机 构 运 动 分 析 基 本 杆 组 法程序设计

1、机械原理实验报告 实验名称 班 级 学 号 姓 名 日 期 成 绩 指导教师 （签字）机 构 运 动 分 析 基 本 杆 组 法 程序编写说明 机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。 图解法最为基本，简单明了，易于观察各部分间运动的相互关系、大小、方向，缺点是不精确，对于复杂运动关系分析起来较为困难，另外对于多个位置要重复作图，很麻烦；解析法精确可靠，对于一个确定的机构可列写出最终表达式，当原动件角度变化时可直接得出结果，但缺点是解析式的求解很麻烦，易出错，对于每个机构都要单独列写表达式，通用性较差。所以，能否找到一种既为精确又具有通用性的分析方法呢？对于平面机构，采用“基于C+编程的

2、基本杆组分析法”。基于C+编程的解析法采用杆组分析的方法，设计通用的级杆组子程序，可对一般的级机构进行运动分析。指导书中给出了6种分析基本杆组的子程序，对于确定的机构，给出初始条件，然后调用相应的子程序即可得到结果，大大简化了工作量。以下是几种基本杆组分析的图解： 单杆运动分析 RRR杆组运动分析 RRP杆组运动分析RPR杆组运动分析 PRP杆组运动分析 RPP杆组运动分析 编程过程中变量较多易出现错误，因而要求我们在编程过程中务必做到认真细心，完全掌握解析机构运动的方法，准确分析构件的杆组组成，确定坐标点。本次上机不仅仅加深了我们对于机械构件运动的理解，还提供机会让我们第一次使用C+编程的方

3、法解决实际问题，使得大家对于C+有了更为深入的理解。 例3-1 图示平面四杆机构中，已知各构件尺寸：lAB=24mm,lAD=78mm,lCD=48mm,=100 º,并知原动件角速度为10rad/s沿逆时针方向回转。试求转角为60 º时构件2和3的角速度和角加速度。基本杆组：主程序：#include "机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 */#include<math.h>#include <iostream.h> /* 输入输出头文件 */#include <fstream>using namespac

4、e std;void main() /* 主程序 */ofstream outfile("1.txt", ios_base:out); if (!outfile) cerr<<"error: can not open "1.txt" for outputn" exit(-1); double d1=0.024, d3=0.048, xa=0,ya=0, xd=0.078, yd=0; double dv=10, da=0, df=0, c1=0; int i,n; cout<<"n" cou

5、t<<"例题3-1n" cout<<"包含RPR和SLL杆组n" cout<<"Programmer 曹旭n" cout<<"n" cout<<"输入数据: n" cout<<"l1="<<d1<<","<<"l3="<<d3<<"n" cout<<" xa=&qu

6、ot;<<xa<<", "<<"ya="<<ya<<", "<<"xd="<<xd<<", "<<"yd="<<yd<<"n" cout<<"n" cout<<"输入等分角df和n:" cin>>df>>n; df *= PI/180; c

7、1 *= PI/180; cout<<"n" cout<<"计算结果: n" outfile<<"计算结果: n" cout<<" -#- n" kp=1; for ( i=1; i<=n; i+ ) if(i=7) cout<<" CT"<<i-6<<"="<<floor(c1*180/PI*10+0.5)/10)<<" n" outfile

8、<<" CT"<<i-6<<"="<<floor(c1*180/PI*10+0.5)/10)<<" n" l=r=d1;af=0;ct=c1;cv=dv;ca=0; x1=xa;y11=ya;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); l1=d3*sin(80*PI/180);m=-1;w=0; x1=xd;y11=yd;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; x2=x2;y2=y2;xv2=xv2;yv2=yv2;xa2=xa2;ya2=ya2

9、; RPR(); cout<<"构件2的角速度："<<cv1<<" "<<"构件2的角加速度："<<ca2<<endl; cout<<"构件3的角速度："<<cv2<<" "<<"构件3的角加速度："<<ca2<<endl; cout<<" -#- n" outfile<<"构件2

10、的角速度："<<cv1<<" "<<"构件2的角加速度："<<ca2<<endl; outfile<<"构件3的角速度："<<cv2<<" "<<"构件3的角加速度："<<ca2<<endl; outfile<<" -#- n" c1 += df; 输出结果：例3-6 图3-12所示为牛头刨床的机构运动简图。设已知各构件的尺

11、寸为：l1=125mm,l3=600mm,l4=150mm,原动件1的方位角1=0-360和等角速度w1=1rad/s。求出该机构中各从动件的方位角、角速度和角加速度以及E点的位移、速度和加速度。基本杆组：主程序：#include "机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 */#include <iostream.h> /* 输入输出头文件 */void main() /* 主程序 */ double d1=0.125,d3=0.6,d4=0.15,xa=0,ya=0,xc=0,yc=-0.275,xg=0,yg=0.3; double dv=1,da=

12、0,df=0,c1=0; int i,n; cout<<"n" cout<<"Programmer 曹旭n" cout<<"例题3-6 牛头刨床六杆机构的运动分析n" cout<<" (具有RPR和RRP杆组)n" cout<<"n" cout<<" 输入数据: n" cout<<" l1="<<d1<<","<<&q

13、uot;l3="<<d3<<","<<"l4="<<d4<<","<<"l6="<<fabs(yc)<<"n" cout<<" xa="<<xa<<", "<<"ya="<<ya<<", "<<"xc="<

14、;<xc<<", "<<"yc="<<yc<<"n" cout<<" xg="<<xg<<", "<<"yg="<<yg<<"n" cout<<"n" cout<<" 请输入等分角(°)和等分数df n=" cin>>df>>n; df

15、 *= PI/180; c1 *= PI/180; kp=1; cout<<"n" cout<<" 计算结果: n" cout<<" -#- n" for (i=1;i<=n;i+) cout<<" CT("<<i<<")="<<floor(c1*180/PI*10+0.5)/10)<<"°n" l=r=d1;af=0;ct=c1;cv=dv;ca=da; x1=x

16、a;y11=ya;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); l1=w=m=0; x1=x2;y11=y2;xv1=xv2;yv1=yv2;xa1=xa2;ya1=ya2; x2=xc;y2=yc;xv2=0;yv2=0;xa2=0;ya2=0; RPR(); l=r=d3;af=0;ct=ct2;cv=cv2;ca=ca2; x1=xc;y11=yc;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); if ( ct2 < 0 ) ct2 += 2*PI; ct2 *= 180/PI; cout<<" CT3="<&

17、lt;ct2<<" "<<"CV3="<<cv2<<" "<<"CA3="<<ca2<<"n" l1=d4;m=-1; ct2=0;cv2=ca2=0; x1=x2;y11=y2;xv1=xv2;yv1=yv2;xa1=xa2;ya1=ya2; x2=xg;y2=yg;xv2=0;yv2=0;xa2=0;ya2=0; RRP(); if ( ct1 < 0 ) ct1 += 2*PI; ct1 *= 180

18、/PI; cout<<" CT4="<<ct1<<" "<<"CV4="<<cv1<<" "<<"CA4="<<ca1<<"n" cout<<" Xe="<<l2<<" "<<"Vxe="<<lv2<<" "<&l

19、t;"Axe="<<la2<<"n" cout<<" -#- n" c1 += df; cout<<" 结束" cin>>df;输出结果：3-6图示四杆机构中，lAB=60mm,lCD=90mm,lAD=lBC=120mm,w2=10rad/s.试用瞬心法求：（1） 当=165°时，C点的速度Vc.（2） 当=165°时，构件三的BC线上（或其延长线上）速度最小的E点的位置及其速度的大小。（3） 当Vc=0时，角之值。（有两个解）基本杆

20、组：主程序：#include "机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 */#include <iostream.h> /* 输入输出头文件 */void main() /* 主程序 */ double d2=0.06,d3=0.12,d4=0.09,xa=0,ya=0,xd=0.12,yd=0; double dv=10,da=0,c1=0; kp=1; cout<<"n" cout<<"习题3-6n" cout<<"包含SSL和RRR杆组n" cout&l

21、t;<"Programmer 曹旭n" cout<<"n" cout<<" 输入数据: n" cout<<" l2="<<d2<<","<<"l3="<<d3<<","<<"l4="<<d4<<","<<"xa="<<xa<<

22、","<<"ya="<<ya<<"n" cout<<" cv="<<dv<<","<<"ca="<<da<<","<<"c1="<<c1<<","<<"xd="<<xd<<","<<&qu

23、ot;yd="<<yd<<"n" cout<<"n" cout<<" 请输入曲柄转动角(°) CT=" cin>>c1; c1 *= PI/180; cout<<"n" cout<<" 计算结果: n" cout<<" -#- n" cout<<" CT1"<<"="<<floor(c1

24、*180/PI*10+0.5)/10)<<"°n" af=0;l=r=d2;ct=c1;cv=dv;ca=da; x1=xa;y11=ya;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); m=1;l1=d3;l2=d4; x1=x2;y11=y2;xv1=xv2;yv1=yv2;xa1=xa2;ya1=ya2; x2=xd;y2=yd;xv2=0;yv2=0;xa2=0;ya2=0; RRR(); af=0;l=r=d4;ct=ct2;cv=cv2;ca=ca2; x1=xd;y11=yd;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0

25、; SSL(); if ( ct2 < 0 ) ct2 += 2*PI; ct2 *= 180/PI; cout<<" CT4="<<ct2<<" "<<"CV4="<<cv2<<" "<<"CA4="<<ca2<<"n" cout<<" VC="<<floor(sqrt(xv2*xv2+yv2*yv2)*1000+0.

26、5)/1000<<"n" cout<<" aC="<<floor(sqrt(xa2*xa2+ya2*ya2)*1000+0.5)/1000<<"n" cout<<" -#- n" cout<<" 结束" cin>>CT; 输出结果：#include "机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 */#include <iostream.h> /* 输入输出头文件 */void

27、main() /* 主程序 */ double d2=0.06,d3=0.12,d4=0.09,xa=0,ya=0,xd=0.12,yd=0; double dv=10,da=0,c1=0; kp=1; cout<<"n" cout<<"习题3-6(具有SSL和RRR杆组)n" cout<<"n" cout<<" 输入数据: n" cout<<" l2="<<d2<<","<<&q

28、uot;l3="<<d3<<","<<"l4="<<d4<<","<<"xa="<<xa<<","<<"ya="<<ya<<"n" cout<<" cv="<<dv<<","<<"ca="<<da&

29、lt;<","<<"c1="<<c1<<","<<"xd="<<xd<<","<<"yd="<<yd<<"n" cout<<"n" cout<<" 请输入曲柄转动角(°) CT=" cin>>c1; c1 *= PI/180; cout<<&quo

30、t;n" cout<<" 计算结果: n" cout<<" -#- n" cout<<" CT1"<<"="<<floor(c1*180/PI*10+0.5)/10)<<"°n" af=0;l=r=d2;ct=c1;cv=dv;ca=da; x1=xa;y11=ya;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); m=1;l1=d3;l2=d4; x1=x2;y11=y2;xv1=xv2;

31、yv1=yv2;xa1=xa2;ya1=ya2; x2=xd;y2=yd;xv2=0;yv2=0;xa2=0;ya2=0; RRR(); af=0;l=r=0.189;ct=ct1;cv=cv1;ca=ca1; SSL(); if ( ct1 < 0 ) ct1 += 2*PI; ct1 *= 180/PI; cout<<" CT3="<<ct1<<" "<<"CV3="<<cv1<<" "<<"CA3="

32、<<ca1<<"n" cout<<" VE="<<floor(sqrt(xv2*xv2+yv2*yv2)*1000+0.5)/1000<<"n" cout<<" aE="<<floor(sqrt(xa2*xa2+ya2*ya2)*1000+0.5)/1000<<"n" cout<<" -#- n" cout<<" 结束" cin>&

33、gt;CT;输出结果：3-14图示曲柄滑块机构中，已知lAB=30mm,lAC=100mm,lBD=50mm,lDE=40mm,曲柄以等角速度w1=10rad/s回转。试确定1=45º 时，D点和E点的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。基本杆组：主程序：#include "机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 */#include <iostream.h> /* 输入输出头文件 */void main() /* 主程序 */ double d1=0.03,d4=0.1,xa=0,ya=0; double dv=-10,da=0,c1

34、=0; kp=1; cout<<"n" cout<<"习题3-14n" cout<<"包含SSL和RPR杆组n" cout<<"Programmer 曹旭n" cout<<"n" cout<<" 输入数据: n" cout<<" l1="<<d1<<","<<"l4="<<d4<&

35、lt;","<<"cv="<<dv<<"n" cout<<"n" cout<<" 请输入曲柄转动角(°) CT=" cin>>c1; c1 *= PI/180; cout<<"n" cout<<" 计算结果: n" cout<<" -#- n" cout<<" CT1"<<&q

36、uot;="<<floor(c1*180/PI*10+0.5)/10)<<"°n" l=r=d1;af=0;ct=c1;cv=dv;ca=da; x1=xa;y11=ya;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); l1=w=m=0; x1=-d4;y11=0;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; RPR(); l=0.05;r=sqrt(0.05*0.05+0.04*0.04);af=atan(0.04/0.05); ct=ct2;cv=cv2;ca=ca2; x1=x2;y11=y2;xv1=x

37、v2;yv1=yv2;xa1=xa2;ya1=ya2; SSL(); if ( ct2 < 0 ) ct2 += 2*PI; ct2 *= 180/PI; cout<<" CT2="<<ct2<<" "<<"CV2="<<cv2<<" "<<"CA2="<<ca2<<"n" cout<<" VD="<<floor(sqr

38、t(xv2*xv2+yv2*yv2)*1000+0.5)/1000<<"n" cout<<" aD="<<floor(sqrt(xa2*xa2+ya2*ya2)*1000+0.5)/1000<<"n" cout<<" VE="<<floor(sqrt(xv3*xv3+yv3*yv3)*1000+0.5)/1000<<"n" cout<<" aE="<<floor(sqr

39、t(xa3*xa3+ya3*ya3)*1000+0.5)/1000<<"n" cout<<" -#- n" cout<<" 结束" cin>>c1;输出结果：3-15.图示机构中，lAE=70mm,lAB=40mm,lEF=60mm,lDE=35mm,lCD=75mm,lBC=50mm,原动件以等角速度w1=10rad/s回转。试确定当 1=50º 时，C点的速度和加速度。基本杆组：主程序：#include"机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 *

40、/#include<math.h>#include <iostream.h> /* 输入输出头文件 */#include <fstream>using namespace std;void main()ofstream outfile("1.txt", ios_base:out);if (!outfile)cerr<<"error: can not open "1.txt" for outputn"exit(-1);double d1=0.04,d2=0.06,d3=0.035,d4=0

41、.075,d5=0.05,xa=0,ya=0,xe=0.07,ye=0,xx=0,yy=0,xxv=0,xxa=0,yyv=0,yya=0;double dt=50,dv=10,da=0;cout<<"习题3-15"<<endl;cout<<"包含SSL RRR RPR 杆组"<<endl;cout<<"Programmer 曹旭n"cout<<endl;cout<<"l1="<<d1<<" &qu

42、ot;<<"l2="<<d2<<" "<<"l3="<<d3<<" "<<"l4="<<d4<<" "<<"l5="<<d5<<endl;cout<<"xa="<<xa<<" "<<"ya="<<

43、ya<<" "<<"xe="<<xe<<" "<<"ye="<<ye<<" "dt=(PI/180)*dt;kp=1;l1=d2;m=1;x1=xe;xv1=0;xa1=0;y11=0;yv1=0;ya1=0;x2=xa;xv2=0;xa2=0;y2=0;yv2=0;ya2=0;ct2=dt;cv2=dv;ca2=da;RRP();l=r=d3;af=0;ct=ct1+PI;cv=cv1;ca=ca1;x1=xe

44、;xv1=0;xa2=0;y11=0;yv1=0;ya2=0;SSL();xx=x2;xxv=xv2;xxa=xa2;yy=y2;yyv=yv2;yya=ya2;l=r=d1;af=0;ct=dt+PI;cv=dv;ca=da;x1=xa;xv1=0;xa2=0;y11=ya;yv1=0;ya2=0;SSL();l1=d5;l2=d4;m=1;x1=x2;xv1=xv2;xa1=xa2;y11=y2;yv1=yv2;ya1=ya2;x2=xx;xv2=xxv;xa2=xxa;y2=yy;yv2=yyv;ya2=yya;RRR();l=r=d4;af=0;ct=ct2;cv=cv2;ca=ca2

45、;x1=x2;xv1=xv2;xa1=xa2;y11=y2;yv1=yv2;ya1=ya2;SSL();cout<<endl;cout<<endl;cout<<"计算结果:n"outfile<<"计算结果:n"cout<<"vC="<<sqrt(xv2*xv2+yv2*yv2)<<endl;outfile<<"vC="<<sqrt(xv2*xv2+yv2*yv2)<<endl;cout<&l

46、t;"aC="<<sqrt(xa2*xa2+ya2*ya2)<<endl;outfile<<"aC="<<sqrt(xa2*xa2+ya2*ya2)<<endl;输出结果：3-16.图示凸轮机构中，已知凸轮1以等角速度w1=10rad/s转动，凸轮为一偏心圆，其半径R=25mm，lAB=15mm，lAD=50mm，1=90º。试求构件2的角速度和角加速度。基本杆组：主程序：#include "机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 */#include &l

47、t;iostream.h> /* 输入输出头文件 */void main() /* 主程序 */ double d1=15,d2=25,d4=50,xa=0,ya=0,xd=-50,yd=0; double w1=10,c1=0; int w2,af2; cout<<"n" cout<<"习题3-16n" cout<<"包含SSL和RRR杆组n" cout<<"Programmer 曹旭n" cout<<"n" cout<&

48、lt;" 输入数据: n" cout<<" l1="<<d1<<","<<"l2="<<d2<<","<<"l4="<<d4<<"n" cout<<" xa="<<xa<<", "<<"ya="<<ya<<",

49、 "<<"xd="<<xd<<", "<<"yd="<<yd<<"n" cout<<" 请输入凸轮转动角(°)" cin>>c1; c1 *= PI/180; kp=1; cout<<" 计算结果: n" cout<<" -#- n" l=r=d1;af=0;ct=c1;cv=w1;ca=0; x1=xa;y11=ya

50、;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); l1=d2; w=0; m=-1; x1=x2;y11=y2;xv1=xv2;yv1=yv2;xa1=xa2;ya1=ya2; x2=xd;y2=yd;xv2=0;yv2=0;xa2=0;ya2=0; RPR(); cout<<"w2="<<cv2<<endl; cout<<"af2="<<ca2<<endl; cout<<" 结束" 输出结果：3-25.图示机构中，已知原动件1以等角速

51、度w1=10rad/s逆时针方向转动，lAB=100mm,lBC=300mm,e=30mm.当1=60º时，求构件2的转角、角速度和角加速度，构件3速度和加速度。基本杆组：主程序：#include "机构运动分析子程序.h" /* 运动分析子程序 */#include <iostream.h> /* 输入输出头文件 */void main() /* 主程序 */ double d1=45,d2=225,d3=180,xa=0,ya=0; double dv=10,da=0,c1=0; kp=1; cout<<"n" co

52、ut<<"习题3-25"<<endl; cout<<"包含SSL和RPR结构"<<endl; cout<<"Programmer 曹旭n" cout<<"n" cout<<" 输入数据: n" cout<<" l1="<<d1<<","<<"l2="<<d2<<",&quo

53、t;<<"l3="<<d3<<","<<"xa="<<xa<<","<<"ya="<<ya<<"n" cout<<" cv="<<dv<<","<<"ca="<<da<<","<<"c1="

54、;<<c1<<"n" cout<<"n" cout<<" 请输入曲柄转动角(°) CT=" cin>>c1; c1 *= PI/180; cout<<"n" cout<<" 计算结果: n" cout<<" -#- n" cout<<" CT1"<<"="<<floor(c1*180/PI*10+

55、0.5)/10)<<"°n" af=0;l=r=d1;ct=c1;cv=dv;ca=da; x1=xa;y11=ya;xv1=0;yv1=0;xa1=0;ya1=0; SSL(); m=1;l1=d2;ct2=0;cv2=0;ca2=0; x1=x2;y11=y2;xv1=xv2;yv1=yv2;xa1=xa2;ya1=ya2; x2=0;y2=0;xv2=0;yv2=0;xa2=0;ya2=0; RRP(); af=30*PI/180;l=d2;r=d3;ct=ct1;cv=cv1;ca=ca1; SSL(); if ( ct < 0 ) ct += 2*PI; ct *= 180/PI; cout<<" CT2="<<ct<<" "<<"CV2=