机械原理课程设计说明书.doc

机械原理设计说明书班 级： 机械0904班 姓 名： 王宁杰 学 号： 0806090515 指导老师： 郑志莲老师 中南大学机电工程学院二一一年六月 目录一.原始数据二.连杆机构综合三.运动分析四.受力分析五.分析图六.小结七.参考文献一.原始数据 方案连杆机构综合、运动分析及动态静力分析X1mmX2Y 3132CECDEFDEn1rpmG2NG3G5Js2Kg.m2211060260601201/21/49010607205500.64Js3H Pmax0.22107000(另外：1)构件2和构件3的质心S2、S3分别位于其中点；2）滑块工作行程向下为正，反向行程为负；）3工作阻力的方向与运动方向相反。）设计要求：一连杆综合机构：确定各杆的长度，作机构的运动简图。（至少两个位置）二运动分析和力分析1计算滑块5的SF、VF、aF2计算各运动副的反力FR12、FR23、FR34等3计算曲柄的平衡力矩Mb三画出SF-、VF、aF、Mb图（以曲柄水平位置为0位置）二、连杆机构综合作机构运动简图：三运动分析状态1：1速度分析项目LABLBCLDELEFLBS2LDS3LCD数值592641804513290120单位 mm已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 顺时针 = LAB = 9.4250.0590.56 m/s = + 大小 ? 0.56 ?方向 CD AB BC选取比例尺v =10：1，作速度多边形图 100.05=0.5m/s 100.017=0.17m/s 100.075=0.75m/s 100.075=0.75m/s100.02=0.2m/s0.17/0.264=0.644rad/s (顺时针)0.5/0.12=4.167rad/s (顺时针)0.75/0.045=16.667rad/s (逆时针) 2加速度分析：项目数值0.560.50.750.759.4250.6444.16716.667单位m/srad/saB=12LAB=9.42520.059=5.241m/s2anCB=22LBC=0.64420.264=0.11m/s2anC=32LCD=16.66720.12=33.335m/s2 aC= anC+ atC= aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺a=100：1,作加速度多边形图aC=1000.027=2.7 m/s2aE=1000.0405=4.05 m/s2atCB=1000.031=3.1 m/s2atC=1000.016=1.6 m/s2aF = aE + anFE + atFE大小： ？ ?方向： 竖直 与aC 同向 FE EFaF=1000.036=3.6 m/s2as2=1000.038=3.8m/s2as3=0.5*aE =0.54.05=2.01m/s22= atCB/LCB=3.1 /0.264=11.74 m/s23= atC/LCD=1.6/0.12=13.33 m/s2状态2：1速度分析项目LABLBCLDELEFLBS2LDS3LCD数值592641804513290120单位 mm已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 顺时针 = LAB = 9.4250.0590.56 m/s = + 大小 ? 0.56 ?方向 CD AB BC选取比例尺v =10：1，作速度多边形图 100.064=0.64m/s 100.035=0.35m/s 100.096=0.96m/s 100.095=0.95m/s100.008=0.08m/s0.35/0.264=1.326rad/s (逆时针)0.64/0.12=5.333rad/s (逆时针)0.95/0.045=21.111rad/s (逆时针) 2加速度分析：项目数值0.560.640.960.959.4251.3265.33321.111单位m/srad/saB=12LAB=9.42520.059=5.241m/s2anCB=22LBC=1.32620.264=0.464m/s2anC=32LCD=21.11120.12=53.481m/s2 aC= anC+ atC= aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺a=100：1,作加速度多边形图aC=1000.037=3.7m/s2aE=1000.054=5.4m/s2atCB=1000.088=8.8 m/s2atC=1000.013=1.3 m/s2aF = aE + anFE + atFE大小： ？ ?方向： 竖直 与aC 同向 FE EFaF=1000.005=0.5 m/s2as2=1000.009=0.9 m/s2as3=0.5*aE =0.55.4=2.7 m/s22= atCB/LCB=8.8 /0.264=33.33 m/s23= atC/LCD=1.3/0.12=10.83 m/s2四受力分析状态1：项目G2 G3G5PrmaxJs2Js3数值106072055070000.640.2单位 N kg.m21各构件的惯性力，惯性力矩FI2=m2*as2=G2*as2/g=10603.8/9.8=411.02N（与as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=7202.01/9.8=147.67N（与as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=5503.6/9.8=202.04N（与aF方向相反）Fr=Frmax/10=7000/10=700NMI2=Js2*2=0.6411.74=7.51N.m （逆时针）MI3=Js3*3=0.213.33=2.67N.m （逆时针）2计算各运动副的反作用力(1)求力F45，F65对构件5进行力的分析,作其受力图构件5力平衡：F45+F65+Pr+FI5+G5=0则F45= （Pr-FI5-G5）/cos8 =-52.55NF65= F45sin8 =-7.31N(2)1.对构件2受力分析杆2对点C求力矩得：FI2*L1 +Ft12*LBC+G2*L3+MI2=0；411.020.09+Ft120.264+10600.0046+7.51=0；解得Ft12=-187.04N杆2对B点求力矩，可得： FI2*L4+G2L2 -Ft32*LBC-MI2=0 411.020.09+10600.0046- Ft320.264-7.51=0Ft32= 130.14N 2. 对构件3受力分析由杆3对点C求力矩得：F43*L1+G3*L2+FI3*L3+Ft63*LCD+MI3=0；-52.5559.77+72029.34+147.6720.84+Ft63120+2.67=0；解得Ft63=175.53N构件3对E点求矩得：-Fn23*L6-Ft23*L5+FI3*L4+G3*L7+Ft63*LDE+MI3=0-Fn2359.09-130.1410.42+147.6762.52+72058.69+175.53180+2.67=0Fn23=1383.11N.3.求力Fn12，Fn63对杆组23进行力的分析得：F43+FI3+G3+Ft63+Fn63+ FI2+G2+Fn12+Ft12=0大小： ？ ？ 方向： 则 Fn12=1919N； Fn63=410N.状态2：项目G2 G3G5PrmaxJs2Js3数值106072055070000.640.2单位 N kg.m21各构件的惯性力，惯性力矩FI2=m2*as2=G2*as2/g=10600.9/9.8=97.35N（与as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=7202.7/9.8=198.37N（与as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=5500.5/9.8=28.06N（与aF方向相反）Fr=Frmax/10=7000/10=700NMI2=Js2*2=0.6433.33=21.33N.m （顺时针）MI3=Js3*3=0.210.83=2.17N.m （顺时针）2计算各运动副的反作用力(1)求力F45，F65对构件5进行力的分析,作其受力图构件5力平衡：F45+F65+Pr+FI5+G5=0则F45= （Pr+FI5+G5）/cos13 =1311.68NF65= F45sin13 =295.06N(2)1.对构件2受力分析杆2对点C求力矩得：-FI2*L1 +Ft12*LBC+G2*L3-MI2=0；-97.350.108+Ft120.264+10600.0046-21.33=0；解得Ft12=102.15N杆2对B点求力矩，可得： FI2*L4-G2L2+Ft32*LBC-MI2=0 97.350.108-10600.0046+Ft320.264-21.33=0Ft32= 57.03N2. 对构件3受力分析由杆3对点C求力矩得：-F43*L1+G3*L2+FI3*L3+Ft63*LCD-MI3=0；-1311.6852.48+72029.96+198.3710.75+Ft63120-2.17=0；解得Ft63=432.97N构件3对E点求矩得：-Fn23*L6+Ft23*L5+FI3*L4+G3*L7+Ft63*LDE-MI3=0-Fn2359.09+57.0329.09+198.3732.25+72089.88+432.97180-2.17=0Fn23=2550.39N.3.求力Fn12，Fn63对杆组23进行力的分析得：F43+FI3+G3+Ft63+Fn63+ FI2+G2+Fn12+Ft12=0大小： ？ ？ 方向： 则 Fn12=1040N； Fn63=-870N.(3)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb 状态1：Mb=Ft21LAB=105.15N.m （顺时针）状态2：Mb=Ft21LAB=61.51N.m （顺时针）五分析图 180 160 140120100 80 60 4020SF图SF(mm)0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360()VF(m/s)1.00.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.030 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360VF图() 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 36086420-2-4-6-8-10-12aF图()aF(m/s2) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3601601208040 0-40-80-120-160-200-240-280Mb图Mb(N.m)()六小结1.误差分析 （1）本次连杆机构综合设计数据比较繁琐，计算量较大，且计算过程中用的都是近似数据，所以造成的误差可能较大。 （2）本次设计的原始数据都是由作图法直接量取而得到，所以会造大的误差。 （3）量取的工具是普通直尺、三角板和量角器，精度较低，再加之比例尺的引入，也会造成精度误差。2.感想与收获 这次连杆机构综合设计是我的第一次大型设计工作。设计过程中也遇到了许多理论知识上无法解决的问题，也是通过我们一小组人的齐心协力和共同探讨，然后慢慢摸索来克服的。画图过程中，要先计算杆长和角度等一些尺寸，然后再通过尺规等工具来协调完成，也的确不是一件容易的事，稍有马虎就可能需要重新画，所以画图过程中我也是没少重画。计算出来了尺寸还要选取合适的比例尺，然后排版。通常为了避免重画，我都会在草稿纸上先画出草图来确定大致的形状和