机械原理大作业2-连杆.doc

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1、HarbinInstituteofTechnology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：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：一、题目（13）如图所示机构，已知各构件尺寸：Lab=150mm;Lbc=220mm;Lcd=250mm;Lad=300mm;Lef=60mm;Lbe=110mm;EF⊥BC。试研究各杆件长度变化对F点轨迹的影响。二、机构运动分析数学模型1.杆组拆分与坐标系选取本机构通过杆组法拆分为：I级机构、II级杆组RRR两部分如下：2.平面构件运动分析的数学模型图3平面运

2、动构件（单杆）的运动分析2.1数学模型已知构件上的点的位置,，速度为,，加速度为，及过点的点的线段的位置角，构件的角速度ω，角加速度ε，求构件上点和任意指定点（位置参数＝，＝）的位置、速度、加速度。，点的位置为：，点的速度，加速度为：2.2运动分析子程序根据上述表达式，编写用于计算构件上任意一点位置坐标、速度、加速度的子程序如下：1>位置计算function[s_Nx,s_Ny]=s_crank(Ax,Ay,theta,phi,s)s_Nx=Ax+s*cos(theta+phi);s_Ny=Ay+s*sin(theta+ph

3、i);end2>速度计算function[v_Nx,v_Ny]=v_crank(s,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi)v_Nx=v_Ax-s*omiga.*sin(theta+phi);v_Ny=v_Ay+s*omiga.*cos(theta+phi);end3>加速度计算function[a_Nx,a_Ny]=a_crank(s,a_Ax,a_Ay,alph,omiga,theta,phi)a_Nx=a_Ax-alph.*s.*sin(theta+phi)-omiga.^2.*s.*cos(theta+p

4、hi);a_Ny=a_Ay+alph*s.*cos(theta+phi)-omiga.^2.*s.*sin(theta+phi);end3.RRRII级杆组的运动分析图2所示RRRⅡ级杆组中，杆长l1，l2及两外接转动副中心P1，P2的坐标、速度、加速度分量为要求确定两杆的角度、角速度和角加速度。1)位置分析将已知P1P2两点的坐标差表示为：u=x2-x1，v=y2-y1(1)杆l1及l2投影方程式为：l1cosθ1-l2cosθ2=ul1sinθ1-l2sinθ2=v(2)消去θ1得：vsinθ2+ucosθ2+c=0(3

5、)其中：解式(3)可得：t(4)式中+号和-号分别对应图2中m=+1和m=-1两位置。由式(2)可得:(5)2)速度分析对式(2)求导一次得：(6)其中：解式(6)可得：(7)其中：3)加速度分析对式(6)求导一次得：(8)其中：解式(8)可得：(9)由上述式子可设计出RRR杆组运动分析子程序:1>位置分析:function[cx,cy,phi2,phi3]=s_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m,phi)d=sqrt((dx-bx).^2+(dy-by).^2);if(d>(l2+l3))

6、(d

7、l3))errordlg('²»ÄÜ×é×°');else、delta=atan((dy-by)./(dx-bx));gama=acos((d.^2+l2.^2-l3.^2)./(2*d*l2));phi2=delta+m*gama;cx=bx+l2.*cos(phi2);cy=by+l2.*sin(phi2);phi3=atan((cy-dy)./(cx-dx));end三、E点、F点位置确定3.1E点如图可见，过B作水平线，则由比例关系可得，则3.2F点过F点作竖直线，可得，又因为，有各杆件长度改变对F点轨迹影响：四、计

8、算流程框图开始输入参数运行程序输出1绘制机构动画绘制F点轨迹输出2绘制不同条件下E点轨迹输出3结束一、Matlab计算程序1.机构动画Lab=150;Lbc=220;Lcd=250；Lad=300;Lef=60;n=100;m=1;omiga1=2*pi*n/60;ax=0;ay=0;%A点坐标theta=0;vax=0;vay=0;%A速度aax=0;aay=0;%A加速度aiph1=0;%A角加速度phi1=0:10:360;%A转角phi1=phi1*pi/180;%计算B运动参数s=Lab;[bx,by]=s_cra

9、nk(ax,ay,theta,phi1,s);%计算BC杆和CD杆及Cdx=Lad;dy=0;%D[cx,cy,phi2,phi3]=s_RRR(bx,by,dx,dy,Lbc,Lcd,m);adx=0;ady=0;ex=(cx-bx)/2+bx;ey=(cy-by)/2+by;%F点fy