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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：连杆运动分析院系：能源科学与工程学院指导教师：赵永强唐德威设计时间：2013年6月27日哈尔滨工业大学一、运动分析题目如图1-21所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=120mm，h=70mm，BC=170mm，CD=350mm，CF=300mm，BE=400mm，FG=340mm，xD=348mm，yD=138mm，构件1的角速度为ω1=10rad/s，试求构件5上点E及构件7上点G的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分析。二、机构的结构分析及基本杆组划
2、分1.机构的结构分析机构各构件都在同一平面内运动，活动构件数n=7，=10，=0则机构的自由度为:F=3×n-2×-1×=3×7-2×10-0=12.基本杆组划分（1）去除虚约束和局部自由度本机构中无虚约束或局部自由度，此步骤跳过。（2）拆杆组。从远离原动件（即杆1）进行拆分，就可以得到由杆2,3组成的RRRⅡ级杆组，4,5组成的RRPⅡ级杆组，以及6,7组成的RRPⅡ级杆组，最后剩下Ⅰ级机构杆1。（3）确定机构的级别由（2）知，机构为Ⅱ级机构三、各基本杆组的运动分析数学模型为了程序的简便，以下分别对所涉及的杆组的一般形式进行分析，以方便建立函数。①RR
3、RⅡ级杆组的运动分析如下图所示，当已知RRR杆组中两杆长、和两外副B、D的位置和运动时，求内副C的位置及运动以及两杆的角位置、角运动。1)位置方程其中φi：式中，为保证机构的正确装配，必须同时满足lBD≤li+lj和lBD≥
4、li-lj
5、。表达式中的“+”表示运动副B、C、D为顺时针排列(如图中实线位置)；“-”表示B、C、D为逆时针排列(如图中虚线位置)。以上两组式子联立，求得(xc，yc)后，可求得φj：2)速度方程将式(3-16)对时间求导，可得两杆角速度方程为式中，内运动副C的速度方程为3)加速度方程两杆角加速度为式中，内副C的加速度为②RRPⅡ
6、级杆组运动分析RRPⅡ级杆组是由两个构件和两个回转副及一个外移动副组成的。如下图所示，已知RRP杆组中的杆长、和外副B的位置，滑块D导路的方向角，位移参考点K的位置及运动等，求内副C的位置以及滑块的位置和运动。1)位置方程消去式(3-23)中的S可得式中，为满足装配条件，要求
7、A0+lj
8、≤li。按式(3-23)求得内副C的位移后再求出滑块D的位置S:滑块D的位置方程为2)速度方程杆的角速度为滑块D的移动速度为式(3-26)和式(3-27)中，内副C的速度为外移动副D的速度为3)加速度方程li杆的角加速度αi和滑块D沿导路移动的加速度为式中，内副C点的加
9、速度为滑块上D点的加速度为③同一构件上点的运动分析1)位置分析2)速度和加速度分析将上式对时间t求导，可得速度方程：将上式对时间t求导，可得加速度方程:四、建立坐标系由图1-21知，点A与滑块5的轨道在同一直线上，则从计算方便的角度考虑，取直线AE为x轴，直线AE过A点的垂线为y轴（正方向朝上），如原图所示。XY五、计算编程对应上一部分列举的三种情况的程序如下：①RRRⅡ级杆组运动分析程序注：该函数用于在输入RRRⅡ级基本杆组的外运动副B、D位置的t（时间）函数的情况下计算出内运动副C的位置、速度、加速度以及两杆的角位置、角速度和角加速度。主要变量列表时
10、间杆长位置速度加速度角位置角速度角加速度tli,ljx,yxv,yvxa,yafi,jifiv,jivfia,jia定义函数程序如下：function[]=RRR(xB,yB,xD,yD,li,lj,ja)symst%由输入的B、D亮点位置函数求出速度、加速度函数xvB=diff(xB,'t');xvD=diff(xD,'t');yvB=diff(yB,'t');yvD=diff(yD,'t');xaB=diff(xvB,'t');xaD=diff(xvD,'t');yaB=diff(yvB,'t');yaD=diff(yvD,'t');%中间变量A0=
11、2*li*(xD-xB);B0=2*li*(yD-yB);lBD=sqrt((xD-xB)^2+(yD-yB)^2);C0=li^2+lBD^2-lj^2;ifja==1%B,C,D三个运动副顺时针排列时fi=2*atan((B0+sqrt(A0^2+B0^2-C0^2))/(A0+C0));disp('B,C,D顺时针排列');fielse%B,C,D三个运动副逆时针排列时fi=2*atan((B0-sqrt(A0^2+B0^2-C0^2))/(A0+C0));disp('B,C,D逆时针排列');fiend%求内运动副C的位置xC=xB+li*cos
12、(fi)yC=yB+li*sin(fi)fj=atan((yC-yD)/(xC-
