机械原理课程设计说明书
题 目 平面六杆机构的运动分析 姓 名 林 帅 班 级 机自10-2班 学 号 22101304 指导老师 杨建华 成 绩
2012年7月4日
目 录
1. 题目说明………………………………………………………….2 2. 位置分析………………………………………………………….2 3. 速度分析………………………………………………………….3
3.1 B 3点的速度分析…………………………. …………………..3 3.2 D 5点的速度分析………………………. ……... ………. …….5
4. 加速度分析…………………………………………………….....5
4.1 B 3点的加速度分析………………………………………….......5 4.2 D5点的加速度分析……………………………………………...7
5. 数据汇总及运动曲线图…………………………………………9 6. 结论……………………………………………………………...11 7. 心得体会………………………………………………………...12
致谢
1. 题目说明
图1为一平面六杆机构，主动件1的杆长 r 1=AB =0.122 m，ϕ=95°（本人班级序号9），角速度 ω1=10 rad/s ,机架6上的 h 1=AC=0.280 m, h 2=0.164m，该题的比例尺μL =实际尺寸/图上尺寸=2。试用相对运动图解法求移动从动件5的速度V 5与加速度a 5。
图1
2. 位置分析
由图1得导杆3上B 、C 两点之间的实际长度L BC = 0.362 m ,C 、D 两点之间的实际长度 L CD =0.170 m; B 、C 两点之间的图上长度BC = 0. 296m , C 、D 两点之间的图上长度CD =0.091m 。
图上量得：S 5=3.65⨯2=7.30mm
3. 速度分析
3.1 B 3点的速度分析
据两构件上重合点之间的速度合成原理 ，得导杆3上的B 3点与滑块2上的
B 2点之间的速度方程为：
V B3 = V B2 + V B3B2
方向: ⊥ B C ⊥
B A / / C B
大小: ? ω 1 l B A
?
根据两构件上重合点之间的速度合成原理及已知条件，速度分析应由B 点开始，滑块2上的B 2点的速度为：
V B2= V B1=ω1 r1=10⨯0.122=1.22 m/s=1220 mm/s
其方向垂直于AB ，指向与ω1的转向一致。
取速度比例尺 μv =实际速度（m/s）/图上尺寸（m ）=10。取任意一点p 作为作图的起点，作pb 2⊥AB ，
由
pb 2 ⋅μv =ω1 r1
得
pb 2 =ω1 r1/μv =10⨯0.122/20=0.061m=61mm，
作pb 3⊥BC ，作b 2b 3//CD，得交点b 3，如图2所示。
图2
从图2中量取pb 3= 21 mm，b 2b 3= 58 mm。 由
pb 3⋅μv =ω3⋅L BC
得
ω3= pb3⋅μv / LBC =0.021⨯20/0.296= 1.419 rad/s,
方向为顺时针； 由
b 2b 3⋅μv = V B3B2
得
相对速度V B3B2= b2b 3⋅μv =58⨯20 = 1160 mm/s。 由构件2、3之间无相对转动，所以， ω2=ω3。
导杆3上D 3点的速度V D3=ω3 LCD =1.419⨯182 =258.0mm/s。
3.2 D 5点的速度分析
从动件5上的D 5点与导杆3的D 3点之间的速度方程为 ：
V D5 = V D3 + V D5D3
方向: 构件// 5⊥CD CD //大小: ? ω 3l C D
?
从动件5上的D 5点与导杆3的D 3点之间的速度方程为
V D5 = V D3 + V D5D3。
由
V D3=pd 3μv
得
pd 3= V D3/μv =258/20 = 12.90 mm ，
D 3点的速度矢量为pd 3，过d 3点作d 3d 5//CD ，过p 点pd 5平行于从动件5的运动方向，得交点。于是，得从动件5的速度
V 5=pd 5μv =280mm V D5D3= d 5 d 3μv =120mm/s
4. 加速度分析
4.1 B 3点的加速度分析
根据两构件重合点之间的加速度合成原理，得重合点B 2、B 3之间的加速度方程为：
n t n t k r a B3 =a B3+ a B3 = a B2 + a B2 + a B3B2 + a B3B2
方向: ? B →C ⊥BC B→A ⊥BA {V B3B2沿ω2转90 } //BC 大小: ? ωl ? ωl 0 2ω2V B3B2 ?
2
3BC
21AB
根据两构件重合点之间的加速度合成原理，得重合点B 2、B 3之间的加速度
n t n t k r
a a a a a a a 方程为B3 = B3 +B3 = B2 +B2 + B3B2 + B3B2。
其中a B2、a B3与a B3B2分别为:
n a B2=ω12r 1=102⨯0.122=12.2 m/s2=12200 mm/s2 n a B3=ω32 LBC =1.4192⨯0.296=0.5960m/s2=5960 mm/s2 k a B3B2=2ω2 VB3B2 =2⨯1.419⨯1.160=3.292 m/s2=3292mm/s2
n n k
方向为V B3B2沿ω2转90°。
取加速度比例尺μa =实际加速度（m/s2）/图上尺寸（m ）=100,取任意一点p ' 作为 作图的起点，如图3所示。
' ' ' ' n
作pb /μa = 12200 /100 = 122 mm ； 2//AB，pb 2=a B2
' ' ' ' k
作b 2/μa =3929/100=39.92 mm ； k b ⊥BC ，b 2k b =a B3B2' ' ' 过k b 作k b b 3//BC ；
' '' ' '' n 过p ' 点作pb 3//BC ，pb 3=a B3/μa =596.01/100= 5.9601 mm； '' ' ' '' ' ' ' ' ' ' ' 过b 3'' 作b 3b 3⊥pb 3，与k b b 3的交点为b 3。连pb 3，pb 3表示a B3。
为此，相对加速度
r '
= k ' b 3a B3B2⋅μa =33.8⨯100=3380 mm/s2 ；
导杆3上B 3点的切向加速度
t '' '
a B3= b 3b 3⋅μa =83.1⨯100 = 8310 mm/s2；
导杆3上B 3点的加速度
2' ' a B3= pb 3⋅μa =84⨯100 =8400 mm/s；
' ' ' =pb p ' d 33L CD /L BC =84⨯（182/296）=5165mm；
导杆3上D 3点的加速度
a D3= p ' d 3' ⋅μa =51.65⨯100=5165mm/s2。
4.2 D5点的加速度分析
重合点D 5、D 3 之间的加速度方程为：
n t k r
a D5 = a D3a a a + D3 + D5D3 + D5D3
k ' b 3' 方向: //构件5 D →C ⊥DC {V D5D3沿ω3转900} //DC 大小: ? ωl α3l DC 2ω3V D5D3
t
a B3
t
注：先求α3=，再求a D3
l BC
23DC
重合点D 5、D 3 之间的加速度方程为：
n t k r
a D5 = a D3a + D3 + a D5D3 + a D5D3。
其中a D5D3与a D3分别为：
k a D5D3=2ω3V D5D3=2⨯1.419⨯0.12=0.341 m/s 2= 341 mm/s2，
k
方向为V D5D3沿ω3转90°，如图4所示。
如图4
由
' ' ' '
a B3/ a D3= pb 3 / p d 3 = LBC /L CD
得
a D3=p ' d 3' ⋅μa =51.65⨯100=5165mm/s2；
为此， D 3点的加速度
'
= a D3/μa =51.65mm； p ' d 3
' ' ' k
过d 3点作d 3， k d 表示a D5D3
' ' k
/μa = 3.41 mm ； d 3k d = a D5D3
' ' ' ' '
过k d 点作k d ，得交点d 5。 d 5，过p ' 作p ' d 5
于是，得相对加速度
r ' '
=k d a D5D3d 5⋅μa =1.9⨯100 =190 mm/s 2 ；
从动件5的加速度
a 5=a D5= p ' d 5' ⋅μa =49⨯100=4900 mm/s 2。
从动件5的在一个周期内的位移S 5、速度V 5与加速度a 5如图5所示。
5. 数据汇总及运动曲线图
表1 设计数据汇总
10
如图5
6. 结论
a 5随φ变化先增后减再增，V 5随φ变化先增后减再增，随φ变化先减后增再减。
11
7. 心得体会
经过紧张而有辛苦的一周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗．
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，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，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这1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，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟．
最后，我要感谢我的老师们，是您不厌其烦，耐心的指导我们完成这次课程设计，是您的期望鼓励了我，我感谢老师您今天又为我增添了一幅坚硬的翅膀．今天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪
致谢
12
机械原理课程设计说明书
题 目 平面六杆机构的运动分析 姓 名 林 帅 班 级 机自10-2班 学 号 22101304 指导老师 杨建华 成 绩
2012年7月4日
目 录
1. 题目说明………………………………………………………….2 2. 位置分析………………………………………………………….2 3. 速度分析………………………………………………………….3
3.1 B 3点的速度分析…………………………. …………………..3 3.2 D 5点的速度分析………………………. ……... ………. …….5
4. 加速度分析…………………………………………………….....5
4.1 B 3点的加速度分析………………………………………….......5 4.2 D5点的加速度分析……………………………………………...7
5. 数据汇总及运动曲线图…………………………………………9 6. 结论……………………………………………………………...11 7. 心得体会………………………………………………………...12
致谢
1. 题目说明
图1为一平面六杆机构，主动件1的杆长 r 1=AB =0.122 m，ϕ=95°（本人班级序号9），角速度 ω1=10 rad/s ,机架6上的 h 1=AC=0.280 m, h 2=0.164m，该题的比例尺μL =实际尺寸/图上尺寸=2。试用相对运动图解法求移动从动件5的速度V 5与加速度a 5。
图1
2. 位置分析
由图1得导杆3上B 、C 两点之间的实际长度L BC = 0.362 m ,C 、D 两点之间的实际长度 L CD =0.170 m; B 、C 两点之间的图上长度BC = 0. 296m , C 、D 两点之间的图上长度CD =0.091m 。
图上量得：S 5=3.65⨯2=7.30mm
3. 速度分析
3.1 B 3点的速度分析
据两构件上重合点之间的速度合成原理 ，得导杆3上的B 3点与滑块2上的
B 2点之间的速度方程为：
V B3 = V B2 + V B3B2
方向: ⊥ B C ⊥
B A / / C B
大小: ? ω 1 l B A
?
根据两构件上重合点之间的速度合成原理及已知条件，速度分析应由B 点开始，滑块2上的B 2点的速度为：
V B2= V B1=ω1 r1=10⨯0.122=1.22 m/s=1220 mm/s
其方向垂直于AB ，指向与ω1的转向一致。
取速度比例尺 μv =实际速度（m/s）/图上尺寸（m ）=10。取任意一点p 作为作图的起点，作pb 2⊥AB ，
由
pb 2 ⋅μv =ω1 r1
得
pb 2 =ω1 r1/μv =10⨯0.122/20=0.061m=61mm，
作pb 3⊥BC ，作b 2b 3//CD，得交点b 3，如图2所示。
图2
从图2中量取pb 3= 21 mm，b 2b 3= 58 mm。 由
pb 3⋅μv =ω3⋅L BC
得
ω3= pb3⋅μv / LBC =0.021⨯20/0.296= 1.419 rad/s,
方向为顺时针； 由
b 2b 3⋅μv = V B3B2
得
相对速度V B3B2= b2b 3⋅μv =58⨯20 = 1160 mm/s。 由构件2、3之间无相对转动，所以， ω2=ω3。
导杆3上D 3点的速度V D3=ω3 LCD =1.419⨯182 =258.0mm/s。
3.2 D 5点的速度分析
从动件5上的D 5点与导杆3的D 3点之间的速度方程为 ：
V D5 = V D3 + V D5D3
方向: 构件// 5⊥CD CD //大小: ? ω 3l C D
?
从动件5上的D 5点与导杆3的D 3点之间的速度方程为
V D5 = V D3 + V D5D3。
由
V D3=pd 3μv
得
pd 3= V D3/μv =258/20 = 12.90 mm ，
D 3点的速度矢量为pd 3，过d 3点作d 3d 5//CD ，过p 点pd 5平行于从动件5的运动方向，得交点。于是，得从动件5的速度
V 5=pd 5μv =280mm V D5D3= d 5 d 3μv =120mm/s
4. 加速度分析
4.1 B 3点的加速度分析
根据两构件重合点之间的加速度合成原理，得重合点B 2、B 3之间的加速度方程为：
n t n t k r a B3 =a B3+ a B3 = a B2 + a B2 + a B3B2 + a B3B2
方向: ? B →C ⊥BC B→A ⊥BA {V B3B2沿ω2转90 } //BC 大小: ? ωl ? ωl 0 2ω2V B3B2 ?
2
3BC
21AB
根据两构件重合点之间的加速度合成原理，得重合点B 2、B 3之间的加速度
n t n t k r
a a a a a a a 方程为B3 = B3 +B3 = B2 +B2 + B3B2 + B3B2。
其中a B2、a B3与a B3B2分别为:
n a B2=ω12r 1=102⨯0.122=12.2 m/s2=12200 mm/s2 n a B3=ω32 LBC =1.4192⨯0.296=0.5960m/s2=5960 mm/s2 k a B3B2=2ω2 VB3B2 =2⨯1.419⨯1.160=3.292 m/s2=3292mm/s2
n n k
方向为V B3B2沿ω2转90°。
取加速度比例尺μa =实际加速度（m/s2）/图上尺寸（m ）=100,取任意一点p ' 作为 作图的起点，如图3所示。
' ' ' ' n
作pb /μa = 12200 /100 = 122 mm ； 2//AB，pb 2=a B2
' ' ' ' k
作b 2/μa =3929/100=39.92 mm ； k b ⊥BC ，b 2k b =a B3B2' ' ' 过k b 作k b b 3//BC ；
' '' ' '' n 过p ' 点作pb 3//BC ，pb 3=a B3/μa =596.01/100= 5.9601 mm； '' ' ' '' ' ' ' ' ' ' ' 过b 3'' 作b 3b 3⊥pb 3，与k b b 3的交点为b 3。连pb 3，pb 3表示a B3。
为此，相对加速度
r '
= k ' b 3a B3B2⋅μa =33.8⨯100=3380 mm/s2 ；
导杆3上B 3点的切向加速度
t '' '
a B3= b 3b 3⋅μa =83.1⨯100 = 8310 mm/s2；
导杆3上B 3点的加速度
2' ' a B3= pb 3⋅μa =84⨯100 =8400 mm/s；
' ' ' =pb p ' d 33L CD /L BC =84⨯（182/296）=5165mm；
导杆3上D 3点的加速度
a D3= p ' d 3' ⋅μa =51.65⨯100=5165mm/s2。
4.2 D5点的加速度分析
重合点D 5、D 3 之间的加速度方程为：
n t k r
a D5 = a D3a a a + D3 + D5D3 + D5D3
k ' b 3' 方向: //构件5 D →C ⊥DC {V D5D3沿ω3转900} //DC 大小: ? ωl α3l DC 2ω3V D5D3
t
a B3
t
注：先求α3=，再求a D3
l BC
23DC
重合点D 5、D 3 之间的加速度方程为：
n t k r
a D5 = a D3a + D3 + a D5D3 + a D5D3。
其中a D5D3与a D3分别为：
k a D5D3=2ω3V D5D3=2⨯1.419⨯0.12=0.341 m/s 2= 341 mm/s2，
k
方向为V D5D3沿ω3转90°，如图4所示。
如图4
由
' ' ' '
a B3/ a D3= pb 3 / p d 3 = LBC /L CD
得
a D3=p ' d 3' ⋅μa =51.65⨯100=5165mm/s2；
为此， D 3点的加速度
'
= a D3/μa =51.65mm； p ' d 3
' ' ' k
过d 3点作d 3， k d 表示a D5D3
' ' k
/μa = 3.41 mm ； d 3k d = a D5D3
' ' ' ' '
过k d 点作k d ，得交点d 5。 d 5，过p ' 作p ' d 5
于是，得相对加速度
r ' '
=k d a D5D3d 5⋅μa =1.9⨯100 =190 mm/s 2 ；
从动件5的加速度
a 5=a D5= p ' d 5' ⋅μa =49⨯100=4900 mm/s 2。
从动件5的在一个周期内的位移S 5、速度V 5与加速度a 5如图5所示。
5. 数据汇总及运动曲线图
表1 设计数据汇总
10
如图5
6. 结论
a 5随φ变化先增后减再增，V 5随φ变化先增后减再增，随φ变化先减后增再减。
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7. 心得体会
经过紧张而有辛苦的一周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗．
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，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，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这1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，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟．
最后，我要感谢我的老师们，是您不厌其烦，耐心的指导我们完成这次课程设计，是您的期望鼓励了我，我感谢老师您今天又为我增添了一幅坚硬的翅膀．今天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪
致谢
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