机械原理大作业1(10)

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 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导老师： 设计时间： 2014年6月6日 1、运动分析题目在如图所示的干草压缩机中，已知：lAB=150mm,lBC=600mm,lCE=120mm,lCD=500mm,lEF=600mm,xD=400mm,yD=500mm,yF=600mm,曲柄1作等速转动，其转速n1=50r/min。求在一个运动循环中活塞5的位移，速度和加速度变化曲线。2、 建立坐标系建立以点A为原点的固定平面直角系1. 各基本杆组的运

2、动分析数学模型（1） 原动件AB（级组）已知原动件AB的转角1=02 原动件AB的角速度 1=5/3rad/s原动件AB的角加速度 1=0运动副A的位置坐标 xA=0 yA=0 A点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副A的速度 vxA=0 vyA=0运动副A的加速度 axA=0 ayA=0原动件AB长度 lAB=150mm可求出运动副B的位置坐标 xB=xA+lABcos1 yB=xA+lABsin1运动副B的速度 vxB= vxA -1 lAB sin1 vyB= vyA+1 lAB cos1运动副B的加速度 axB= axA-12 lAB cos1-1lAB sin1 ayB=ay

3、A-12 lAB sin1+1lAB cos1（2） BCD（RRR级杆组）由（1）知B点位置坐标、速度、加速度运动副D点位置坐标 xD=400mm yD=500 D点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副D的速度 vxD=0 vyD=0运动副D的加速度 axD=0 ayD=0 杆BC长 lBC=600mm 杆CD长 lC=500mm 可求得BC杆相对于X轴正方向转角 2=2arctanB0+A02+B02-C02A0+B0CD杆相对于x轴正方向转角 3=arctanyC-yDxC-xD其中A0=2lBC（xD-xB）,B0=2 lBC（yD-yB）,C0=lBC2+lBD2-lCD2,

4、lBD2=(xD-xB)2+(yD-yB）2求导可得BC杆2、2和CD杆3、3 。则运动副C的位置坐标 xC=xB+lBCcos2 yC=xB+lBCsin2最终求导得vXc、vyC 以及axC 、ayC 。（3）构件2上E点的运动 仍旧使用（1）中的方法分析。BE为同一构件上的两点由（1）知B点位置坐标、速度、加速度以及构件2的转角、角速度和角加速度。可求出点E的位置坐标 xE=xB+lBEcos2 yE=xB+lBEsin2点E的速度 vxE= vxB 2 lBE sin2 vyE= vyB+2 lBE cos2点E的加速度 axE= axB-22 lBE cos2-2lBE sin2 a

5、yE=aYB-22 lBE sin2+2lBE cos（4）FE（RRP级杆组）由（4）知F点置坐标、速度、加速度杆FE lFE=600mm导轨FG与x轴正方向夹角5=0由几何关系解出杆4与x轴正方向夹角4=arcsin（A0/ lFE）+5其中A0 =（xE-xG) sin(5)-(yE-yG) cos(5)得运动副F点位置坐标 XF=xE+lFEcos(4) yF=yE+lEFsin(5)滑块F在导轨上的位移 s=(xF-xG)/cos(5)最终求导得vXF、vYF以及axF、ayF 。2. 编程程序段以下程序段接受MATLAB编写（1） 用RR类模块求B点运动f1=0:pi/180:2*

6、pi; %原动件AB杆转角范围02%w1=5*pi/3; %AB杆角速度%e1=0; %AB杆角加速度%xA=0;yA=0;vxA=0;vyA=0;axA=0;ayA=0; %运动副A位置、速度、加速度%l1=150; %杆AB长%xB=xA+cos(f1)*l1; %运动副B位置%yB=yA+sin(f1)*l1;vxB=vxA-w1*l1*sin(f1);%运动副B速度%vyB=vyA+w1*l1*cos(f1);axB=axA-w12*l1*cos(f1)-e1*l1*sin(f1); %运动副B加速度%ayB=ayA-w12*l1*sin(f1)+e1*l1*cos(f1);plot(

7、xB,yB)%绘出运动副B运动轨迹%（2）用RRR级杆组模块求C点运动xD=400; %运动副D位置、速度、加速度% yD=500;vxD=0;vyD=0;axD=0;ayD=0;l2=600; %杆BC长%l3=500; %杆CD长%LBD=realsqrt(xD-xB).2+(yD-yB).2); %BD间距离%A0=2*l2*(xD-xB);B0=2*l2*(yD-yB);C0=l22+LBD.2-l32;f2=2*atan(B0+1*realsqrt(A0.2+B0.2-C0.2)./(A0+C0);%杆BC转角%xC=xB+l2*cos(f2); %运动副C位置%yC=yB+l2*s

8、in(f2);f3=atan(yC-yD)./(xC-xD)+pi;%杆CD转角%C2=l2*cos(f2);S2=l2*sin(f2);C3=l3*cos(f3);S3=l3*sin(f3);G1=C2.*S3-C3.*S2;w2=(C3.*(vxD-vxB)+S3.*(vyD-vyB)./G1; %杆BC角速度%w3=(C2.*(vxD-vxB)+S2.*(vyD-vyB)./G1; %杆CD角速度%vxC=vxB-l2*w2.*sin(f2); %运动副C速度%vyC=vxB+l2*w2.*cos(f2);G2=axD-axB+w2.2.*C2-w3.2.*C3;G3=ayD-ayB+w

9、2.2.*S2-w3.2.*S3;e2=(G2.*C3+G3.*S3)./G1; %杆BC角加速度%e3=(G2.*C2+G3.*S2)./G1; %杆CD角加速度%axC=axB-l2*e2.*sin(f2)-l2*w2.2.*cos(f2); %运动副C加速度%ayC=ayB+l2*e2.*cos(f2)-l2*w2.2.*sin(f2);plot(xC,yC) %绘出运动副C运动轨迹%（3）用RR类模块求构件2上E点的运动lBE=480;%杆BE长%xE=xB+lBE*cos(f2); %E位置、速度、加速度%yE=yB+lBE*sin(f2);vxE=vxB-lBE*w2.*sin(f

10、2);vyE=vyB+lBE*w2.*cos(f2);axE=axB-lBE*w2.2.*cos(f2)-lBE*e2.*sin(f2);ayE=ayB-lBE*w2.2.*sin(f2)+lBE*e2.*cos(f2);plot(xE,yE) %绘出点E运动轨迹%（4）用RRP级杆组模块求F点的运动xG=-100;yG=600;l4=600; %杆FE长%f5=0; %导轨FG与x轴正方向夹角%A0=(xE-xG)*sin(f5)-(yE-yG)*cos(f5);f4=asin(A0/l4)+f5; %杆FE转角%xF=xE-l4*cos(f4); %运动副F位置%yF=yE+l4*sin(

11、f4);s=(xF-xG)/cos(f5); %滑块在导轨上距G点的位移%Q1=-vxE;Q2=-vyE;Q3=l4*sin(f4)*sin(f5)+l4*cos(f4)*cos(f5);w4=(-Q1*sin(f5)+Q2*cos(f5)/Q3; %杆EF角速度%vxF=vxE+l4*w4.*(-sin(f4); %运动副F速度%vyF=vyE+l4*w4.*cos(f4);vF=vxF*cos(f5)+vyF*sin(f5); %滑块沿导轨运动速度%Q4=-axE+l4*w4.2*cos(f4);Q5=-ayE+l4*w4.2.*sin(f4);e4=(-Q4*sin(f5)+Q5*cos(f5)/Q3; %杆EF角加速度%axF=axE+l4*e4*(-sin(f4)+l4*w4.2.*(-cos(f4); %运动副F加速度%ayF=axE+l4*e4*cos(f4)+l4*w4.2.*(-sin(f4);aF=axF*cos(f5)+ayF*sin(f5); %滑块沿导轨运动加速度%f=f1/pi*180;figure(1);plot(f,s)