哈工大机械原理大作业一连杆机构运动分析-30题.doc

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1、Harbin Institute of Technology机械原理大作业一课程名称： 机械原理 设计题目： 连杆机构运动分析 院 系： 机电工程学院 设计时间： 2012年6月9日 哈尔滨工业大学连杆机构运动分析（30） 题：如图1-1所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=100mm，BC=2.73AB，CD=1.36AB，CG=2.32AB，BG=4.9AB，AF=2.36AB，AD=2.87AB，DF=2AB，GE=1.45AB，EF=2.82AB，GM=1.36AB，MK=1.91AB，KD=0.54AB，KF=2.18AB，HF=3.1AB，DH=3.63AB，构件1的角速度为。试求

2、构件2上G点的轨迹及构件4、构件6和构件8的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。 图1-11、建立直角坐标系 以H点为直角坐标系的原点建立直角坐标系X-Y，如图1-1所示。并计算得：AB=100mm,BC=273mm,CD=136mm,CG=232mm,BG=490mm,AF=236mm,AD=287mm,DF=200mm,GE=145mm,EF=282mm,GM=136mm,MK=191mm,KD=54mm,KF=218mm,HF=310mm,DH=363mm.2、机构结构分析 该机构的组成为：I级杆组RR（原动件AB）如图1-2所示II级杆组RRR（杆2、9）如图1-3所示II

3、级杆组RRR（杆5、6）如图1-4所示II级杆组RRR（杆7、8）如图1-5所示II级杆组RPR（杆4、滑块3）如图1-6所示。 图1-2 图1-3图1-4图1-5图1-63、各基本杆组运动分析 （1）如图1-2，I级杆组（原动件AB） 已知原动件杆1的转角，角速度，角加速度，运动副A的位置坐标为，速度为，加速度为，原动件杆1的长度。 A、位置分析 B、速度和加速度分析 将已知参数带入可求出。 （2）如图1-3，II级杆组RRR（杆2、9） 已求出运动副B的位置、速度、加速度，已知运动副D的位置坐标为，速度为，加速度为，杆长。A、杆2的角位置、角速度、角加速度 B、D连线与x轴的夹角为： 杆B

4、C的位置角为：杆CD与x轴所成的钝角 杆BC的角速度为： 式中 杆BC的角加速度为： 式中 将已知量带入可求得，进而可求得G点的参数。 （3）如图1-4，II级杆组RRR（杆5、6） 已求出G点的位置、速度、加速度，已知K点的位置坐标为，速度为，加速度为，杆长。 A、位置分析 运动副M的位置方程为： 杆MK的转角位为： 式中 杆GM的转角位为： 。 B、速度分析 杆MK的角速度为： 杆GM的角速度为： 式中 运动副M的速度为： C、加速度分析 杆MK的角加速度为： 杆GM的角加速度为： 式中 运动副M的加速度为： （4）如图1-5 II级杆组RRR（杆7、8） 已求出G点的位置、速度、加速度，

5、已知F点的位置坐标为，速度为，加速度为，杆长。 A、位置分析 运动副E的位置方程为： 杆EF的转角位为： 式中 杆GE的转角位为： 。 B、速度分析 杆EF的角速度为： 杆EG的角速度为： 式中 运动副E的速度为： C、加速度分析 杆EF的角加速度为： 杆GE的角加速度为： 式中 运动副E的加速度为： （5）如图1-6 II级杆组RPR（杆4、滑块3）A、位置分析 杆4的转角为： 式中 B、速度分析 杆4的速度为： 式中 C、加速度分析 杆4的角加速度为： 式中 4、 计算编程(1）同一构件上运动分析函数function xb,yb,vbx,vby,abx,aby=rigid(xa,ya,va

6、x,vay,aax,aay,fai,fai1,fai2,l)%xb=xa+l*cos(fai);yb=ya+l*sin(fai);vbx=vax-fai1*l*sin(fai);vby=vay+fai1*l*cos(fai);abx=aax-fai12*l*cos(fai)-fai2*l*sin(fai);aby=aay-fai12*l*sin(fai)+fai2*l*cos(fai);end（2） RRR二级杆组分析子函数 function xc,yc,vcx,vcy,acx,acy,faii,faij,omii,omij,rfai,rfaj=rrr(xb,yb,xd,yd,vbx,vby,

7、vdx,vdy,abx,aby,adx,ady,li,lj,m)A0=2*li*(xd-xb);B0=2*li*(yd-yb);lBD=sqrt(xd-xb)2+(yd-yb)2);C0=li2-lj2+lBD2;faii=2*atan(B0+m*sqrt(A02+B02-C02)/(A0+C0);xc=xb+li*cos(faii);yc=yb+li*sin(faii);a=xc-xd;b=yc-yd;faij=atan(yc-yd)/(xc-xd);if a0&b0 faij=faij;elseif a0&B00 fj=fj;elseif A00 fj=fj+pi;else fj=fj+2

8、*pi;endxc=xb-li*sin(fj);yc=yb-li*cos(fj); g4=(xb-xd)*cos(fj)+(yb-yd)*sin(fj); wj=(vby-vdy)*cos(fj)-(vbx-vdx)*sin(fj)/g4;vss=(vbx-vdx)*(xb-xd)+(vby-vdy)*(yb-yd)/g4; vcx=vbx-wj*li*cos(fj);vcy=vby-wj*li*sin(fj); g5=abx-adx+wj2*(xb-xd)+2*vss*wj*sin(fj);g6=aby-ady+wj2*(yb-yd)-2*vss*wj*cos(fj); ej=(g6*cos

9、(fj)-g5*sin(fj)/g4; end （4） 主程序clearclc xh=0;yh=0;xf=310;yf=0;HD=363;HF=310;DF=200;coDHF=(HD2+HF2-DF2)/(2*HD*HF);xd=HD*coDHF;yd=sqrt(HD2-xd2);xk=xd-54;yk=yd; coDFH=(DF2+HF2-HD2)/(2*HF*DF);AF=236;DA=287;coDFA=(DF2+AF2-DA2)/(2*DF*AF);AFP=pi-(acos(coDFH)+acos(coDFA);xa=AF*cos(AFP)+xf;ya=AF*sin(AFP);i=0

10、;for fai=pi/180:pi/180:2*pi vax=0;vay=0;aax=0;aay=0;fai2=0;lAB=100; fai1=10; xb,yb,vbx,vby,abx,aby=rigid(xa,ya,vax,vay,aax,aay,fai,fai1,fai2,lAB); vdx=0;vdy=0;adx=0;ady=0;lBC=273;lCD=136;N1=1; xc,yc,vcx,vcy,acx,acy,faiBC,faiCD,omiBC,omiCD,rfaBC,rfaCD=rrr(xb,yb,xd,yd,vbx,vby,vdx,vdy,abx,aby,adx,ady,l

11、BC,lCD,N1); faiCG=faiBC-45*pi/180;lCG=232; xg,yg,vgx,vgy,agx,agy=rigid(xc,yc,vcx,vcy,acx,acy,faiCG,omiBC,rfaBC,lCG); vkx=0;vky=0;akx=0;aky=0;lGM=136;lKM=191;N2=1; xm,ym,vmx,vmy,amx,amy,faiGM,faiKM,omiGM,omiKM,rfaGM,rfaKM=rrr(xg,yg,xk,yk,vgx,vgy,vkx,vky,agx,agy,akx,aky,lGM,lKM,N2); vhx=0;vhy=0;ahx=0;

12、ahy=0;li=0;lk=0; faiGH,omiGH,yitaGH=rpr(li,lk,xg,yg,vgx,vgy,agx,agy,xh,yh,vhx,vhy,ahx,ahy); vfx=0;vfy=0;afx=0;afy=0;lGE=145;lEF=282;N3=1; xe,ye,vex,vey,aex,aey,faiGE,faiEF,omiGE,omiEF,rfaGE,rfaEF=rrr(xg,yg,xf,yf,vgx,vgy,vfx,vfy,agx,agy,afx,afy,lGE,lEF,N3); i=i+1; gx(i)=xg; gy(i)=yg; kfai(i)=fai; faiFOUR(i)=faiGH; omiFOUR(i)=omiGH; rfaFOUR(i)=yitaGH; faiSIX(i)=faiKM; omiSIX(i)=omiKM; rfaSIX(i)=rfaKM; faiEIGHT(i)=faiEF; omiEIGHT(i)=omiEF; rfaEIGHT(i)=rfaEF;endplot(gx,gy);title(G点的轨迹);四、计算结果图7、 计算结果分析 由计算可知，杆AB为曲柄，可以绕A点做整周回转。杆4、杆6、杆8均不可做整周回转，都是摇杆。