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机械原理大作业1连杆机构27题.doc

上传人:胜**** 文档编号:1397484 上传时间:2024-04-25 格式:DOC 页数:18 大小:474.54KB
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资源描述

1、大作业1 连杆机构运动分析1、运动分析题目如图所示机构,已知机构各构件的尺寸为,, ,构件1的角速度为,试求构件2上点F的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度,并对计算结果进行分析。2、建立坐标系建立以点A为原点的固定平面直角坐标系图 13、对机构进行结构分析该机构由I级杆组RR(原动件1)、II级杆组RRR(杆2、杆3)和II级杆组RPR(滑块4及杆5)组成。I级杆组RR,如图2所示;II级杆组RRR,如图3所示;II级杆组RPR,如图4所示。 图 2 图 3 图 44、 各基本杆组运动分析的数学模型(1) 同一构件上点的运动分析:图 5如图5所示的构件AB,已知杆AB的角速度,AB杆长=

2、280mm,可求得B点的位置、,速度、,加速度、。;;。(2) RRRII级杆组的运动分析:图 6 如图6所示是由三个回转副和两个构件组成的II级组。已知两杆的杆长、和两个外运动副B、D的位置(、)、速度()和加速度()。求内运动副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()。1)位置方程为求解上式,应先求出或,将上式移相后分别平方相加,消去得式中: 其中,。为保证机构的装配,必须同时满足和解三角方程式可求得上式中,“+”表示B、C、D三个运动副为顺时针排列;“”表示B、C、D为逆时针排列。将代入中可求得,而后即可求得2) 速度方程将式对时间求导可得两杆的角

3、速度为式中: 内运动副C点的速度为3) 加速度方程两杆的角加速度为式中: 内运动副C的加速度为(3) RPRII级杆组的运动分析图 7 图7是由两个构件与两个外转动副和一个内移动副组成的RPRII级组。已知G点的坐标()以及F点的运动参数(),求杆5的角位移、角速度、角加速度。 5、 计算编程程序流程:1) 已知杆AB的角速度和杆AB的长度可求出B点的运动参数;2) 已知B、D两点的运动参数可求出C点的运动参数及杆2、杆3的运动参数,然后再通过同一构件上点的运动分析可求出F点的运动参数,从而求出F点的轨迹;3) 已知F点和G点的运动参数可求出杆5的角位移、角速度、角加速度。6、 计算结果1)F

4、点的运动参数图 8 点F的运动轨迹图 9 点F的x坐标和y坐标随杆AB角位移的变化图 10 点F的速度在x和y方向的分量随杆AB的角位移的变化图 11 点F的绝对速度随杆B的角位移的变化图 12 点F的加速度在x和y方向的分量随杆AB角位移的变化图 13 点F的绝对加速度随杆AB角位移的变化 对结果的分析:实线分别表示表示点F的在x方向上的坐标、速度、加速度随AB角位移的变化,虚线表示其在y方向上的坐标、速度、加速度随AB角位移的变化。可以看出点F的轨迹是一个封闭的类似于“8”字的图形。另外可以发现杆AB旋转一周,点F类似于转了两周。点F的速度在x方向的分量和在y方向的分量在大小上变化规律基本

5、一致,在AB杆角位移在50100是速度增加很快,其绝对速度增加也较快,从加速度的图像可以明显看出此时加速度增加迅速。2) 构件5的角位移、角速度、角加速度图 14 构件5的角位移图 15 构件5的角速度图 16 构件5的角加速度 结果分析:从图像可以看出AB杆转动一周,GF杆转动两周,而且其角速度变化较大,适合应用于要求在不同阶段速度差异较大的场合。其角加速度变化规律不明显且起伏较大,这对杆件的冲击较大,应注意杆件的强度。附录:程序清单yy=(0:0.1:360); %杆AB的角位移,每隔0.1度计数yy1=yy/180*pi;%转化为弧度xb=280*cos(yy1);%点B的x坐标yb=2

6、80*sin(yy1);%点B的y坐标w=10;%杆AB的角速度vxb=-w*yb;%点B的速度在x方向的分量vyb=w*xb;% 点B的速度在y方向的分量axb=-w*w*xb;% 点B的加速度在x方向的分量ayb=-w*w*yb;% 点B的加速度在y方向的分量xd=0;%点D的x坐标yd=160;% 点D的y坐标vxd=0;%点D的速度在x方向的分量vyd=0;% 点D的速度在y方向的分量axd=0;% 点D的加速度在x方向的分量ayd=0;%点D的加速度在y方向的分量jbcd=ones(1,3601);%给角BCD赋初值fdb=ones(1,3601);%?给角BD赋初值li=350;%

7、杆BC的长度lj=320;%杆CD的长度lbd=ones(1,3601);%给BD赋初值fi=ones(1,3601);% 给杆BC的角位移赋初值fj=ones(1,3601);%给杆CD的角位移赋初值xc=ones(1,3601);% 给点Cx坐标赋初值yc=ones(1,3601);% 给点Cy坐标赋初值ci=ones(1,3601);%给中间变量赋初值cj=ones(1,3601);% 给中间变量赋初值wi=ones(1,3601);% 给杆BC的角速度赋初值wj=ones(1,3601);% 给杆CD的角速度赋初值ss=ones(1,3601);% 给ss赋初值ffg=ones(1,3

8、601);%给构件5的角位移赋初值xg=-25;%点G的x坐标yg=80;% 点G的y坐标vxg=0;%点G的速度在x方向的分量vyg=0;% 点G的速度在y方向的分量axg=0;% 点G的加速度在x方向的分量ayg=0;% 点G的加速度在y方向的分量wgf=ones(1,3601);%给杆GF的角速度赋初值 %求角BCD,角BD for m=1:3601 lbd(1,m)=sqrt(xd-xb(1,m)2+(yd-yb(1,m)2); if (lbd(1,m)abs(lj-li) jbcd(1,m)=acos(li*li+lbd(1,m)*lbd(1,m)-lj*lj)/(2*li*lbd(

9、1,m); elseif lbd(1,m)=(li+lj) jbcd(1,m)=0; elseif (lbd(1,m)=abs(lj-li)&(lilj) jbcd(1,m)=0; elseif (lbd(1,m)=abs(lj-li)&(lixb(1,m) & yd=yb(1,m) fdb(1,m)=atan(yd-yb(1,m)/(xd-xb(1,m); elseif (xd=xb(1,m) & ydyb(1,m) fdb(1,m)=pi/2; elseif (xd=yb(1,m) fdb(1,m)=atan(yd-yb(1,m)/(xd-xb(1,m)+pi; elseif (xd=xb

10、(1,m)&ydxb(1,m)&ydyb(1,m) fdb(1,m)=atan(yd-yb(1,m)/(xd-xb(1,m)+2*pi; elseif (xdxb(1,m)&ydyb(1,m) fdb(1,m)=atan(yd-yb(1,m)/(xd-xb(1,m)+pi; end fi(1,m)=fdb(1,m)-jbcd(1,m);% 杆BC的角位移 if fi(1,m)xd & yc(1,n)=yd) fj(1,n)=atan(yc(1,n)-yd)/(xc(1,n)-xd); elseif (xc(1,n)=xd & yc(1,n)yd) fj(1,n)=pi/2; elseif (x

11、c(1,n)=yd) fj(1,n)=atan(yc(1,n)-yd)/(xc(1,n)-xd)+pi; elseif (xc(1,n)xd & yc(1,n)yd) fj(1,n)=atan(yc(1,n)-yd)/(xc(1,n)-xd)+pi; elseif (xc(1,n)=xd & yc(1,n)xd & yc(1,n)xg & yf(1,i)=yg ffg(1,i)=atan(yf(1,i)-yg)/(xf(1,i)-xg); elseif xf(1,i)=xg & yf(1,i)yg ffg(1,i)=pi/2; elseif xf(1,i)=yg ffg(1,i)=atan(y

12、f(1,i)-yg)/(xf(1,i)-xg)+pi; elseif xf(1,i)xg & yf(1,i)yg ffg(1,i)=atan(yf(1,i)-yg)/(xf(1,i)-xg)+pi; elseif xf(1,i)=xg & yf(1,i)xg & yf(1,i)yg ffg(1,i)=atan(yf(1,i)-yg)/(xf(1,i)-xg)+2*pi; endend %求杆GF的角速度for i=1:3601if ss(1,i)=0 wgf(1,i)=0;else wgf(1,i)=(vyf(1,i)*cos(ffg(1,i)-vxf(1,i)*sin(ffg(1,i)/ss(1,i);endend%求杆GF的角加速度vss=vxf.*cos(ffg)+vyf.*sin(ffg);egf=(ayf.*cos(ffg)-axf.*sin(ffg)-2*vss.*wgf)./ss;%画图%plot(xf,yf,r)%plot(yy,xf,k-,yy,yf,r-)%plot(yy,vxf,k-,yy,vyf,r-)%plot(yy,vf,k-)%plot(yy,axf,k-,yy,ayf,r-)%plot(yy,af,k-)%plot(yy,ffg,k-)%plot(yy,wgf,k-)plot(yy,egf,k-)grid on%画网格线

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