機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)1

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 課題名稱： 鐵板輸送機(jī)構(gòu)指導(dǎo)老師: 小組成員：報(bào)告日期 目錄一 設(shè)計(jì)課題二 工作原理三 題目分析四 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析和選擇4.1 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析4.2 繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖4.3 運(yùn)動(dòng)方案的選擇五 輪系的分析和計(jì)算六 附加機(jī)構(gòu)（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）設(shè)計(jì) 6.1 桿長尺寸計(jì)算6.2 四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析七 剪斷機(jī)構(gòu)的分析7.1 機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算7.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析八 總結(jié)九 附錄 9.1 四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析源程序 9.2 剪斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析源程序一 設(shè)計(jì)課題一、工作原理及工藝動(dòng)作過程 將卷料展開并剪成一定長度鐵板的剪板機(jī)，可以有兩種剪斷方式。一種方式是板料勻速連續(xù)送進(jìn)，剪刀在和鐵板同步

2、（同速）前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)中剪斷鐵板，即飛剪機(jī)。另一種是將板料做定長度的間歇送進(jìn)，在板料短暫的停歇時(shí)間內(nèi)，剪刀在一定位置上將鐵板剪斷，本題要求做后一種剪斷方式的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 (1) 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為L1900或2200mm(設(shè)計(jì)時(shí)任選一種)。 (2) 每次輸送鐵板到達(dá)規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機(jī)構(gòu)將其剪斷。剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。 三、設(shè)計(jì)要求 輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，振動(dòng)和沖擊應(yīng)盡量小(即要求輸送機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的加速度曲線連續(xù)無突變)。 二 工作原理利用附加曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

3、實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。利用兩個(gè)輥輪將鐵板壓緊，依靠輥輪和鐵板間的摩擦力將鐵板從卷料上拉出并推向前進(jìn)的輸送方式，如圖：所以在主動(dòng)曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動(dòng)，系桿H變速運(yùn)動(dòng)的一周內(nèi)，齒輪4在某一時(shí)間內(nèi)總能使其角速度為零。在主動(dòng)曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，從動(dòng)齒輪4按下述規(guī)律運(yùn)動(dòng)：當(dāng)曲柄開始轉(zhuǎn)過某一角度時(shí)間內(nèi)時(shí)，齒輪4停歇不動(dòng)，以等待剪切機(jī)構(gòu)將鐵板剪斷；在主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時(shí)，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過另一角度，這時(shí)剛好將鐵板輸送到所要求的長度L。三 題目分析因?yàn)橐蠹魯喙に囁钑r(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一，故設(shè)機(jī)構(gòu)的停歇時(shí)間是鐵板輸送周期的十二分之一。即曲柄轉(zhuǎn)過30°期間內(nèi)，齒輪4停

4、歇，剪板機(jī)開始剪斷鐵板。圖示輥輪4和4將鐵板壓緊，依靠輥輪和鐵板間的摩擦力將鐵板從巻料上拉出并推向前進(jìn)做純滾動(dòng)，故每次輸送的長度L=*R4。由于ABCD四連桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，假設(shè)在主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時(shí)，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過240°。經(jīng)查閱部分型號(hào)剪板機(jī)行程次數(shù)如下所示：現(xiàn)取n=50rmin。則主動(dòng)件1的角速度w1=n/30。四 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇4.1機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析將鐵板作間歇送進(jìn)的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，可從下述兩個(gè)方面考慮機(jī)構(gòu)的選擇： (1) 如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時(shí)保持鐵板的待剪位置； (2) 如何實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，并能使鐵板停歇時(shí)運(yùn)送鐵板的構(gòu)件的速度和加速度曲線仍然連

5、續(xù)，這樣，送進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)。 大致有幾條途徑： (1) 利用構(gòu)件上一點(diǎn)在圓弧段或直線段上運(yùn)動(dòng)，在某一時(shí)間段內(nèi)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件暫時(shí)脫離運(yùn)動(dòng)鏈，使后續(xù)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)停歇；(2) 利用兩種運(yùn)動(dòng)的疊加使構(gòu)件實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)；(3)工業(yè)上常用的簡(jiǎn)單間歇機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，運(yùn)動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)， 因此可以采用組合使用的方案。 4.2 繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖因?yàn)樵摲桨钢休斔蜋C(jī)構(gòu)既能輸送鐵板又能固定鐵板，故只要協(xié)調(diào)好該輸送機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止的時(shí)間，就能使機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)配合。（題中剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。本

6、次分析中剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十二分之一）。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下： 輸送機(jī)構(gòu) 送料 停歇 送料剪切機(jī)構(gòu) 靜止 剪斷 靜止 4.3 運(yùn)動(dòng)方案的選擇方案一：要實(shí)現(xiàn)鐵板的間歇運(yùn)動(dòng)，可以利用一個(gè)簡(jiǎn)單的不完全齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)題意可知停歇的時(shí)間為運(yùn)動(dòng)周期的十分之一，因此將主動(dòng)輪設(shè)計(jì)為不完全齒輪，且鎖止圓弧的角度約為36°，假設(shè)齒輪1和齒輪2的傳動(dòng)比為1，則齒輪2 的停歇的角度亦為36度，而齒輪3的停歇角度為36/i23, 由圖可知2d1<d3,則2z1<z3,推出i23>2，因此可設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為3，并假設(shè)齒輪2的齒數(shù)為120。則齒輪3的齒數(shù)為360，此時(shí)齒輪3的停歇角度

7、為36°/3=12°，由幾何關(guān)系可導(dǎo)出，齒輪4的直徑為924.594mm，同時(shí)齒輪1和齒輪2的直徑為308.198mm.,可知齒輪的直徑太大了不易實(shí)現(xiàn)。而且在動(dòng)力性能、動(dòng)停比(運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間之比)方面很難滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)由于不完全齒輪機(jī)構(gòu)和普通齒輪機(jī)構(gòu)的區(qū)別，不僅在輪齒的分布上，而且在嚙合傳動(dòng)中，當(dāng)首齒進(jìn)入嚙合及末齒退出嚙合過程中，輪齒并非在實(shí)際嚙合線上嚙合，因而在此期間不能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)。由于從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)開始和終止時(shí)，角速度有突變，故存在剛性沖擊。對(duì)機(jī)構(gòu)有較大的磨損，故不優(yōu)先考慮此方案。方案二：運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如圖所示，2-3-4-H是一個(gè)自由度為2的差動(dòng)輪系，內(nèi)齒

8、輪4和輸送輥輪4和4一起作為輸出構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)件2或3做勻速運(yùn)動(dòng)輸入，另一構(gòu)件H作連續(xù)非勻速運(yùn)動(dòng)輸入，則總可以使構(gòu)件4在某段時(shí)間的角速度為零。該機(jī)構(gòu)采用齒輪1向齒輪2傳送勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)1通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD將變速運(yùn)動(dòng)傳輸送給系桿H，這種構(gòu)件可使4的停歇角增大。查閱相關(guān)資料，確定主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為50rmin。而一般發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500rmin，故在1上加一個(gè)減速器，使1的轉(zhuǎn)速達(dá)到要求。五 結(jié)構(gòu)分析及計(jì)算主要目的是確定差動(dòng)輪系的齒數(shù)以及齒輪1和2的齒數(shù)齒輪機(jī)構(gòu)1、2和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD。齒輪1和桿AB固結(jié)在一起，桿CD與系桿H是一個(gè)構(gòu)件。在主動(dòng)曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，從動(dòng)齒輪4

9、按下述規(guī)律運(yùn)動(dòng)：當(dāng)曲柄開始轉(zhuǎn)過1=30°時(shí)，齒輪4停歇不動(dòng)，以等待剪切機(jī)構(gòu)將鐵板剪斷；在主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時(shí)，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過240°，這時(shí)剛好將鐵板輸送到所要求的長度。且為了提高傳動(dòng)的效率，要求四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角min >,可以取 =50°。在齒輪2、3、4及系桿H組成的差動(dòng)輪系中： 則在齒輪1、2組成的定軸輪系中：故 或 上式可見：齒輪4的輸出運(yùn)動(dòng)為構(gòu)件1和系桿H的運(yùn)動(dòng)之合成。欲使主動(dòng)齒輪1從某瞬時(shí)開始轉(zhuǎn)過1=30°時(shí)構(gòu)件4能產(chǎn)生停歇，則應(yīng)令 4=0°，即滿足：此式反映了該組合機(jī)構(gòu)中四桿機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)桿之間的傳動(dòng)關(guān)系。欲使從動(dòng)

10、齒輪4能實(shí)現(xiàn)停歇，就必須設(shè)計(jì)出一個(gè)能滿足上式的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。確定齒數(shù)Z1和Z4設(shè)主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為T，將上式兩邊積分后得：今要求當(dāng)齒輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，齒輪4轉(zhuǎn)4=240°，因此：選取 Z4=90則 Z1=60確定齒數(shù)Z2和Z3假定齒輪2固定不動(dòng)，差動(dòng)輪系就變成了以系桿H為輸入構(gòu)件，中心輪4為輸出構(gòu)件的行星輪系了。則 得 確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺寸今選取 得 Z2=60°由同心條件得Z4=Z2+2 Z3得 Z3=15綜上：取Z1=60 Z2=60 Z3=15 Z4=90 六 附加機(jī)構(gòu)（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）設(shè)計(jì) 6.1 尺寸計(jì)算和驗(yàn)證(1)根據(jù)輸送周期和剪板工藝對(duì)停歇時(shí)間的要求，確定確定

11、停歇角=L/R4。(2)對(duì)圖示機(jī)構(gòu)，上述導(dǎo)出的輸送輥輪停歇條件 這就是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)條件。這是“給定兩個(gè)連架桿對(duì)應(yīng)角位移，求設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”的問題。由于未知數(shù)太多，并不能具體的解出各個(gè)桿件的尺寸?？紤]到機(jī)構(gòu)要有合適的尺寸比、合適的傳動(dòng)角和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間等附加條件，我們把它轉(zhuǎn)變成“給定兩對(duì)對(duì)應(yīng)角位移”的問題，以便能從眾多解中選出最合適的一組解。（3）確定兩連架桿的初始位置0 0 。課本P128 用機(jī)構(gòu)倒置的方法。根據(jù)要求當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過300范圍內(nèi)，齒輪4停歇。如圖，先根據(jù)給定的機(jī)架的長度d定出鉸鏈A、D的位置，選取原動(dòng)件AB的長度25mm，取AB與機(jī)架AD的初始夾角為250，然后分別讓AB依次逆

12、時(shí)針轉(zhuǎn)過兩個(gè)轉(zhuǎn)角150，定出其第二、第三位置AB2、AB3，為了求得鉸鏈C的位置，連接B2D、B3D，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將其分別繞D點(diǎn)反轉(zhuǎn)兩個(gè)-150，從而得到兩點(diǎn)B2，B3，則B1、B2,、B3,三點(diǎn)確定的圓弧的圓心即為所求鉸鏈C的位置，即可得各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架AD的長度。根據(jù)作圖法當(dāng)主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線時(shí)兩傳動(dòng)角分別為530、680，為保證傳遞性能好，最小傳動(dòng)角min50°，最小傳動(dòng)角為53°，符合要求。取得到各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架AD的尺寸為：假設(shè)機(jī)架AD=1 則有AB=0.208 BC=0.814 CD=0.53滿足桿長要求，AB是曲柄 (4)驗(yàn)證曲柄存在條件和運(yùn)動(dòng)連續(xù)性：各桿

13、長a、b、c、d均大于零，且初始角0 0 均大于零 對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來說，曲柄存在條件可知：a+db+c最小傳動(dòng)角min50°，由圖示法可得AB為最短桿，且最小傳動(dòng)角為53°故 (b2+c2-(a+b)2)/2/b/ccos130°以上桿長條件符合要求。故設(shè)計(jì)合理。6.2 四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析做出機(jī)構(gòu)的封閉矢量多邊形，如圖所示，先建立一個(gè)直角坐標(biāo)系。設(shè)構(gòu)架AB的方位角為1，角速度W1。則在這個(gè)封閉多邊形中，各矢量之和為零。即 a+b=c+d 即 aei1 +bei2=d+cei3 a cos1+bcos2=c cos3+d a sin1+bsin2

14、=c sin3 式為圖示四桿機(jī)構(gòu)的封閉矢量位置方程式。而各桿長度上面已求出，原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，即1已知，4=0，故由此方程可求出兩個(gè)未知方位角2和3。位置分析 先求出3，改寫上式得： bcos2=c cos3+d - a cos1 bsin2=c sin3- a sin1 Asin3+B cos3+C=0 式中 A=2acsin1 B=2c（acos1-d）C=b2-a2-c2-d2+2adcos1令x=tan（3 /2） 則 sin3=2x（1+x2）cos3=（1-x2）（1+x2）故式可化為（B-C）X2 -2Ax-B-C=0解得：3=2arctan(A±(A2+B2-C

15、2) ½(B-C) 2=2arctan(D±(D2+E2-F2) ½(E-F)式中：D=2absin1 E=2b（acos1-d） F= b2+a2-c2+d2-2adcos1可以根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定“±”號(hào)的選擇，b、c、d逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)取“號(hào)。速度分析：bsin2 csin3 w3 asin1 w1 =bcos2 -ccos3 w2 -acos1 w1w2=a*w1*sin(3-1)/b/sin(3-2);w3=a*w1*sin(2-1)/c/sin(3-2);（3）加速度方程-bsin2csin3 a2 - w2bcos2 w3ccos3 w2 = bc

16、os2 ccos3 a3 -w2 bsin2 w3 csin3 w3 w1acos1 + w1 w1a sin1位置變化曲線plot(x1,p(:,1),'-',x1,p(:,2),':')title('角位置');xlabel('theta1/rad');ylabel('theta2、theta3/rad');角速度變化曲線plot(x1,q(1,:),'-',x1,q(2,:),':')xlabel('W1 rad/s');ylabel('W2、W3 ra

17、d/S');title('角速度');角加速度變化曲線plot(x1,f(1,:),'-',x1,f(2,:),':')xlabel('W1 rad/s');ylabel('alpha2、alpha3 rad/S2');title('角加速度');七 剪斷機(jī)構(gòu)的分析7.1 剪斷機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 剪斷機(jī)構(gòu)由一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（1、2、3）和一個(gè)三桿滑塊機(jī)構(gòu)（3、4、5）并聯(lián)，其功能是： 曲柄1做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)搖桿3在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)，并且具有急回特性。 搖桿3與連桿4鉸接，進(jìn)而帶動(dòng)沖頭5做直線運(yùn)動(dòng)。

18、刀具的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 刀具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下剪斷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)選定L BC=LCD=L4=50mm。即構(gòu)件2,3,4的長度均為50mm。先對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行作圖分析： 圖 2假定CD桿運(yùn)動(dòng)到豎直位置時(shí)，AB桿與BC桿恰好共線，且假定此時(shí)B1C1與水平方向的夾角為30°。B1C1與B2C2分別是BC桿運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。進(jìn)而得出桿CD的擺動(dòng)角為41.4°。C2C1=35mm。計(jì)算得C2C1D=69.3°。則C2C1B1=30°+C2C1D-90°=9.3。AB1與B1C1共線，A鉸鏈的位置在直線B2C2上，現(xiàn)假設(shè)LAB =X，則有AC1=50+X。還有AB

19、2與B2C2重合，則AC2=50-X。進(jìn)而由余弦定理得：COSC2C1B1=(50+X)2+35.342-(50-X)2/2*35.34* (50+X)解得X=17mm。 即曲柄1的長度約等于17mm。則機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：圖 32現(xiàn)對(duì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析：計(jì)算得LAD=61、LAE=LAB+LBC=67mm。余弦定理求的AD與水平線的夾角為15.77。7.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析現(xiàn)以AD為基準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：f1(q2,q3)=(LBCcosq2 +LCDcosq3 )(LAD+LABcosq1 )f2(q2,q3)=(LCDsinq3 LBC sinq2 )LABsinq1 該方程組的矩陣為J： LB

20、C sinq2 -LCDsinq3J= -LBCcosq2 LCDcosq3接下來分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的加速度： f1(q2,q3)=(LBCcosq2 +LCDcosq3 )(LAD+LABcosq1 )f2(q2,q3)=(LCDsinq3 LBC sinq2 )LABsinq1對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)數(shù)得到：-2LBCSin2-3LCDSin3=-1LABSin13LCDCos3-2LBCCos2=1LABCos1 -LBCSin2 -LCDSin3 2 -LABSin1 =1 -LBCCos2 LCDCos3 3 LABCos11=2/2=rad/s分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的角加速度：再次求導(dǎo)數(shù)得到：-2LBCSin

21、2-22LBCCos2-3LCDSin3-32LCDCos3=-12LABCos13LCDCos3-32LCDSin3-2LBCCos2+22LBCSin2=-12LABSin1 -LBCSin2 -LCDSin3 2 = LCDCos3 -LBCCos23 1LABCos1 2LBCCos2 3LCDCos3 1 2-1LABSin1 -2LBCSin2 3LCDSin3 3 位置變化圖像plot(x1,p(:,1),'-',x1,p(:,2),': ')title('角位置');xlabel('theta1/rad');yla

22、bel('theta2、theta3 /rad');輸出圖像如圖：角速度圖像：plot(x1,m(1,:),'-',x1,m(2,:),':')xlabel('W1 rad/s');ylabel('W2、W3rad/S');title('角速度');角加速度圖像plot(x1,n(1,:),'-',x1,n(2,:),':')xlabel('W1 rad/s');ylabel('alpha2、alpha3 rad/S2');title(

23、'角加速度');八 總結(jié) 兩周的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，我們遇到了很多問題，也學(xué)會(huì)了如何通過一些方法去解決它。 我們花了一個(gè)星期的時(shí)間確定了課程設(shè)計(jì)的選題，這是整個(gè)設(shè)計(jì)的第一步。確定選題之后，才發(fā)現(xiàn)了最大的問題。如何實(shí)現(xiàn)鐵板輸送的功能，這讓我們犯了難?？紤]到輸送機(jī)構(gòu)由兩部分組成，第一步是輸送，第二步是實(shí)現(xiàn)剪切。分成兩部分之后，再各個(gè)拿出來分析，難度減小了很多。 確定了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之后，就是數(shù)據(jù)的計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了各個(gè)零部件和機(jī)器的最后尺寸和形狀；數(shù)據(jù)計(jì)算為機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。 課程設(shè)計(jì)也讓我們收獲了很多，我們不能生搬硬套書本上的東西。我們是要設(shè)計(jì)實(shí)際中可以運(yùn)行的機(jī)器，要考慮實(shí)際的情況

24、。團(tuán)隊(duì)的力量也是很重要的一點(diǎn)，一個(gè)人的力量總是有限的，將一個(gè)看似復(fù)雜的問題肢解化，然后各個(gè)擊破，就簡(jiǎn)單輕松多了。而且這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們這學(xué)期學(xué)習(xí)機(jī)械原理的一次很好的補(bǔ)充和檢驗(yàn)，學(xué)以致用才是硬道理。九 附錄9.1 四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析源程序根據(jù)位置方程式編制如下rrrposi.m函數(shù)：function y=rrrposi(x)%Input parameters%x(1)=theta-1%x(2)=a%x(3)=b%x(4)=c%x(5)=d%Output parameters%y(1)=theta-2%y(2)=theta-3%theta1=x(1);a=x(2);b=x(3);c=x(4);d

25、=x(5);%A=2*a*c*sin(theta1);B=2*c*(a*cos(theta1)-l4);C=b*b-a*a-c*c-d*d+2*a*d*cos(theta1);D=2*a*b*sin(theta1);E=2*b*(a*cos(theta1)-d);F=a*a+b*b-c*c+d*d-2*a*d*cos(theta1);theta2=2*atan(A-sqrt(A*A+B*B-C*C)/(B-C);theta3=2*atan(D-sqrt(D*D+E*E-F*F)/(E-F);y(1)=theta2;y(2)=theta3;再進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，運(yùn)行程序進(jìn)行運(yùn)算。這里我們?nèi)?的范圍為0

26、°360°并均分成15個(gè)元素：>> x1=linspace(0*pi/180,360*pi/180,15);x=zeros(length(x1),5);for n=1:15x(n,:)=x1(:,n) 25 97.68 63.6 120;endp=zeros(length(x1),2);for k=1:15y= rrrposi(x(k,:);p(k,:)=y;end>> pp = 1.8671 0.6722 1.7968 0.5510 1.8284 0.4440 1.9439 0.3648 2.1102 0.3143 2.2933 0.2925 2.

27、4587 0.3045 2.5716 0.3590 2.6106 0.4564 2.5796 0.5788 2.4937 0.6977 2.3636 0.7845 2.1985 0.8141 2.0184 0.77261.8671 0.6722輸出的P矩陣的第一列到第二列分別是2 、3 的值。第二步進(jìn)行速度計(jì)算：根據(jù)速度方程式編寫lili1.m函數(shù)：function y=lili1(x)%Input parameters%x(1)=theta-1%x(2)=theta-2%x(3)=theta-3%x(4)=dtheta-1%x(5)=a%x(6)=b%x(7)=c%x(8)=d%Outout

28、 parameters%y(1)=dtheta-2%y(2)=dtheta-3%theta1=x(1);theta2=x(2);theta3=x(3);dtheta1=x(4);a=x(5);b=x(6);c=x(7);d=x(8);f=-b*sin(theta2) c*sin(theta3); b*cos(theta2) -c*cos(theta3);n=a*sin(theta1) ; a*cos(theta1)*dtheta1;y=inv(f)*n;根據(jù)第一步得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，運(yùn)行程序計(jì)算各速度值。程序如下：>> x2=x1' p(:,1) p(:,2) 5*pi

29、/3*ones(15,1) 25*ones(15,1) 97.68*ones(15,1). 63.68*ones(15,1) 120*ones(15,1);q=zeros(2,15);for m=1:15y2=lili1(x2(m,:);q(:,m)=y2;end>> qq =Columns 1 through 6 -0.8972 -1.1897 -1.3280 -1.3269 -1.1801 -0.8387 -2.1136 -1.6938 -0.8446 0.3047 1.4586 2.2269 Columns 7 through 12 -0.2309 0.5878 1.2630

30、 1.4677 1.2236 0.7140 2.2293 1.3848 0.2021 -0.7448 -1.3561 -1.7487 Columns 13 through 15 0.1138 -0.4499 -0.8972 -2.0161 -2.1691 -2.1136程序運(yùn)行得到q矩陣，第一行到第二行分別是a3、a4 的值。第三步進(jìn)行加速度計(jì)算：編寫加速度計(jì)算函數(shù)rrra.m：function y=rrra(x)%Input parameters%x(1)=th1%x(2)=th2%x(3)=th3%x(4)=dth1%x(5)=dth2%x(6)=dth3%x(7)=a%x(8)=b%x(

31、9)=c%x(10)=d%y(1)=ddth2%y(2)=ddth3%theta1=x(1);theta2=x(2);theta3=x(3);dtheta1=x(4);dtheta2=x(5);dtheta3=x(6);a=x(7);b=x(8);c=x(9);d=x(10);A=-b*sin(theta2) c*sin(theta3);b*cos(theta2) -c*cos(theta3);B=-b*dtheta2*cos(theta2) c*dtheta3*cos(theta3);-b*dtheta2*sin(theta2) c*dtheta3*sin(theta3);C=dtheta2

32、;dtheta3;D=dtheta1*dtheta1*a*cos(theta1);dtheta1*dtheta1*a*sin(theta1);y=inv(A)*D-inv(A)*B*C;根據(jù)第一步和第二步輸入數(shù)據(jù)，運(yùn)行程序得到各加速度的值：>> x3=x1' p(:,1) p(:,2) 5*pi/3*ones(15,1) q(1,:)' q(2,:)' .25*ones(15,1) 97.68*ones(15,1) 63.68*ones(15,1) 120*ones(15,1) ;f=zeros(2,15);for m=1:15y3=rrra(x3(m,:)

33、;f(:,m)=y3;end>> ff = Columns 1 through 6 -3.0890 -5.8690 -6.2775 -3.8242 1.0958 6.7476 3.8145 -3.8344 -9.1594 -11.6000 -13.1771 -15.2878 Columns 7 through 12 10.0498 10.0206 9.4918 8.7164 7.3091 5.7258 -15.9227 -13.4082 -10.1446 -5.2042 1.7605 8.2632 Columns 13 through 15 3.6967 0.6339 -3.089

34、0 11.6876 10.1289 3.81459.2 剪斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析源程序位移分析：原函數(shù)：function y=cui(x)%Input parameters%x(1)=theta-1%x(2)=theta-2 guess value%x(3)=theta-3 guess value%x(4)=LAB%x(5)=LBC%x(6)=LCD%x(7)=LAD%Output parameters%y(1)=theta-2%y(2)=theta-3 %theta2=x(2);theta3=x(3);%epsilon=1.0E-6;%f=x(5)*cos(theta2)+x(6)*cos(thet

35、a3)-x(7)-x(4)*cos(x(1); x(6)*sin(theta3)-x(5)*sin(theta2)-x(4)*sin(x(1);%while norm(f)>epsilon J=-x(5)*sin(theta2) -x(6)*sin(theta3); -x(5)*cos(theta2) x(6)*cos(theta3); dth=inv(J)*(-1.0*f); theta2=theta2+dth(1); theta3=theta3+dth(2); f=x(5)*cos(theta2)+x(6)*cos(theta3)-x(7)-x(4)*cos(x(1); x(6)*s

36、in(theta3)-x(5)*sin(theta2)-x(4)*sin(x(1);norm(f);end;y(1)=theta2;y(2)=theta3;主程序：clcclearx1=linspace(0,2*pi,36);x=zeros(length(x1),7);for n=1:36x(n,:)=x1(:,n) 40*pi/180 55*pi/180 17.38 50 50 60.59;endp=zeros(length(x1),2);for k=1:36y=cui(x(k,:);p(k,:)=y;end>> pp = 0.6766 0.6766 0.6402 0.7200

37、0.6110 0.7696 0.5894 0.8245 0.5754 0.8833 0.5688 0.9447 0.5695 1.0071 0.5775 1.0686 0.5929 1.1273 0.6160 1.1810 0.6470 1.2275 0.6864 1.2643 0.7347 1.2888 0.7921 1.2982 0.8581 1.2904 0.9315 1.2640 1.0092 1.2194 1.0869 1.1589 1.1589 1.0869 1.2194 1.0092 1.2640 0.9315 1.2904 0.8581 1.2982 0.7921 1.2888

38、 0.7347 1.2643 0.6864 1.2275 0.6470 1.1810 0.6160 1.1273 0.5929 1.0686 0.5775 1.0071 0.5695 0.9447 0.5688 0.8833 0.5754 0.8245 0.5894 0.7696 0.6110 0.7200 0.64020.6766 0.6766速度分析：主函數(shù)：function y=cui2(x)%Input parameters%x(1)=theta-1%x(2)=theta-2%x(3)=theta-3%x(4)=dtheta-1%x(5)=LAB%x(6)=LBC%x(7)=LCD%x

39、(8)=LDA%Outout parameters%y(1)=dtheta-2%y(2)=dtheta-3%A=-x(6)*sin(x(2) -x(7)*sin(x(3); -x(6)*cos(x(2) x(7)*cos(x(3);B=-x(5)*sin(x(1); x(5)*cos(x(1)*x(4);y=inv(A)*B;主程序：>> x2=x1' p(:,1) p(:,2) pi*ones(36,1) 17.38*ones(36,1) 50*ones(36,1).50*ones(36,1) 60.59*ones(36,1);>> m=zeros(2,36)

40、;>> for k=1:36y2=cui2(x2(k,:);m(:,k)=y2;end>> mm = Columns 1 through 10 -0.7003 -0.5746 -0.4439 -0.3118 -0.1808 -0.0515 0.0764 0.2047 0.3357 0.4719 0.7003 0.8162 0.9174 0.9990 1.0569 1.0879 1.0889 1.0574 0.9904 0.8847 Columns 11 through 20 0.6153 0.7668 0.9246 1.0821 1.2255 1.3327 1.3753

41、 1.3268 1.1748 0.9305 0.7367 0.5435 0.3035 0.0198 -0.2970 -0.6249 -0.9305 -1.1748 -1.3268 -1.3753 Columns 21 through 30 0.6249 0.2970 -0.0198 -0.3035 -0.5435 -0.7367 -0.8847 -0.9904 -1.0574 -1.0889 -1.3327 -1.2255 -1.0821 -0.9246 -0.7668 -0.6153 -0.4719 -0.3357 -0.2047 -0.0764 Columns 31 through 36 -1.0879 -1.0569 -0.9990 -0.9174 -0.8162 -0.7003 0.0515 0.1808