哈工大机械原理大作业——连杆机构运动分析16 2014

1、Harbin Institute of Technology机械原理大作业连杆机构运动分析课程名称： 机械原理 院 系： 能源科学与工程学院 班 级： 完 成 者： 学 号： 题 号： 16 任课教师： 丁刚 完成内容： 在完成题目计算要求的同时，扩展了内容，程序为该结构的通用程序，可解决机构在不同条件下的运动情况，文本最末为几种情况的分析哈尔滨工业大学16、如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为lAC=lCE=100mm，lBC=lCD=200mm，BCD=90，lBC=200mm，构件一的角速度为w1=10rad/s试求构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结构进行分析。（1）、结构分析

2、从侧面看原机构为此机构分为级杆组（原动件1），级杆组RRP(2号套筒、3号杆)，级杆组RRP(4号套筒、5号杆)（2）、建立坐标系（3）、各个杆组的运动分析采用逆推法，从RRP杆组（4号套筒、5号杆）开始分析已知xc，yc，xE，yE，现在假定已知， xD=xc+L2cos=xE+200cosyD=yc+L2sin=yE+200sin其中，yc=0，yE=0，即yD=L2sin=200sin消去L2，可得cot=xE-xc+200cos200sin=100+200cos200sin可求得，也可以通过书上3-23式求得=arcsinxE-xc200+通过正弦定理可求得L2L2=200sinsin

3、再来看看角速度关系=(-(L2sin)sin+(L2cos)cos)200(sinsin+coscos)L2=-L2sinL2cos+L2cosL2sin200(sinsin+coscos)对于加速度，有如下关系=（-Asin+Bcos）200(sinsin+coscos)其中A=2200cos-L2sin-2L2cos-2L2sinB=2200cos+L2sin-2L2cos+2L2sin到此4、5杆就分析完毕了，别忘记之前的假设，我假设了已知，为求，现在来分析RRP杆组（2号套筒、3号杆）已知，已知xA，yA，xC，yC，xB=xA+L1cos=xC+200cos yB=yA+L1sin=

4、yC+200sin 其中，yA=0，yC=0，xA=0即xB=L1cos=xC+200cos yB=L1sin=200sin 消去L2，可得cot=xC+200cos 200sin=100+200cos 200sin反解，即可求得 ，也可以通过书上3-23式求得=arcsinxC200+通过正弦定理可求得L1L1=200sin sin继续，我们来看看角速度关系=(-(L1sin)sin+L1coscos)200(sinsin+coscos)L1=-L1sinL1cos+L1cosL1sin200(sinsin+coscos)对于加速度，有如下关系=（-Csin+Dcos）200(sinsin+

5、coscos)其中C=2200cos-L1sin-2L1cos-2L1sinD=2200cos+L1sin-2L1cos+2L1sin现在，只需将所求得的，和，关联起来这是同一根杆，=+90，=，=现在来看，由题目得，=10rad/s，和是未知的，但不影响整体，不然给和一个初值0=60，=0，当然，这是可以随意更改的。基于以上的基本原理，matlab R2012b程序如下syms theta theta1 theta2 lamuda lamuda1 lamuda2 sigma sigma1 sigma2 beta beta1 beta2 l1 l11 l2 l21 t output ithet

6、a1=10;theta2=0;i=0;for theta3=60:420theta=theta3/180*pi;beta=asin(100/200)*sin(theta)+theta;l1=0.2*sin(beta)/sin(theta);beta1=(-theta1*(l1*sin(theta)*sin(theta)+theta1*(l1*cos(theta)*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);l11=-(theta1*(l1*sin(theta)*l1*cos(beta)+theta1*(l1*cos(th

7、eta)*l1*sin(beta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);C=(theta12)*0.2*cos(beta)-theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)-2*l11*theta1*sin(theta);D=(theta12)*0.2*cos(beta)+theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)+2*l11*theta1*sin(theta);beta2=(-C*sin(theta)+D*cos(theta)/(0.2*(sin(

8、theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);lamuda=beta-pi/2;lamuda1=beta1;lamuda2=beta2;sigma=asin(100/200)*sin(lamuda)+lamuda;l2=0.2*sin(sigma)/sin(lamuda);sigma1=(-lamuda1*(l2*sin(lamuda)*sin(lamuda)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);l21=-(lamuda1*(

9、l2*sin(lamuda)*l2*cos(sigma)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*l2*sin(sigma)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);A=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)-lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)-2*l21*lamuda1*sin(lamuda);B=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)+lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)+2

10、*l21*lamuda1*sin(lamuda);sigma2=(-A*sin(lamuda)+B*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);i=i+1;output(i,1)=fix(theta/pi*180);output(i,2)=fix(sigma/pi*180);output(i,3)=fix(sigma1);output(i,4)=fix(sigma2);endoutputa=output(:,1);b=output(:,2);c=output(:,3);d=output(:,4);h1=plot

11、(a,b);hold on;h2=plot(a,c);hold on;h3=plot(a,d);hold on;set(h1,color,1 0 0,linewidth,2);set(h2,color,0 1 1,linewidth,1);set(h3,color,0 0 1,linewidth,2);m=legend(角位移,角速度,角加速度);xlabel();title(平面连杆机构运动分析);figure;h1=plot(a,b);hold on;xlabel();ylabel(角位移);title(平面连杆机构运动 角度角位移 图);figure;h2=plot(a,c);hold

12、on;xlabel();ylabel(角速度);title(平面连杆机构运动 角度角速度 图);figure;h3=plot(a,d);hold on;xlabel();ylabel(角加速度);title(平面连杆机构运动 角度角加速度 图);结果如下：角度角位移()角速度角加速度 60-6-9-3 61-4-10-11 62-2-10-18 630-11-25 641-11-31 652-11-37 664-12-43 676-12-48 688-12-53 6910-13-59 7012-13-64 7113-13-70 7215-13-75 7317-13-81 7419-13-87

13、7520-13-93 7622-12-100 7724-12-106 7825-12-112 7927-12-118 8029-11-124 8130-11-129 8232-11-133 8333-10-137 8435-10-141 8537-9-143 8638-9-144 8740-8-145 8841-8-144 8943-7-141 9044-7-138 9145-6-134 9247-6-128 9348-5-121 9450-5-113 9551-4-104 9652-4-94 9754-3-84 9755-3-72 9956-2-61 10058-2-48 10159-1-3

14、6 10260-1-23 10361-1-10 1036202 10564014 10665026 10766038 10867050 10868060 11069070 11170180 11272188 11373196 114741103 114751110 116761115 117771120 117781123 119791127 120801129 121801131 121811132 123821132 124831132 125841132 125851131 127861130 128871128 129880126 130880124 131890122 1329001

15、19 133910117 134920114 135920112 136930109 137940107 138950104 139950102 140960100 14197-198 14297-196 14398-194 14499-193 145100-191 146100-290 147101-289 148101-288 149102-288 150103-287 151103-287 152104-387 153105-387 154105-387 155106-387 156106-387 157107-387 158108-388 158108-488 160109-489 1

16、61109-489 162110-490 162111-491 164111-491 165112-492 166112-492 167113-493 168113-493 169114-493 170114-493 171115-494 172115-494 173116-593 174116-593 175117-593 176117-592 177118-592 178118-591 179119-590 180120-10157 181120-488 182120-486 183121-485 184121-483 184122-481 186122-479 187123-477 18

17、8123-475 189124-473 190124-470 191125-467 192125-465 193126-462 194126-459 195127-356 195127-352 197128-349 198128-346 199129-342 200129-339 201130-336 202130-332 203131-229 204131-225 205131-222 206132-218 206132-215 207133-212 209133-28 210134-25 211134-12 212135-10 213135-1-3 214136-1-6 215136-1-

18、8 216137-1-11 217137-1-13 2171380-15 2181380-17 2201390-19 2211390-21 2221390-22 2231400-23 2241400-24 2251410-25 2261410-25 2271420-26 2281420-26 2291430-25 2291430-25 2311440-24 2321440-23 2331450-22 2341450-21 2351460-19 2351460-18 2371470-15 2381470-13 2391480-11 2401480-8 2401490-5 2421490-3 24

19、315000 24315003 24515106 24615109 247152013 248152017 249153020 250153024 251154028 251154031 252155035 254155038 255156042 256156046 257157049 258157052 259158055 260159058 261159-161 262160-164 263160-167 264161-169 265161-171 266162-273 267162-274 268163-276 269163-277 270164-278 271165-279 27216

20、5-379 272166-379 274166-379 275167-379 276167-378 277168-377 278168-376 279169-475 280170-473 280170-471 282171-470 283171-467 284172-465 285173-462 286173-460 287174-457 288174-454 289175-451 290175-448 291176-445 292177-442 293177-439 294178-436 295179-332 296179-329 297180-326 298180-323 299181-3

21、20 300182-317 301182-215 302183-212 303184-29 304184-27 305185-24 306186-11 307186-10 308187-1-2 309188-1-5 3101880-7 3111890-10 3121900-13 3131900-15 3141910-18 3151920-21 3161930-25 3171930-29 3171940-33 3191950-37 3201960-42 3211970-48 3221970-54 3231980-61 3241990-68 3252000-76 3252010-85 327201

22、0-95 3282020-106 3292030-117 3302040-130 3312050-143 3322060-157 3332070-173 334208-1-189 335209-1-206 336210-2-223 337211-2-241 338212-3-260 339213-3-279 340214-4-298 341215-4-317 342216-5-337 343217-5-355 344218-6-373 345220-7-390 346221-7-407 347222-8-421 348223-9-434 349224-9-445 350226-10-455 3

23、51227-10-461 352228-11-466 353230-12-467 354231-12-467 355232-13-463 356234-13-456 357235-14-447 358237-14-435 359238-14-421 360240-9-157 361241-15-386 362243-15-366 363244-15-345 364246-15-322 365247-15-300 366249-15-277 367251-14-254 368252-14-232 368254-14-212 369256-13-192 370257-13-175 372259-1

24、2-159 373261-12-144 374263-11-132 375264-11-122 376266-10-114 377268-9-107 378270-8-101 379272-8-97 380274-7-94 381276-6-91 382277-5-88 383279-4-86 384281-4-82 385283-3-78 386285-2-73 387287-1-67 388289-1-60 3892910-51 3902930-41 3902950-30 3912970-18 3922991-5 39430117 395303121 396305134 397307148

25、 398309160 399311171 400313182 401315190 402317197 4033190102 4043210105 4053230107 4063250106 407327-1104 408329-199 409331-294 410333-287 411335-379 412337-470 413339-461 413341-551 414343-641 415345-632 417347-722 418349-813 419351-84 420353-9-3汇总图各自的图像结果分析，上面的图形只是在和一个初值0=60，=0的条件下得出的，为了能解决所有问题，修

26、改程序如下syms theta theta1 theta2 lamuda lamuda1 lamuda2 sigma sigma1 sigma2 beta beta1 beta2 l1 l11 l2 l21 t output iprompt=输入：, 输入 ,输入 ;%设置提示字符串name=输入初值;%设置标题numlines=1;%指定输入数据的行数defAns=60,10,0;%设定默认值Resize=on;%设定对话框尺寸可调节answer=inputdlg(prompt,name,numlines,defAns,on);%创建输入对话框h= str2num(answer1);thet

27、a1= str2num(answer2);theta2= str2num(answer3);i=0;for theta3=h:(360+h)theta=theta3/180*pi;beta=asin(100/200)*sin(theta)+theta;l1=0.2*sin(beta)/sin(theta);beta1=(-theta1*(l1*sin(theta)*sin(theta)+theta1*(l1*cos(theta)*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);l11=-(theta1*(l1*sin(the

28、ta)*l1*cos(beta)+theta1*(l1*cos(theta)*l1*sin(beta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);C=(theta12)*0.2*cos(beta)-theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)-2*l11*theta1*sin(theta);D=(theta12)*0.2*cos(beta)+theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)+2*l11*theta1*sin(theta);beta2=(-C*

29、sin(theta)+D*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);lamuda=beta-pi/2;lamuda1=beta1;lamuda2=beta2;sigma=asin(100/200)*sin(lamuda)+lamuda;l2=0.2*sin(sigma)/sin(lamuda);sigma1=(-lamuda1*(l2*sin(lamuda)*sin(lamuda)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(

30、lamuda)*cos(sigma);l21=-(lamuda1*(l2*sin(lamuda)*l2*cos(sigma)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*l2*sin(sigma)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);A=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)-lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)-2*l21*lamuda1*sin(lamuda);B=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)+lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(