2022年机械原理大作业一连杆机构参考例子.docx
精品学习资源机械原理大作业课程名称：机械原理设计题目：机械原理大作业院系： 汽车工程学院车辆工程班级：1101201姓名：；学号：；指导老师：游斌弟欢迎下载精品学习资源大作业 1连杆机构运动分析1、运动分析题目如下 图 机构 ， 已 知BC,机CD构 各构 件 的 尺寸ABBE280mm175mm,EF350mm320mm,AD160mm为，220mm ， xG25mm ， yG80mm ，构件 1 的角速度为110rad/s ，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，并对运算结果进行分析图 12、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；欢迎下载精品学习资源图 2图 2图 43、建立坐标系建立以点 A 为原点的固定平面直角坐标系欢迎下载精品学习资源4、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：如图 5 所示的构件AB, 已知杆AB 的角速度=10rad /s ，AB 杆长li =280mm, 可求得 B 点的位置 xB 、欢迎下载精品学习资源yB ，速度vxB 、 vyB ，加速度axB 、欢迎下载精品学习资源ayB ；欢迎下载精品学习资源xB =licos=280cos;欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源yB =li图 3sin=280sin;欢迎下载精品学习资源v= dxB =-l sin=-y ；xBiBdtv= dy B =l cos=x ;yBiBdt22d 2 x欢迎下载精品学习资源axB =B =-dt 2li cos=-xB ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Bd 2 ya=-2l sin=-2 y；欢迎下载精品学习资源yBdt 2iB图 4（ 2） RRRII级杆组的运动分析如图 6 所示是由三个回转副和两个构件组成的II欢迎下载精品学习资源级组；已知两杆的杆长l2 、l3 和两个外运动副 B、欢迎下载精品学习资源D的 位 置 xB 、y B 、xD 、yD 、 速 度欢迎下载精品学习资源 vxB、vyB、vxD、vyD图 6欢迎下载精品学习资源和加速度axB、ayB、axD、ayD ；求内运动副C的位置xC、yC 、速 度欢迎下载精品学习资源 vxC、vyC 、加速度axC、ayC 以及两杆的角位置2、 3 、角速度2、3 和角加速度2、 3 ；1位置方程xC =xD +l3 cos 3=xB+l 2 cos2yC =yD +l 3 sin3=yB +l2 sin2为求解上式，应先求出2 或3 ，将上式移相后分别平方相加，消去3 得A0 cos 2+B0 sin2 -C0=0式中：A =2l x -x02BDB =2l y -y 02BDC =l 2+l02BD32 -l2其中， l BD =x B -x D + yB -yD 22；为保证机构的装配，必需同时满意lBDl2 +l3 和 l BDl2 -l 3解三角方程式A0 cos 2 +B0 sin2 -C0 =0 可求得BA+B 2 -C2200A0 +C 0002=2arctan上式中，“+”表示 B 、C 、D 三个运动副为顺时针排列；逆时针排列；“”表示B、C、D 为将2 代入xC =xD +l3 cos 3 =xB +l 2 cos2yC =yD +l3 sin3 =yB +l 2 sin中可求得xC、yC ，而后即可求得23= arctan yC -yDxC -x D欢迎下载精品学习资源2）速度方程xC =xD +l3 cos将 式yC =yD +l3 sin3 =xB +l2 cos 23 =yB +l2 sin2对 时 间 求 导 可 得 两 杆 的 角 速 度欢迎下载精品学习资源2、 3 为欢迎下载精品学习资源2 = C3 x B -x D +Sj y D -y B /G13 = C2 x B -x D +S2 y D -y B /G1式中：G1=C2S3-C3S2C2 =l2 cos 2,S2 =l2 sin2C3=l 3 cos 3,S3 =l3 sin3内运动副 C 点的速度 vCx、vCy 为vCx =xB-2l2 sin2=xD -3l3 sin3vCy =y B +2l2 cos 2 =yD +3l3 cos33）加速度方程两杆的角加速度2、 3 为2 =（ G2C3 +G3S3）/G13 =（ G2C2 +G3S2）/G1式中：G =x -x +22DB22C -332CG =y -y +223DB22S -33S内运动副 C 的加速度aCx、aCy 为aCxB=x -2 2l sin2-222lcos2aCyB=y +2 2l cos2-222 lsin2（ 3）RPRII 级杆组的运动分析欢迎下载精品学习资源图 5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；欢迎下载精品学习资源已 知G点 的 坐 标 xG、yG 以 及F点 的 运 动 参 数欢迎下载精品学习资源 xF 、y F、vxF 、vyF、axF、ayF ，求杆 5 的角位移5 、角速度 5 、角加速度5 ；= arctan y F -y G5xF -xG=d 55dt5d 25 = dt 25、运算编程程序流程：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；4Matlab程序yy1=yy/180*pi;%转化为弧度欢迎下载精品学习资源xb=280*cosyy1;% 点 B 的 x 坐标yb=280*sinyy1;% 点 B 的 y 坐标w=10;% 杆 AB 的角速度vxb=-w*yb;% 点 B 的速度在 x 方向的重量vyb=w*xb;%点 B 的速度在 y 方向的重量axb=-w*w*xb;%点 B 的加速度在 x 方向的重量ayb=-w*w*yb;%点 B 的加速度在 y 方向的重量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 方向的重量vyd=0;%点 D 的速度在 y 方向的重量axd=0;%点 D 的加速度在 x 方向的重量ayd=0;% 点 D 的加速度在 y 方向的重量jbcd=ones1,3601;% 给角 BCD 赋初值fdb=ones1,3601;%. 给角 BD 赋初值li=350;% 杆 BC 的长度lj=320;% 杆 CD 的长度lbd=ones1,3601;% 给 BD 赋初值fi=ones1,3601;%给杆 BC 的角位移赋初值fj=ones1,3601;% 给杆 CD 的角位移赋初值xc=ones1,3601;%给点 Cx 坐标赋初值yc=ones1,3601;%给点 Cy 坐标赋初值ci=ones1,3601;% 给中间变量赋初值cj=ones1,3601;%给中间变量赋初值wi=ones1,3601;%给杆 BC 的角速度赋初值wj=ones1,3601;%给杆 CD 的角速度赋初值ss=ones1,3601;% 给 ss 赋初值ffg=ones1,3601;% 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 方向的重量vyg=0;%点 G 的速度在 y 方向的重量axg=0;%点 G 的加速度在 x 方向的重量ayg=0;%点 G 的加速度在 y 方向的重量wgf=ones1,3601;% 给杆 GF 的角速度赋初值%求角 BCD ，角 BD for m=1:3601欢迎下载精品学习资源lbd1,m=sqrtxd-xb1,m2+yd-yb1,m2;if lbd1,m<li+lj&&lbd1,m>abslj-li jbcd1,m=acosli*li+lbd1,m*lbd1,m-lj*lj/2*li*lbd1,m;elseif lbd1,m=li+ljjbcd1,m=0;elseif lbd1,m=abslj-li&&li>lj jbcd1,m=0;elseif lbd1,m=abslj-li&&li<lj jbcd1,m=pi;endif xd>xb1,m && yd>=yb1,m fdb1,m=atanyd-yb1,m/xd-xb1,m;elseif xd=xb1,m && yd>yb1,m fdb1,m=pi/2;elseif xd<xb1,m&&yd>=yb1,m fdb1,m=atanyd-yb1,m/xd-xb1,m+pi;elseif xd=xb1,m&&yd<yb1,m fdb1,m=3*pi/2;elseif xd>xb1,m&&yd<yb1,mfdb1,m=atanyd-yb1,m/xd-xb1,m+2*pi; elseif xd<xb1,m&&yd<yb1,mfdb1,m=atanyd-yb1,m/xd-xb1,m+pi;endfi1,m=fdb1,m-jbcd1,m;%杆 BC 的角位移if fi1,m<0fi1,m=fi1,m+2*pi;endend%求点 C 的坐标xc=xb+li*cosfi; yc=yb+li*sinfi;for n=1:3601% 求杆 CD 的角位移if xc1,n>xd && yc1,n>=yd fj1,n=atanyc1,n-yd/xc1,n-xd;elseif xc1,n=xd && yc1,n>yd欢迎下载精品学习资源fj1,n=pi/2;elseif xc1,n<xd && yc1,n>=yd fj1,n=atanyc1,n-yd/xc1,n-xd+pi;elseif xc1,n<xd && yc1,n<ydfj1,n=atanyc1,n-yd/xc1,n-xd+pi; elseif xc1,n=xd && yc1,n<ydfj1,n=pi/2*3;elseif xc1,n>xd && yc1,n<=yd fj1,n=atanyc1,n-yd/xc1,n-xd+2*pi;endendci=li*cosfi; cj=lj*cosfj; si=li*sinfi; sj=lj*sinfj; g1=ci.*sj-cj.*si;%求杆 BC、 CD 的角速度wi=cj*vxd-cj.*vxb+sj*vxd-sj.*vyb./g1; wj=ci*vxd-ci.*vxb+si*vxd-si.*vyb./g1; g2=-axb+wi.2.*ci-wj.2.*cj;g3=-ayb+wi.2.*si-wj.2.*sj;%求杆 BC、 CD 的角加速度ei=g2.*cj+g3.*sj./g1; ej=g2.*ci+g3.*si./g1; lbf=281.113856;ai=51.499/180*pi; fii=fi+ai*ones1,3601;%求点 F 的坐标、速度、加速度xf=xb+lbf*cosfii; yf=yb+lbf*sinfii;vxf=vxb-lbf*wi.*sinfii; vyf=vyb+lbf*wi.*cosfii;axf=axb-lbf*wi.2.*cosfii-lbf*ei.*sinfii;ayf=ayb-lbf*wi.2.*sinfii-lbf*ei.*cosfii;欢迎下载精品学习资源%求杆 GF 的角位移for i=1:3601ss1,i=sqrtxg-xf1,i2+yg-yf1,i2; if xf1,i>xg && yf1,i>=ygffg1,i=atanyf1,i-yg/xf1,i-xg; elseif xf1,i=xg && yf1,i>ygffg1,i=pi/2;elseif xf1,i<xg && yf1,i>=yg ffg1,i=atanyf1,i-yg/xf1,i-xg+pi;elseif xf1,i<xg && yf1,i<yg ffg1,i=atanyf1,i-yg/xf1,i-xg+pi;elseif xf1,i=xg && yf1,i<ygffg1,i=3*pi/2;elseif xf1,i>xg && yf1,i<yg ffg1,i=atanyf1,i-yg/xf1,i-xg+2*pi;endend%求杆 GF 的角速度for i=1:3601 if ss1,i=0wgf1,i=0;else wgf1,i=vyf1,i*cosffg1,i-vxf1,i*sinffg1,i/ss1,i; endend%求杆 GF 的角加速度vss=vxf.*cosffg+vyf.*sinffg; egf=ayf.*cosffg-axf.*sinffg-2*vss.*wgf./ss;%画图%plotxf,yf,'r'%plotyy,xf,'k-',yy,yf,'r-'%plotyy,vxf,'k-',yy,vyf,'r-'%plotyy,axf,'k-',yy,ayf,'r-'%plotyy,ffg,'k-'%plotyy,wgf,'k-'plotyy,egf,'k-'欢迎下载精品学习资源grid on% 画网格线6、运算结果1F 点的运动参数图 6点 F 的运动轨迹250200150100500-50-150-100-50050100欢迎下载精品学习资源250200150100500-50-100欢迎下载精品学习资源-150050100150200250300350400欢迎下载精品学习资源图 7点 F 的 x 坐标和 y 坐标随杆 AB 角位移的变化40003000200010000-1000-2000-3000欢迎下载精品学习资源-4000050100150200250300350400欢迎下载精品学习资源图 8点 F 的速度在 x 和 y 方向的重量随杆AB 的角位移的变化欢迎下载精品学习资源45004000350030002500200015001000500050100150200250300350400图 9点 F 的肯定速度随杆B 的角位移的变化欢迎下载精品学习资源1.55x 10欢迎下载精品学习资源10.50-0.5-1050100150200250300350400图 10点 F 的加速度在 x 和 y 方向的重量随杆AB 角位移的变化欢迎下载精品学习资源4x 101614121086420050100150200250300350400图 11点 F 的肯定加速度随杆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 以发觉杆 AB 旋转一周，点F 类似于转了两周；点F 的速度在 x 方向的重量和在 y 方向的重量在大小上变化规律基本一样，在AB 杆角位移在 50° 100° 是速度增加很快， 其肯定速度增加也较快， 从加速度的图像可以明显看出此时加速度增加快速；2）构件 5 的角位移、角速度、角加速度76543210050100150200250300350400图 12构件 5 的角位移欢迎下载精品学习资源504540353025201510050100150200250300350400图 13构件 5 的角速度6004002000-200-400-600欢迎下载精品学习资源-800050100150200250300350400欢迎下载精品学习资源图 14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，应留意杆件的强度；欢迎下载
