,逆时针； 大小 ? 0.577 ? ? √方向 CD ⊥ AB ⊥ BC ⊥ 铅垂 √EF ⊥选取比例尺mmsm u v /0105.0=,作速度多边形如图所示；由图分析得：pc u v v c ⋅=＝×=0.07484m/s bc u v v CB ⋅=＝×=0.486m/s pe u v v E ⋅=＝×=0.11224m/s pf u v v F ⋅=＝×=0.0828m/s ef u v v FE ⋅=＝×=0.05744m/s 22ps u v v s ⋅=＝×69.32mm ＝0.27728m/s33ps u v v s ⋅=＝×14.03mm ＝0.05612m/s∴2ω＝BCCBl v ＝=s 顺时针ω3＝CD C l v ＝=s 逆时针 ω4＝EFFE l v ＝=s 顺时针速度分析图：项目 数值单位.加速度分析=⋅=AB B l w a 21×=5.405m/s 2BC n BC l w a ⋅=22=×=1.059m/s 2 CD n CD l w a ⋅=23=×=0.056m/s 2EFn EF l w a ⋅=24=×=0.088m/s 2c a = a n CD + a t CD = a B + a t CB + a n CB大小： √ √ √方向： C →D ⊥CD B →A ⊥BC C →B 选取比例尺μa=m/s 2/mm,作加速度多边形图''c p u a a c ⋅==×=4.5412m/s 2''e p u a a E ⋅==×=6.8116m/s2''c b u a a tCB ⋅==×=2.452 m/s 2''c n u a a tCD ⋅==×=4.5408 m/s 2 a F= a E+ an FE+ a tFE 大小： √ √方向： √ ↑ F →E ⊥FE''f p u a a F ⋅==×=5.1768 m/s 2'2'2s p u a a s ⋅==×=4.8388m/s 2'3'3s p u a a s ⋅==×= 3.406m/s 2''f p u a a F ⋅==×= 5.1768m/s 2CB t CBl a =2α==10.986 m/s 2 逆时针t CDl a =3α==45.408 m/s 2 顺时针. 机构动态静力分析 g a G a m F s s s g 22222⋅=⋅==660×=与2s a 方向相同 g aG a m F s s g 33333⋅=⋅==440×=与3s a 方向相反gaG a m F F F g ⋅=⋅=555=300×=与F a 方向相反10max r r FF ==4000/10=400N222α⋅=s I J M =×= 顺时针 333α⋅=s I J M =×= 逆时针222g I g F M h ===9.439mm 333g I g F M h ===25.242mm 2．计算各运动副的反作用力 1分析构件5对构件5进行力的分析,选取比例尺,/10mm N u F =作其受力图 构件5力平衡： 0456555=+++R R G F g 则4545l u R F ⋅-==-10×= 4543R R -==2分析构件2、3 单独对构件2分析：杆2对C 点求力矩,可得：0222212=⋅-⋅-⋅Fg g G BC tl F l G l R 单独对构件3分析： 杆3对C 点求矩得：解得: N R t103.26563= 对杆组2、3进行分析：R43+Fg3+G3+R t 63+ Fg2+G2+R t 12+R n 12+R n63=0 大小：√ √ √ √ √ √ √ 方向：√ √ √ √ √ √ √ √ √ 选取比例尺μF=10N/mm,作其受力图则 R n 12=10×=1568N ； R n63=10×=..基于soildworks 环境下受力模拟分析：装配体环境下的各零件受力分析Soild works 为用户提供了初步的应力分析工具————simulation,利用它可以帮助用户判断目前设计的零件是否能够承受实际工作环境下的载荷,它是COMOSWorks 产品的一部分;Simulation 利用设计分析向导为用户提供了一个易用、分析的设计分析方法;向导要求用户提供用于零件分析的信息,如材料、约束和载荷,这些信息代表了零件的实际应用情况;Simulation 使用了当今最快的有限元分析方法——快速有限元算法FFE,它完全集成在windows 环境中并与soild works 软件无缝集成,被广泛应用于玩具、钟表、相机、机械制造、五金制品等设计之中;连杆受力情况Soild works中的simulation模块为我们提供了很好的零件应力分析途径,通过对构件的设置约束点与负载,我们很容易得到每个零件在所给载荷后的应力分布情况;由于不知道该零件的具体材料,所以我选用了soild works中的合金钢材料,并且在轴棒两端加载了两个负载,经过soild works simulation运算后得到上图的应力分布图,通过不同色彩所对应的应力,我们可以清楚的看到各个应力的分布情况,虽然负载与理论计算的数据有偏差,不过对于我们了解零件的应力分布已经是足够了;四、凸轮机构设计有45.00=r H,即有mm H r 778.3745.01745.00===; 取mm r 380=,取mm r r 4=; 在推程过程中：由200222cos δδπδπ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=hw a 得当δ0 =550时,且00<δ<,则有a>=0,即该过程为加速推程段, 当δ0 =550时,且δ>=, 则有a<=0,即该过程为减速推程段所以运动方程2cos 10⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=δπδh s在回程阶段,由2'0222)cos('δδπδπ⋅-=hw a 得:当δ0′=850时,且00<δ<,则有a<=0,即该过程为减速回程段, 当δ0′=850时,且δ>=, 则有a>=0,即该过程为加速回程段所以运动方程 2]cos 1['h s ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=δπδ凸轮廓线如下:五、齿轮设计.全部原始数据 .设计方法及原理考虑到负传动的重合度虽然略有增加,但是齿厚变薄,强度降低,磨损增大：正传动的重合度虽然略有降低,但是可以减小齿轮机构的尺寸,减轻齿轮的磨损程度,提高两轮的承载能力,并可以配凑中心距,所以优先考虑正传动;.设计及计算过程1、变位因数选择 ⑴求标准中心距a :;5.1222)(21mm z z m a =+=⑵选取mm a 5.127'=,由此可得啮合角;25'5.12720cos 5.122'cos 'cos :'=⇒⨯==ααααa a ⑶求变位因数21x x +之和：1044.1tan 2)'()(2121≈-⋅+=+αααinv inv z z x x ,然后在齿数组合为38,1121==z z 的齿轮封闭线上作直线1044.121=+x x ,此直线所有的点均满足变位因数之和和中心距122.5mm 的要求,所以5304.0,574.021==x x ,满足两齿根相等的要求; 2、计算几何尺寸由021>+x x 可知,该传动为正传动,其几何尺寸计算如下：a.中心距变动系数：155.1225.127)'(=-=-=m a a yb.齿顶高变动系数：1044.011044.121=-=-+=∂y x xc.齿顶高：d.齿根高:e.齿全高：f.分度圆直径：g.齿顶圆直径:h.齿根圆直径： i.基圆直径： j.节圆直径： k.顶圆压力角： l.重合度：3.131.114.32)25tan 062.29(tan 38)25tan 136.42(tan 112)'tan (tan )'tan (tan 2211>=⨯-⨯+-⨯=⋅-⋅+-⋅= πααααεa a a z z 满足重合度要求;m.分度圆齿厚：参考文献1.孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社,2001.2.崔洪斌,陈曹维.AutoCAD实践教程.北京:高等教育出版社,2011.3.邓力,高飞.soild works 2007机械建模与工程实例分析,清华大学出版社.2008.4.soildworks公司,生信实维公司.soildworks高级零件和曲面建模.机械工业出版社.2005.5.上官林建,魏峥.soildworks三维建模及实例教程,北京大学出版社.2009.。
压床机构机械原理课程设计
机械原理课程设计说明书题目：压床机构综合与传动系统设计学生姓名：学号：专业：班级：指导教师：2018年6月12日目录............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................................................................................................c:\iknow\docshare\data\cur_work\page8............................................................................................................... .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................. ..................................................................................................................1.压床机构综合与传动系统设计压床是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直、压制零件等。
压床课程设计
压床机构曲柄连杆机构一、机构简介及设计数据1．机构简介图中所示为压床机构简图。
其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力F r而运动。
为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。
二．设计内容1．连杆机构的设计及运动分析已知：中心距x 1、x 2、y,构件3的上下极限角"3ψ 3ψ'，滑块的冲程H ，比值CE/CD 、EF/DE ，各构件质心S 的位置，曲柄转速n 1。
要求：设计连杆机构，作机构的运动简图、机构1～2个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。
以上内容与后面的动态静力分析一起画在1号图纸上。
已知H=180mm ，x 1=60mm,x 2=170mm,y=260mm,ψ3´=60°, "3ψ=120°CE/CD=1/2,EF/DE=1/4.n 1=90r/min.根据几何关系可知。
DE=180mm ，CE=60mm ，DC=120mm ，EF=45mm ，AB=51mm ，BC=210mm. （1）速度：（m/s ）当构件处于起始点1时，运动简图始图所示。
构件1绕A 点作逆时针转动，其其速度方向如图所示，大小为v B =l AB ω1. v c = v B + v CB 大小： 0.336 l AB ω1 0.298 方向： ⊥CD ⊥AB ⊥BC /c Ev v =./.CD ED LL ωω⇒30.5042EC V V ==m/sV F = V E + V FE大小： ?=0.492 0.504 ?= 0.132 方向：∥导轨6 ⊥EC ⊥EF （2）加速度：(m/2s)a nc + a tc= a nB+ a tB+ a nCB+ a tCB大小：?= 0.94 2.8 4.5 0 0.467 ?方向: C→D ⊥CD B→A ⊥AB C→B ⊥BCa F = a nE + a tE+ a nFE+ a tFE大小：?=6.76 1.41 4.2 ? 2.93方向：∥导轨6 E→D ⊥ED ⊥EF F→E2．连杆机构的动态静力分析已知：各构件的重力G及其对质心轴的转动惯量Js（曲柄1和连杆4的重力和转动惯量略去不计），阻力线图以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。
压床六杆机构
《机械设计》课程设计设计题目：压床六杆机构班级：姓名：学号：指导老师：日期：前言：机械的发展程度，机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一，为了更好地运用、研究、发展机械，学习和掌握一定的机械设计基础知识是非常重要的。
机械设计课程主要介绍联接零件（包括螺栓联接、键联接等），传动零件（包括齿轮传动、蜗杆传动和带传动），轴系零件（包括轴、轴系、联轴器和离合器）。
以及其它零件的设计。
通过本课程的学习，将为进一步学习有关专业课和今后从事机械设计工作，直接服务于社会奠定良好的基础。
设计目的及要求：本课程的性质是以一般通用零件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本设计理论与方法的技术基础课程。
通过学习这些基本内容去掌握有关的设计规律和技术措施，从而具有设计其他通用零、部件和某些专用零、部件（包括教材中没有提到的以及目前尚未出现的）的能力。
课程设计中，要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书等。
通过对课程设计的编写，可以让学生领会到本课程所培养的真谛：1)有正确的设计思想并勇于创新探索；2)掌握通用零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，进而具有综合运用所学的知识，研究改进或开发新的基础件及设计简单的机械的能力；3)具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；4)掌握典型机械零件的试验方法，获得实验技能的基本训练；5)了解国家当前的有关技术经济政策，并对机械设计的新发展有所了解。
为了综合运用机械设计课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我参加了此次的机械设计课程设计。
功能原理设计：首先确定压床的机构原理及有关数据，制定一套最合适可行的基本构型和运动方案。
再查阅相关资料，通过精确的计算和运用相关应用软件（例如CAXA，Solidworks，ADAMS等造型、分析软件）进行运动模拟，对设计题目进行创新设计和运动仿真。
基本构型与运动方案确定之后就要对可能需要的零件进行设计和选取，绘制零件图、装配图等，并以二维的方式精确表达。
机械原理课程设计----压床机构
03
优点：
载荷能力强、适用范围广、可扩展性强
各优缺点分析方案
优点：
该机构能够完成压床所需要的工序，且在普通
四杆机构的基础上添加了一个固定杆件，并通
过杆件将冲头移动夫设置成不需要机架，大大
提高了机械的传动效率，机构更加稳定
缺点:
缺点：杆件
运动工程压
力角较大，
实际பைடு நூலகம்功较
小
04
各优缺点分析方案
●
柄轴上装有大齿轮6 并起飞轮的
作用。在曲柄轴的另一端装有油
泵凸轮，驱动油泵向连杆机构的
供油。
压床机构设计数据
压床机构简介
02
创新方案介绍
各方案优缺点分析
优点:该机构在设计上不存在影响机构运动的死角,机构在运转工
程中不会因为机构本身的问题而突然停下来。机构使用凸轮和连
杆机构，设计简单，维修、检测都很方便。该机构使用的连杆和
3.计算方法差异：图解法通常是通过几何关系和运动学原理进行计算，而软件进行运动
仿真分析时，可能采用了更为复杂的数值计算方法，例如有限元法、牛顿-欧拉法等。
这些计算方法的差异可能导致图解法和仿真分析得出的数据存在一定的差异。
4.模型精度：软件进行运动仿真分析时，需要建立模型来描述系统的运动规律。模型的
精度和准确性会直接影响仿真分析的结果。如果模型的参数、约束条件等设置不准确，
或者模型本身存在一定的误差，那么得出的数据与实际情况可能存在偏差。
我的收获
◂ 创新设计的能力
◂ 团队合作的能力
◂ 查阅资料的能力
◂ 短时间内解决问题的能力
◂ 自主学习的能力
后记
THANKS!
1、采用曲柄摇杆结构，制造工艺简单，
机械原理课程设计六杆机构运动分析
机械原理课程设计说明书题目六杆机构运动分析学院工程机械学院专业机械设计制造及其自动化班级机制三班设计者秦湖指导老师陈世斌2014年1月15日目录一、题目说明∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 21、题目要求∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 32、原理图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 33、原始数据∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3二、结构分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4三、运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 51、D点运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 82、构件3运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙93、构件4运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙94、点S4运动分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10四、结论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10五、心得体会∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10六、参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11一、题目说明1、题目要求此次机械原理课程设计是连杆机构综合，通过对其分析，选择合适的机构的尺寸大小，并进行下列操作：⑴对机构进行结构分析；⑵绘制滑块D的运动线图（即位移、速度和加速度线图）；⑶绘制构件3和4的运动线图（即角位移、角速度和角加速度线图）；⑷绘制S4点的运动轨迹。
2023年机械原理课程设计书
2023年机械原理课程设计书篇一：机械原理课程设计教学大纲《机械原理》教案适用班级：机本开课时间： 20 -20 学年第学期教学方式：多媒体教学附件： 1、机械原理课程设计教案2、机械原理课程教学大纲3、机械原理教学设计一览表4、机械原理教学进度表5、机械原理学习指南6、机械原理MCAI教案（单行本）7、班级情况一览表机电工程学院8月第一章绪论（1）总课次：1第二章机构的结构分析（3）第三章机构的性能分析（1）总课次：4篇二：《机械原理》教案(2)机械原理课程设计大纲课程类别：必修学时：1周课程性质：集中实践教学学分：2 适用专业：机械设计制造及其自动化执笔人： __一、基本目的与任务机械原理课程设计是工科院校学生在大学期间利用已学过的知识第一次比较全面的、具有实际内容和意义的课程设计，也是机械原理课程的一个重要的实践教学环节。
机械原理课程设计是将知识转化为能力的桥梁，其主要目的是进一步巩固和加深学生所学的理论知识，并将其系统化；培养学生综合运用所学知识独立解决实际问题的能力和初步培养学生进行创新设计的能力；使学生初步掌握机械运动方案设计，并在机构分析与综合方面受到一次比较全面的训练。
二、教学基本内容通过对某种简单机器（它的工艺动作过程比较简单）的分析，进行机械运动简图的设计，其中包括机器动能分析、工艺动作过程确定、执行机构的选择、机械运动方案的评定、机构尺度综合等。
具体内容包括：按照给定的机械总功能要求，分解成子功能进行机构的选型和组合;设计该机械系统的几种运动方案，对各运动方案进行对比和选择；对选定方案中的机构——连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构及组合机构进行分析和设计；制定机构运动循环图；画出机构运动简图。
每个学生应完成的设计工作量：1、机械运动简图、主要机构装配图一张（A1或A2图纸）2、零件工作图一至两张（A3或A4图纸）3、设计说明书一份三、教学要求1、机械总功能的分解根据所要设计的机械总功能要求，选定机械的工作原理并进行功能分解。
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一、题目：计算平面连杆机构的运动学分析 (2)二、平面连杆机构的运动分析方程 (2)三、程序流程图 (5)四、计算源程序 (6)五、计算结果数据 (12)六、运动线图及分析 (238)七、体会及建议 (337)八、参考书 (337)一、题目：计算平面连杆机构的运动学分析1，图a 所示的为一平面六杆机构。
假设已知各构件的尺寸如表1所示，原动件1以等角速度ω1=1rad/s 沿着逆时针方向回转，试求各从动杆件的角位移、角速度和角加速度以及E 点的位移、速度和加速度的变化情况。
a)表1 平面六杆机构的尺寸参数(单位:mm)二、平面连杆机构的运动分析方程1）位置分析建立封闭矢量多边形l 1+l 2= l 4+l 3 （即AB+BC=AD+DC ）l 1+l 2+ l 2’= AG+l 5+l 6 （即AB+BC+CE =AG+GF+FE ） （式1）将机构的封闭矢量方程式（1）写成在两坐标上的投影式：1*cos 12*cos 243*cos 31*sin 12*sin 23*sin 31*cos 12*cos 22'*cos(2)5*cos 56*cos 61*sin 12*sin 22'*sin(2)5*sin 56*sin 6l l l l l l l l l l xg l l l l l yg l l q q q q q q q q q q q q q q q q ü+=+ïïïï+=ïýï++-a =++ïïï++-a =++ïþ化简整理成方程左边仅含未知量项的形式，即得：2*cos 23*cos 341*cos 1(1)2*sin 23*sin 31*sin 1(2)2*cos 22'*cos(2)5*cos 56*cos 61*cos 1(3)2*sin 22'*sin(2)5*sin 56*sin 61*sin 1(4)l l l l l l l l l l l xg l l l l l yg l q q q q q q q q q q q q q q q q ü-=--=-+-a --=-+-a --=-………………………………………………………………………ïïïïïýïïïïïþ（式2）在求解（式2）中各变量时，用牛顿迭代法会比较直观，但由于牛顿迭代法不便于限制l 5，l 6的位置，在有两种位置均满足上式时，无法限定它得出题中要求的解。
故在计算时改用了复数矢量法直接求解θ2,θ3,θ5,θ6。
求2θ，3θ；（式2）中由（1）（2）消去2θ得222223412*3*4*cos 32*1*3*cos(31)2*1*4*cos 1l l l l l l l l l l q q q q =++----经整理后并可简化为*sin 3*cos 30A B C q q ++=式中：22222*1*3*sin 12*3*(1*cos 14)21342*1*4*cos 1A l lB l l lC l l l l l l q q q ==-=---+解之可得t a n (3/2))/()A B C q =?- 实际运动中03q p <<，故‘±’适当选择；3*sin 31*sin 1tan 243*cos 31*sin 1l l l l l q q q q q -=+-求5θ，6θ：先有 43*c o s 32'*c o s (23*s i n 32*s i n (2)x e l l l y e l l q q q q ü=++-a )ïïýï=+-a ïþ…………………（式3）则2222tan cos 5'55'5*sin 5'tan 65*cos 5'yg yexg xeye l ygxe l xgq q q pq q q -a =-b ==a -b=++-=+-E2）角速度分析分别将（式2）（式3）对时间取一次导数，可得2**sin 23**sin 31**sin 12**cos 23**cos 31**cos 1*(2*sin 22'*sin(2))5**sin 56**sin 61**sin 1*(2*cos 22'*cos(2))5**cos 56**cos 61**cos 1l l l l l l l l l l l l l l l l q q q q q q q q q q q q q q q q -w2+w3=w1w2-w3=-w1-w2+-a +w5+w6=w1w2+-a -w5-w6=-w1üïïïïïýïïïïïþ……………………………………………………………………………（式4）3**sin 32'*sin(2)3**cos 32'*cos(2)vex l l vey l l q q q q ü=-w 3-w 2*-a ïïýï=w 3+w 2*-a ïþ……………………………（式5）解之可得ω2,ω3,ω5,ω6，vex,vey 。
将（式4）（式5）写成矩阵形式2*s i n 23*s i n 3001*s 2*c o s 23*c o s 3001*c o s 12*s i n 22'*s i n (2)05*s i n 56*s i n 61*s i n 12*c o s 22'*c o s (2)05*c o s 56*c o s 61*c o s 1l l l l l l l l l l l l l l l l q q q q q q q q q q q q q q q q 轾轾 -w 2犏犏 犏犏 -w 3-犏犏=w 1犏犏---a w 5犏犏犏犏+-a --w 6-臌臌ùúú犏犏犏犏û……………………………………………………………………………（式6）E 点速度 2'*s i n (2)3*s i n 32'*c o s (2)3*c o s 3v e xl l v e y l l q q q q 轾轾轾--a -w 2犏犏犏=犏犏犏-a w 3臌臌臌…………（式7）采用高斯消去法可求解（式6）可解得角速度ω2,ω3,ω5,ω6;将求解结果代入（式7）可求得vex,vey 。
3）角加速度分析分别将（式2）（式3）对时间取二次导数，可得加速度关系2*sin 23*sin 30022*cos 23*cos 3002*sin 22'*sin(2)05*sin 56*sin 62*cos 22'*cos(2)05*cos 56*cos 6l l l l l l l l l l l l q q q q q q q q q q q q 轾轾-a 犏犏犏犏-a 3犏犏犏犏---a a 5犏犏犏犏+-a --a 6臌臌2**cos 23*cos 3002**sin 23*sin 300*(2*cos 22'*cos(2))05*cos 56**cos 6(2*sin 22'*sin(2))05**sin 56**sin 6l l l l l l l l l l l l q q q q q q q q q q q q 轾轾-w 2w 3*w 2犏犏犏犏-w 2w 3*w 3犏犏=-犏犏-w 2+-a w 5*w 6w 5犏犏犏犏-w 2*+-a w 5w 6w 6臌臌*1*cos 1*1*sin 1*1*cos 1*1*sin 1l l l l q q q q 轾w1犏犏w1犏+w1犏w1犏犏w1臌………………………………………………………（式8） E 点加速度222'*sin(2)3*sin 322'*cos(2)3*cos 322'*cos(2)3*cos 32'*sin(2)3*sin 33aex l l l l aey l l l l q q q q w q q q q w 轾轾轾轾轾--a -a -a 犏犏犏犏犏=-犏犏犏犏犏-a a 3-a 臌臌臌臌臌………………………………………………………………………………（式9）采用高斯消去法可求解（式8）可解得角加速度α2,α3,α5,α6；将求解结果代入（式9）可求得aex,aey 。
三、程序流程图四、计算源程序#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>#define PI 3.1415926#define N 4void Solutionangle(double [18],double ); /*矢量法求角位移*/void Solutionspeed(double [N][N],double [N],double [18],double ); /*角速度求解*/void Solutionacceleration(double [N][N],double [N][N],double [N],double [18]);/*角加速度求解*/void GaussianE(double [N][N],double [N],double [N]);/*高斯消去*/void FoundmatrixA(double [18],double [N][N]); //创建系数矩阵Avoid FoundmatrixB(double [18],double ,double [N]);//创建系数矩阵Bvoid FoundmatrixDA(double [18],double [N][N]);//创建矩阵DAvoid FoundmatrixDB(double [18],double ,double [N]);//创建矩阵DB//定义全局变量double l1=24.0,l2=105.6,l3=67.5,l4=87.5,l5=34.4,l6=25.0;double l2g=65.0,xg=153.5,yg=41.7,inang=60*PI/180,as1=1.0;//主函数void main(){int i,j;FILE *fp;double shuju[36][18];double psvalue[18],a[N][N],da[N][N],b[N],db[N],ang1;printf("Please enter the L1:");scanf("%lf",&l1);//建立文件，并制表头if((fp=fopen("shuju","w"))==NULL){printf("Cann't open this file.\n");exit(0);}fprintf(fp,"\n L1 =%lf",l1);fprintf(fp," ang2 ang3 ang5 ang6");fprintf(fp," as2 as3 as5 as6");fprintf(fp," aas2 aas3 aas5 aas6");fprintf(fp," xe ye vex vey aex aey\n");//计算数据并写入文件for(i=0;i<36;i++){ang1=i*PI/18;Solutionangle(psvalue,ang1);FoundmatrixB(psvalue,ang1,b);FoundmatrixA(psvalue,a);Solutionspeed(a,b,psvalue,ang1);FoundmatrixDA(psvalue,da);FoundmatrixDB(psvalue,ang1,db);Solutionacceleration(a,da,db,psvalue);for(j=0;j<4;j++){shuju[i][j]=psvalue[j]*180/PI;if(i>0 && ((shuju[i][j]-shuju[i-1][j])>180)) //使数据连贯{shuju[i][j]-=360;}}for(j=4;j<18;j++){shuju[i][j]=psvalue[j];}fprintf(fp,"\n");for(j=0;j<18;j++)fprintf(fp,"%12.3f",shuju[i][j]);}fclose(fp);//输出数据for(i=0;i<36;i++){ang1=i*PI/18;printf("\n输出ang1=%d时的求解\n",i*10);printf("angle angspeed angacceleration :\n");for(j=0;j<4;j++)printf("%lf\t",shuju[i][j]);printf("\n");for(j=4;j<8;j++)printf("%lf\t",shuju[i][j]);printf("\n");for(j=8;j<12;j++)printf("%lf\t",shuju[i][j]);printf("\n");for(j=12;j<18;j++)printf("%lf\t",shuju[i][j]);printf("\n");}}/*矢量法求角位移*/void Solutionangle(double value[18],double ang1){double xe,ye,A,B,C,phi,alpha,csn,ang5g,d2,d,ang2,ang3,ang5,ang6;A=2*l1*l3*sin(ang1);B=2*l3*(l1*cos(ang1)-l4);C=l2*l2-l1*l1-l3*l3-l4*l4+2*l1*l4*cos(ang1);ang3=2*atan((A+sqrt(A*A+B*B-C*C))/(B-C));if(ang3<0)//限定ang3大小{ang3=2*atan((A-sqrt(A*A+B*B-C*C))/(B-C));}ang2=asin((l3*sin(ang3)-l1*sin(ang1))/l2);xe=l4+l3*cos(ang3)+l2g*cos(ang2-inang);ye=l3*sin(ang3)+l2g*sin(ang2-inang);phi=atan2((yg-ye),(xg-xe));d2=(yg-ye)*(yg-ye)+(xg-xe)*(xg-xe);d=sqrt(d2);csn=(l5*l5+d2-l6*l6)/(2.0*l5*d);alpha=atan2(sqrt(1.0-csn*csn),csn);ang5g=phi-alpha;ang5=ang5g-PI;ang6=atan2(ye+l5*sin(ang5g)-yg,xe+l5*cos(ang5g)-xg);value[0]=ang2;value[1]=ang3;value[2]=ang5;value[3]=ang6;value[12]=xe;value[13]=ye;//限定角度大小for(int i=0;i<4;i++){while(value[i]>2*PI)value[i]-=2*PI;while(value[i]<0)value[i]+=2*PI;}}/*角速度求解*/void Solutionspeed(double a2[N][N],double b2[N],double value[18],double ang1) {double ang2,ang3;ang2=value[0];ang3=value[1];double p2[N];GaussianE(a2,b2,p2);value[4]=p2[0];value[5]=p2[1];value[6]=p2[2];value[7]=p2[3];value[14]=-l3*value[5]*sin(ang3)-l2g*value[4]*sin(ang2-inang);value[15]=l3*value[5]*cos(ang3)+l2g*value[4]*cos(ang2-inang);}/*角加速度求解*/void Solutionacceleration(double a3[N][N],double da3[N][N],double db3[N],double value[18]) {int i,j;double ang2,ang3;ang2=value[0];ang3=value[1];double bk[N]={0};double p3[N];for(i=0;i<N;i++){for(j=0;j<N;j++){bk[i]+=-da3[i][j]*value[4+j];}bk[i]+=db3[i]*as1;}GaussianE(a3,bk,p3);value[8]=p3[0];value[9]=p3[1];value[10]=p3[2];value[11]=p3[3];value[16]=-l3*value[9]*sin(ang3)-l3*value[5]*value[5]*cos(ang3)-l2g*value[8]*sin(ang2-in ang)-l2g*value[4]*value[4]*cos(ang2-inang);value[17]=l3*value[9]*cos(ang3)-l3*value[5]*value[5]*sin(ang3)+l2g*value[8]*cos(ang2-in ang)-l2g*value[4]*value[4]*sin(ang2-inang);}/*高斯消去法解矩阵方程*/void GaussianE(double a4[N][N],double b4[N],double p4[N]){int i,j,k;double a4g[N][N],b4g[N],t;for(i=0;i<N;i++)for(j=0;j<N;j++)a4g[i][j]=a4[i][j];for(i=0;i<N;i++)b4g[i]=b4[i];//施主对角线上的值竟可能大if(a4g[0][0]<a4g[1][0] && a4g[0][1]>a4g[1][1]){for(j=0;j<N;j++){t=a4g[0][j];a4g[0][j]=a4g[1][j];a4g[1][j]=t;}t=b4g[0];b4g[0]=b4g[1];b4g[1]=t;}if(a4g[2][2]<a4g[3][2] && a4g[2][3]>a4g[3][3]){for(j=0;j<N;j++){t=a4g[2][j];a4g[2][j]=a4g[3][j];a4g[3][j]=t;}t=b4g[2];b4g[2]=b4g[1];b4g[3]=t;}//初等行变换for(j=0;j<N;j++)for(i=0;i<N;i++){if(i!=j){for(k=0;k<N;k++)if(k!=j){a4g[i][k]-=a4g[i][j]/a4g[j][j]*a4g[j][k];}b4g[i]-=b4g[j]*a4g[i][j]/a4g[j][j];a4g[i][j]=0;}}for(i=0;i<N;i++)b4g[i]/=a4g[i][i];p4[0]=b4g[0];p4[1]=b4g[1];p4[2]=b4g[2];p4[3]=b4g[3];}//创建系数矩阵Avoid FoundmatrixA(double value5[18],double a5[N][N]){double ang2,ang3,ang5,ang6;ang2=value5[0];ang3=value5[1];ang5=value5[2];ang6=value5[3];a5[0][0]=-l2*sin(ang2);a5[0][1]=l3*sin(ang3);a5[1][0]=l2*cos(ang2);a5[1][1]=-l3*cos(ang3);a5[2][0]=-l2*sin(ang2)-l2g*sin(ang2-inang);a5[2][2]=l5*sin(ang5);a5[2][3]=l6*sin(ang6);a5[3][0]=l2*cos(ang2)+l2g*cos(ang2-inang);a5[3][2]=-l5*cos(ang5);a5[3][3]=-l6*cos(ang6);a5[0][2]=a5[0][3]=a5[1][2]=a5[1][3]=a5[2][1]=a5[3][1]=0;}//创建系数矩阵Bvoid FoundmatrixB(double value6[18],double ang1,double b6[N]) {b6[0]=b6[2]=l1*sin(ang1)*as1;b6[1]=b6[3]=-l1*cos(ang1)*as1;}//创建矩阵DAvoid FoundmatrixDA(double value7[18],double da7[N][N]){double ang2,ang3,ang5,ang6,as2,as3,as5,as6;ang2=value7[0];ang3=value7[1];ang5=value7[2];ang6=value7[3];as2=value7[4];as3=value7[5];as5=value7[6];as6=value7[7];da7[0][0]=-l2*as2*cos(ang2);da7[0][1]=l3*as3*cos(ang3);da7[1][0]=-l2*as2*sin(ang2);da7[1][1]=l3*as3*sin(ang3);da7[2][0]=as2*(-l2*cos(ang2)-l2g*cos(ang2-inang));da7[2][2]=as5*l5*cos(ang5);da7[2][3]=as6*l6*cos(ang6);da7[3][0]=as2*(-l2*sin(ang2)-l2g*sin(ang2-inang));da7[3][2]=as5*l5*sin(ang5);da7[3][3]=as6*l6*sin(ang6);da7[0][2]=da7[0][3]=da7[1][2]=da7[1][3]=da7[2][1]=da7[3][1]=0; }//创建矩阵DBvoid FoundmatrixDB(double value8[18],double ang1,double db8[N]) {db8[0]=db8[2]=l1*as1*cos(ang1);db8[1]=db8[3]=l1*as1*sin(ang1);}五、计算结果数据A组ang1 ang2 ang3 ang5 ang6 as2 as3 as5 as60 36.799 69.573302.463 92.665-0.434-0.434-3.708-4.96410 32.709 66.003 286.5 67.799-0.379-0.276-2.489-3.79520 29.278 64.073277.175 52.863-0.306-0.111-1.888-3.06230 26.597 63.731270.383 44.249-0.231 0.039-1.644-2.63540 24.636 64.755264.248 39.673-0.163 0.161-1.603-2.43550 23.301 66.865257.841 37.316-0.106 0.256-1.689-2.42960 22.49 69.79 250.481 35.42-0.058 0.325-1.871-2.60770 22.113 73.301241.272 31.876-0.019 0.374-2.118-2.95380 22.099 77.209228.851 23.825 0.015 0.405-2.303-3.32490 22.396 81.365212.265 8.594 0.044 0.424-2.115-3.295100 22.968 85.644193.797 -12.328 0.07 0.431-1.472-2.654110 23.79 89.946 178.11 -33.319 0.094 0.428 -0.845-1.912120 24.846 94.183167.251 -50.884 0.117 0.418-0.857 -1.56130 26.123 98.28160.521 -64.721 0.139 0.4-0.513-1.221140 27.615 102.17156.563 -75.588 0.16 0.377-0.298-0.965150 29.314105.794154.233 -84.247 0.18 0.347-0.182-0.776160 31.211109.099152.704 -91.262 0.199 0.313-0.134-0.634170 33.293112.039151.401 -97.032 0.217 0.274-0.134-0.525180 35.542114.577149.925-101.861 0.232 0.232-0.166-0.445190 37.93116.67148.01 -106.000.245 0.188 -0.22 -0.382 9 4 8200 40.431118.319145.494 -109.7 0.254 0.14-0.285-0.355210 42.996119.475142.298-113.173 0.258 0.091-0.355-0.343220 45.574120.129138.407-116.625 0.256 0.04-0.423 -0.35230 48.103 120.26 133.85-120.211 0.248-0.014-0.487-0.369240 50.51 119.848128.684 -124.01 0.232-0.069-0.545-0.391250 52.711118.867122.962-128.014 0.207-0.128-0.599-0.408260 54.609117.285116.716-132.116 0.171-0.189-0.651 -0.41270 56.095115.063109.921-136.135 0.124-0.256-0.709-0.391280 57.048112.159102.484-139.852 0.064-0.326-0.781-0.349290 57.34 108.528 94.227-143.068-0.008-0.401-0.874-0.292300 56.841104.141 84.895-145.693-0.093-0.477-0.998-0.235310 55.443 99.006 74.133-147.897-0.188-0.549-1.164-0.217320 53.084 93.203 61.308-150.504-0.284-0.608-1.426-0.346330 49.797 86.931 44.511-156.605-0.371 -0.64-2.045-1.052340 45.755 80.55 15.94-178.722-0.432-0.627-3.914-3.812350 41.281 74.575-27.282-226.975-0.455-0.558-3.977-4.898A2组ang1 aas2 aas3 aas5 aas6 xe ye ve ae0 0.232 0.833 -0.707 -7.337 170.80237.64839.712267.8140210 0.386 0.953 3.292 -1.312 172.71731.863 30.02575.0438320 0.437 0.918 3.809 1.002 172.89 27.49920.650871.3483530 0.415 0.785 3.529 1.836 171.63824.74515.544159.5983940 0.359 0.621 3.34 2.232 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