哈工大機械原理大作業(yè)一連桿20

1、Harbin Institute of Technology（一）連桿設(shè)計說明書課程名稱： 機械原理 設(shè)計題目： 連桿機構(gòu)運動分析 院 系： 機電工程學院 班 級： 1308302 設(shè) 計 者： 吉曾緯 指導教師： 趙永強 唐德威 設(shè)計時間： 2015年6月 運動分析題目：如圖所示機構(gòu)，已知機構(gòu)各構(gòu)件的尺寸為AB=150mm，=97°，BC=400mm，CD=300mm，AD=320mm，BE=100mm，EF=230mm，F(xiàn)G=400mm，構(gòu)件1的角速度為1=10rad/s,試求構(gòu)件2上點F的軌跡及構(gòu)件5上點G的位移、速度和加速度，并對計算結(jié)果進行分析。一對機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析依題意可

2、以將桿機構(gòu)看作曲柄滑塊機構(gòu)和曲柄搖桿機構(gòu)。對4機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析該機構(gòu)由原動件AB（級組），BCD（RRR級桿組）和FG（RRP級桿組）組成。二.建立以點A為原點的固定平面直角坐標系A(chǔ)-x,y,如圖所示。 三各基本桿組的運動分析數(shù)學模型（1） 原動件AB（級組）已知原動件AB的轉(zhuǎn)角1=02 原動件AB的角速度 1=10rad/s原動件AB的角加速度 1=0運動副A的位置坐標 xA=0 yA=0 A點與機架相連，即該點速度和加速度均為0。運動副A的速度 vxA=0 vyA=0運動副A的加速度 axA=0 ayA=0原動件AB長度 lAB=150mm可求出運動副B的位置坐標 xB=xA+lABcos

3、1 yB=xA+lABsin1運動副B的速度 vxB= vxA -1 lAB sin1 vyB= vyA+1 lAB cos1運動副B的加速度 axB= axA-12 lAB cos1-1lAB sin1 ayB=ayA-12 lAB sin1+1lAB cos1（2） BCD（RRR級桿組）由（1）知B點位置坐標、速度、加速度運動副D點位置坐標 xD=320mm yD=0 D點與機架相連，即該點速度和加速度均為0。運動副D的速度 vxD=0 vyD=0運動副D的加速度 axD=0 ayD=0 桿BC長 lBC=400mm 桿CD長 lC=300mm 可求得BC桿相對于X軸正方向轉(zhuǎn)角 CD桿相

4、對于x軸正方向轉(zhuǎn)角 其中A0=2lBC（xD-xB）,B0=2 lBC（yD-yB）,求導可得BC桿2、2和CD桿3、3 。則運動副C的位置坐標 xC=xB+lBCcos2 yC=xB+lBCsin2最后求導得vXc、vyC 以及axC 、ayC 。（3）構(gòu)件2上E點的運動 仍然使用（1）中的方法分析。BE為同一構(gòu)件上的兩點由（1）知B點位置坐標、速度、加速度以及構(gòu)件2的轉(zhuǎn)角、角速度和角加速度?？汕蟪鳇cE的位置坐標 xE=xB+lBEcos2 yE=xB+lBEsin2點E的速度 vxE= vxB 2 lBE sin2 vyE= vyB+2 lBE cos2點E的加速度 axE= axB-22

5、 lBE cos2-2lBE sin2 ayE=aYB-22 lBE sin2+2lBE cos（4）構(gòu)件2上F點的運動 仍然使用（1）中的方法分析。EF為同一構(gòu)件上的兩點由（3）知E點位置坐標、速度、加速度桿EF lEF=230mm由幾何關(guān)系知 桿EF與y軸夾角即桿2相對于x軸正方向夾角2運動副F的位置坐標XF=xE+lEFsin2 yF=xE-lEFcos2運動副F的速度 vxF= vxE +2 lEF cos2 vyF= vyE+2 lEFsin2運動副F的加速度axF= axE-22 lEF sin2+2lEF cos2 ayF=ayE+22 lEF cos2+2lEF sin2（5）

6、FG（RRP級桿組）由（4）知F點置坐標、速度、加速度桿FG lFG=400mm導軌DG與x軸正方向夾角5=180°-=83°由幾何關(guān)系解出桿4與x軸正方向夾角4=arcsin（A0/ lFG）+5其中A0 =（xF-xD) sin(5)-(yF-yD) cos(5)得運動副G點位置坐標 xG=xF+lFGcos(4) yG=yF+lFGsin(5)滑塊G在導軌上的位移 s=(xG-xD)/cos(5)最后求導得vXG、vyg 以及axg、ayg 。4 程序編寫1. F點軌跡線圖編程；t=0:pi/180:3; w1=10; f1=w1*t;e1=0; xA=0;yA=0;

7、vxA=0;vyA=0;axA=0;ayA=0; l1=150; xB=xA+cos(f1)*l1; yB=yA+sin(f1)*l1;vxB=vxA-w1*l1*sin(f1);vyB=vyA+w1*l1*cos(f1);axB=axA-w12*l1*cos(f1)-e1*l1*sin(f1);ayB=ayA-w12*l1*sin(f1)+e1*l1*cos(f1);xD=320; yD=0;vxD=0;vyD=0;axD=0;ayD=0;l2=400; l3=300; LBD=realsqrt(xD-xB).2+(yD-yB).2); A0=2*l2*(xD-xB);B0=2*l2*(yD

8、-yB);C0=l22+LBD.2-l32;f2=2*atan(B0+1*realsqrt(A0.2+B0.2-C0.2)./(A0+C0);xC=xB+l2*cos(f2); yC=yB+l2*sin(f2);f3=atan(yC-yD)./(xC-xD)+pi;C2=l2*cos(f2);S2=l2*sin(f2);C3=l3*cos(f3);S3=l3*sin(f3);G1=C2.*S3-C3.*S2;w2=(C3.*(vxD-vxB)+S3.*(vyD-vyB)./G1; w3=(C2.*(vxD-vxB)+S2.*(vyD-vyB)./G1; vxC=vxB-l2*w2.*sin(f

9、2); vyC=vxB+l2*w2.*cos(f2);G2=axD-axB+w2.2.*C2-w3.2.*C3;G3=ayD-ayB+w2.2.*S2-w3.2.*S3;e2=(G2.*C3+G3.*S3)./G1; e3=(G2.*C2+G3.*S2)./G1; axC=axB-l2*e2.*sin(f2)-l2*w2.2.*cos(f2); ayC=ayB+l2*e2.*cos(f2)-l2*w2.2.*sin(f2);lBE=100;xE=xB+lBE*cos(f2);yE=yB+lBE*sin(f2);vxE=vxB-lBE*w2.*sin(f2);vyE=vyB+lBE*w2.*co

10、s(f2);axE=axB-lBE*w2.2.*cos(f2)-lBE*e2.*sin(f2);ayE=ayB-lBE*w2.2.*sin(f2)+lBE*e2.*cos(f2);lEF=230;xF=xE+lEF*sin(f2); yF=yE-lEF*cos(f2);vxF=vxE+lEF*w2.*cos(f2);vyF=vyE+lEF*w2.*sin(f2);axF=axE-lEF*w2.2.*sin(f2)+lEF*e2.*cos(f2);ayF=ayE+lEF*w2.2.*cos(f2)+lEF*e2.*sin(f2);plot(xF,yF)xlabel('x')yla

11、bel('y')title('F點運動軌跡')2.G點速度、加速度、位移與時間之間的關(guān)系圖；1.1t=0:pi/180:3; w1=10; f1=w1*t;e1=0; xA=0;yA=0;vxA=0;vyA=0;axA=0;ayA=0; l1=150; xB=xA+cos(f1)*l1; yB=yA+sin(f1)*l1;vxB=vxA-w1*l1*sin(f1);vyB=vyA+w1*l1*cos(f1);axB=axA-w12*l1*cos(f1)-e1*l1*sin(f1);ayB=ayA-w12*l1*sin(f1)+e1*l1*cos(f1);xD=3

12、20; yD=0;vxD=0;vyD=0;axD=0;ayD=0;l2=400; l3=300; LBD=realsqrt(xD-xB).2+(yD-yB).2); A0=2*l2*(xD-xB);B0=2*l2*(yD-yB);C0=l22+LBD.2-l32;f2=2*atan(B0+1*realsqrt(A0.2+B0.2-C0.2)./(A0+C0);xC=xB+l2*cos(f2); yC=yB+l2*sin(f2);f3=atan(yC-yD)./(xC-xD)+pi;C2=l2*cos(f2);S2=l2*sin(f2);C3=l3*cos(f3);S3=l3*sin(f3);G

13、1=C2.*S3-C3.*S2;w2=(C3.*(vxD-vxB)+S3.*(vyD-vyB)./G1; w3=(C2.*(vxD-vxB)+S2.*(vyD-vyB)./G1; vxC=vxB-l2*w2.*sin(f2); vyC=vxB+l2*w2.*cos(f2);G2=axD-axB+w2.2.*C2-w3.2.*C3;G3=ayD-ayB+w2.2.*S2-w3.2.*S3;e2=(G2.*C3+G3.*S3)./G1; e3=(G2.*C2+G3.*S2)./G1; axC=axB-l2*e2.*sin(f2)-l2*w2.2.*cos(f2); ayC=ayB+l2*e2.*c

14、os(f2)-l2*w2.2.*sin(f2);lBE=100;xE=xB+lBE*cos(f2);yE=yB+lBE*sin(f2);vxE=vxB-lBE*w2.*sin(f2);vyE=vyB+lBE*w2.*cos(f2);axE=axB-lBE*w2.2.*cos(f2)-lBE*e2.*sin(f2);ayE=ayB-lBE*w2.2.*sin(f2)+lBE*e2.*cos(f2);lEF=230;xF=xE+lEF*sin(f2); yF=yE-lEF*cos(f2);vxF=vxE+lEF*w2.*cos(f2);vyF=vyE+lEF*w2.*sin(f2);axF=axE

15、-lEF*w2.2.*sin(f2)+lEF*e2.*cos(f2);ayF=ayE+lEF*w2.2.*cos(f2)+lEF*e2.*sin(f2);l4=400; f5=-83/180*pi; A0=(xF-xD)*sin(f5)-(yF-yD)*cos(f5);f4=asin(A0/l4)+f5; xG=xF+l4*cos(f4); yG=yF+l4*sin(f4);s=(xG-xD)/cos(f5); Q1=vxD-vxF;Q2=vyD-vyF;Q3=l4*sin(f4)*sin(f5)+l4*cos(f4)*cos(f5);w4=(-Q1*sin(f5)+Q2*cos(f5)/Q3

16、; vxG=vxF+l4*w4.*(-sin(f4);vyG=vyF+l4*w4.*cos(f4);vG=vxG*cos(f5)+vyG*sin(f5); Q4=axD-axF+l4*w4.2.*cos(f4);Q5=ayD-ayF+l4*w4.2.*sin(f4);e4=(-Q4*sin(f5)+Q5*cos(f5)/Q3; axG=axF+l4*e4.*(-sin(f4)+l4*w4.2.*(-cos(f4); ayG=axF+l4*e4.*cos(f4)+l4*w4.2.*(-sin(f4);aG=axG*cos(f5)+ayG*sin(f5); plot(t,s) xlabel(