曲柄滑块说明书.docx

江苏师范大学机电工程学院创新设计课程设计题 目:解析法对曲柄滑块作运动分析指导老师: 王卫辰班 级: 09机51学 号： 09295061姓 名: 李响 2013 年 1 月 18 日解析法对曲柄滑块机构作运动分析、前言曲柄滑块机构可以方便的用来达到增力、扩大行程和实现较远 的距离传动曲柄滑块机构中运动副均为低副，运动副元素间接触面 积较大，运动副元素间应力较小，承载能力较强；低副元素几何形状 简单，制造方便，能获得较高的制造精度；曲柄滑块机构可实现圆周 运动和直线往复移动等运动形式的相互转化；偏心曲柄滑块机构还可 以通过改变偏心距来得到不同的急回特性；曲柄滑块机构通过各种演 化还可以得到其他各种导杆机构等因此曲柄滑块机构在冲床、内燃 机、空压机等机械中得到了广泛的应用 二、建立曲柄滑块机构的数学模型如图1所示的偏置曲柄滑块机构，已知e=5mm，曲柄1的长度丄1=30mm、转角j 、等角速度w =30rad/s及连杆2的长度l =100mm,1 1 2要求确定连杆的转角j、角速度w和角加速度a，以及滑块的位2 2 2置乂、速度v和加速度ac c c2.1、位置分析如图所示，该机构的封闭矢量方程式为 l+l=x1 2 c分别向X轴与Y轴投影l sinj+lsinj112x=lcosj+lc112= 0 * * * *(2 - 1)2cos j * * * *(2 - 2)2即卩 -l sin j - e/ = arcsin( 1 1 ) * * * *(2 - 3)2l22.2、速度分析对式(2-1)、(2-2)求导得- l w s i n (j - j ) = v11l w c o11v = - c1s j + l1l w s i n112 w2(j1cc o s j = 02- j ) / co s j * * * * (2 - 4) 22即w = -l w cosj/l /cos j ****(2- 5)2111222.3、加速度分析对式（2-3）、（2-4）求导得- l w2cos( j -j) - l w 2 = a cos j1 1 1 2 2 2 c 2a = - [( l w 2 cos( j - j ) + l w 2) ? cos j ] * * * (2 6)c 1 1 1 2 2 2 2- l w2sin jsin j+ l a cosj-l w 2 sinj=01111222222a=(l w 2 sin j +l w 2 sin j)?l cos j****(22112222227)在某种情况下，例如计算往复式原动机惯性力的平衡时，只需知道滑块的近似加速度，这时便可以按如下如下方法来求解。

由式（2-3）得sin j = - l / l sin j = - l sin j2 1 2 1 1式中l—为曲柄与连杆的长度比，由l2cos j = 1 - sin 2 j利用牛顿二项式定理展开成级数得1 . cos j = 1 - — l2 sin2 j22这个级数收敛的很快1 .l 6 sin6 j16 1三位数字因此将cos j ? 121_ l 4 sin4 j81时，取其前两项便可准确到小数点后3sin 2 j1l2 1 - cos 2j( 「)2代入式（2-2）,经整理后得距离丸的近似值为c1 lx ? l (cos j - +c 1 1 l 42j )1—cos 4对上式对时间逐次求导，则得滑块的速度加速度的近似值为l w (sin111—sin22j )1三、Matlab 编程源代码：l w 2(cos11l cos2j )1>> x=[0:pi/50:2*pi];>> a=30;>> e=5;>> b=100;>> f1=sin(x);>> f2=asin((-a*f1-e)/100);>> c=30;>> f3=(-a)*c*cos(x)/b/cos(f2);>> f4=(a*c*c*f1+b*f3*f3*sin(f2));>> d=a/b;>> f5=a*(cos(x)+1/d-d/4+d/4*cos(2*x));>> f6=(-a)*c*(f1+d/2*sin(2*x));>> f7=(-a)*c*c*(cos(x)+d*cos(2*x));>> plot(x,f2)>> plot(x,f2); title('转角 j 2')>> plot(x,f3)>> plot(x,f3); title('角速度3 2');>> plot(x,f4)>> plot(x,f4); title('角加速度a 2');>> plot(x,f5)>> plot(x,f5); title('滑块位置 Xc');>> plot(x,f6)>> plot(x,f6); title('滑块速度 Vc');>> plot(x,f7)>> plo t(x,f7); tit le('滑块加速度 Ac');四、图像104 综合图十 I I I-4 1 1 1 1 1 1 0 12 3 4 5 6 7五、PROE软件仿真10.9S9513.9695146.9595144.9595142.9B95140.9S9514-L01O49-3„01O49-5.01049-7„01045AnalysisDefinitionl::velocity fdeg^sec)时间〔秒〕六、总结-9.01049本次设计为系统的结构与运动设计，着眼于满足运动要求和动力特性，最终完成了机构的动力简图。

通过设计，综合运用了自己所学的理论，受到了确定运动方案的初步训练，同时在设计过程中综合 运用了其他学科的知识，比如编程、Excel等计算机基础知识，锻炼 了自己利用技术资料、运算和绘图能力，以及使用计算机进行较为精 确的设计、分析的能力在选择设计方案时，要综合考虑多方面的因素，不仅要能实现 打印的功能，还要保证打印时不会产生模糊，同时，为了提高打印效 率，在工作行程外，则要求具有急回特性充分运用了曲柄滑块机构 的特性：将转动转化为移动，急回特性……，更深刻的理解了用解析 法设计四杆机构的方法分析好运动后，编写程序以及程序的调试也是很重要的一个环 节在不断的调试程序的过程中，不仅是对Matlab语言知识的一个 考验，同时也是我们在分析远动问题求解计算的一个先后顺序问题 通过程序，我们可以校核我们所设计的四杆机构是否符合要求这次课程设计侧重在弄清楚运动以及读懂子程序通过这次课 程设计学到了很多东西，现在我们对设计方面的知识还很欠缺，所以 侧重在分析运动方面，在分析运动的过程中，我学到了很多课堂上学 不到的东西，以前只是做做题而已，但是这次涉及到一个虽然没有实 物的运动分析时，仍让我学到很多。

在分析的过程中，对课本知识有 了一个更好的理解，同时也让我感受到了把课本知识运用到实际的一 个跨越同时，在这这次设计中还充分运用了excel等工具做图，这 对我们更好的运用这些软件也是很有帮助的通过这次课程设计，最终完成了说明书和两张图，颇有成就感 但是在这个过程中也让我了解到自己的很多不足，同时自己在设计方 面的知识很欠缺因此，也让我领悟到在以后的学习过程中，要锻炼 自己一种创新性的思维，而不是仅仅分析别人设计的东西同时也要 提高自己对相关软件的应用。