哈工大机械原理大作业一连杆_20

1、Harbin Institute of Technology（一）连杆设计说明书课程名称：机械原理设计题目：连杆机构运动分析院系：机电工程学院班级：1308302设计者：吉曾纬指导教师：赵永强唐德威设计时间：2015年6月运动分析题目：如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=150mmB=97 ,BC=400mmCD=300m mAD=320m mBE=100m mEF=230m mFG=400m m 构件 1 的角速度为 1=10rad/s, 试求构件2上点F的轨迹及构件5上点G的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分 析。对4机构进行结构分析.建立以点A为原点的固定平面直角坐标系 A-x

2、,y,如图所示一.对机构进行结构分析依题意可以将杆机构看作曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构。该机构由原动件AB（I级组），BCD（RRRI级杆组）和FG （RRPI级杆组）组成。三.各基本杆组的运动分析数学模型(1)原动件AB(I级组)已知原动件AB的转角少尸02几原动件AB的角速度 i=10rad/s原动件AB的角加速度a 1=0运动副A的位置坐标xa=0 y a=0A点与机架相连，即该点速度和加速度均为00运动副A的速度VxA=0 V yA=0运动副A的加速度axA=0 a yA=0原动件AB长度lab=150mm可求出运动副B的位置坐标xb=Xa+1 abcos 巾 iyB=x+l ABsin

3、 巾 1运动副B的速度VxB= V xA - CD 1 l AB sin 3 1 V yB= V yA+ 1 l AB COS 3 1运动副B的加速度axB= axA- 12l AB COS 巾1-a 1lAB Sin巾 1ayB=ayA- 12l AB Sin 巾 1+a 11AB COS 巾 12 2） BCD （RRRI 级杆组）由（1）知B点位置坐标、速度、加速度 运动副D点位置坐标D=320mm y=0D点与机架相连，即该点速度和加速度均为 00 运动副D的速度V运动副D的加速度xD=0 V yD=0杆BC长 杆CD长_2 _ 2 _ 2B0A0B0 C02 2arctan(-00-

4、)A0 BoCD杆相又t于x轴正方向转角xD=0 a yD=0B(=400mm c=300mm可求得BC杆相对于X轴正方向转角3 arctan yCyD xC xD其中 Ao=21bc (xd-xb) ,Bo=2 l bc (yD-yB),Co 晨 岛 1Cd, 求导可得BC杆2、a 2和CD杆3、a 3。则运动副C的位置坐标xc=xb+1 bgcos 巾 2 yc=xB+l Bcsin 巾 2最后求导得Vxc、VyC以及axC、ayCo（3）构件2上E点的运动仍然使用（1）中的方法分析。BE为同一构件上的两点由（1）知B点位置坐标、速度、加速度以及构件 2的转角、角速度和角加速度。可求出 点

5、E的位置坐标点E的速度V点E的加速度 axE= a xB- 3 2 le=xb+1 becos 巾 2yE=xB+l BEsin 巾 2xE= V xB CD 2 l BE Sin 3 2 V yE= V yB+ CD 2 l BE COS 3 2BE COS 32-a2lBE sin 3 2ayE=8YB- 22 lBE Sin3 2+ a2lBE COS 巾（4）构件2上F点的运动仍然使用（1）中的方法分析。EF为同一构件上的两点由（3）知E点位置坐标、速度、加速度杆 EF l EF=230mm由几何关系知杆EF与y轴夹角即杆2相对于x轴正方向夹角巾2运动副 F 的位置坐标Xf=xe+1

6、EFsin 巾 2 yF=XE-l efcos 巾 2运动副F 的速度VxF= VxE + 2 l EF COS 巾 2 V yF= V yE+ 2 l EfSM 巾 2运动副F 的加速度axF= axE- CD 2 l EF Sin 巾 2+OC2IEF COS 巾 2 ayF=ayE+ CD 2 l EF COS 巾 2+a 2I EF sin 巾 2(5) FG (RRPI 级杆组)由( 4)知F 点置坐标、速度、加速度杆 FG lFG=400mm导轨DGfx轴正方向夹角巾5=180 -0=83由几何关系解出杆4与x轴正方向夹角巾 4=arcsin (A)/ l fg) + 巾 5其中

7、A)= (xf-x d) sin( 巾 5)-(yF-yD)cos(巾 5)得运动副G点位置坐标xg=xf+1 fgcos(巾 4)y G=yF+l F(sin(巾 5)滑块GS导轨上的位移S=(x G-x D)/COS( 巾 5)最后求导得VXG、 Vyg 以及 axg 、 ayg。四程序编写1 .F 点轨迹线图编程；t=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

8、*l1*COs(f1);axB=axA-w1A2*l1*cos(f1)-e1*l1*sin(f1);ayB=ayA-w1A2*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).A2+(yD-yB).A2);A0=2*l2*(xD-xB);B0=2*l2*(yD-yB);C0=l2A2+LBD.A2-l3A2;f2=2*atan(B0+1*realsqrt(A0.A2+B0.A2-C0.A2)./(A0+C0);xC=xB+l2*cOs(f2);yC=yB+

9、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(f2);vyC=vxB+l2*w2.*cos(f2);G2=axD-axB+w2 A2.*C2-w3 A2.*C3;G3=ayD-ayB+w2 A2.*S2-w3 A2.*S3;e2=(G2.*C

10、3+G3.*S3)./G1;e3=(G2.*C2+G3.*S2)./G1;axC=axB-l2*e2.*sin(f2)-l2*w2.A2.*cos(f2);ayC=ayB+l2*e2.*cos(f2)-l2*w2.A2.*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.A2.*cos(f2)-lBE*e2.*sin(f2);ayE=ayB-lBE*w2.A2.*sin(f2)+lBE*e2.*cos(f2);lEF

11、=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.A2.*sin(f2)+lEF*e2.*cos(f2);ayF=ayE+lEF*w2.A2.*cos(f2)+lEF*e2.*sin(f2); plot(xF,yF)xlabel(x)ylabel(y)title(F 点运动轨迹)2 .G点速度、加速度、位移与时间之间的关系图;1t=0:pi/180:3;w1=10;f1=w1*t;e1=0;xA=0;yA=0;vxA=0;vyA=0;ax

12、A=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-w1A2*l1*cos(f1)-e1*l1*sin(f1);ayB=ayA-w1A2*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).A2+(yD-yB).A2);A0=2*l2*(xD-xB);B0=2*l2*(yD-yB);C0=l2A2+LBD.

13、A2-l3A2;f2=2*atan(B0+1*realsqrt(A0.A2+B0.A2-C0.A2)./(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(f2);vyC=vxB+l2*

14、w2.*cos(f2);G2=axD-axB+w2.A2.*C2-w3.A2.*C3;G3=ayD-ayB+w2.A2.*S2-w3.A2.*S3;e2=(G2.*C3+G3.*S3)./G1;e3=(G2.*C2+G3.*S2)./G1;axC=axB-l2*e2.*sin(f2)-l2*w2.A2.*cos(f2);ayC=ayB+l2*e2.*cos(f2)-l2*w2.A2.*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=ax

15、B-lBE*w2.A2.*cos(f2)-lBE*e2.*sin(f2);ayE=ayB-lBE*w2.A2.*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 A2.*sin(f2)+lEF*e2.*cos(f2);ayF=ayE+lEF*w2 A2.*cos(f2)+lEF*e2.*sin(f2);l4=400;f5=-83/180*pi;A0=(xF-xD)*sin(f5)-(y

16、F-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;vxG=vxF+l4*w4.*(-sin(f4);vyG=vyF+l4*w4.*cos(f4);vG=vxG*cos(f5)+vyG*sin(f5);Q4=axD-axF+l4*w4.A2.*cos(f4);Q5=ayD-ayF+l4*w4.A2.*sin(f4);e4=(-Q4*sin(f5)+Q5*cos(f5)/Q3;axG=axF+l4*e4.*(-sin(f4)+l4*w4.A2.*(-cos(f4);ayG=axF+l4*e4.*cos(f4)+l4*w4.A2.*(-sin(f4);aG=axG*cos