机械原理大作业平面连杆机构报告1.pdf
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1、平面连杆机构的运动分析平面连杆机构的运动分析(题号:平面六杆机构)(题号:平面六杆机构)一、题目:计算平面连杆机构的运动学分析二、平面连杆机构的运动分析方程三、程序流程图四、计算源程序五、计算结果数据六、运动线图及分析七、体会及建议八、参考书一、一、题题目说明目说明:1、题目简介:(1)如图所示平面六杆机构,设已知各构件的尺寸如下表一,又知原动件 1 以角速度为 1rad/s 沿逆时针方向回转,试求个从动件的角位移、角速度、及角加速度以及 E 点的位移、速度及加速度变化情况。yC2B11A1D3254ExG6F(2)已知其尺寸参数如下表所示:组L1L2L3L4L5L6XGYG号2-A26.51
2、16.667.587.552.443.060153.541.72、题目要求与成员组成及分工:(1)题目要求:两人一组计算出原动件从 0到 360时(计算点数 N=36)所要求的各运动变量的大小,并绘出运动曲线图以及 E 点的轨迹曲线,本组题号为:2A。二、题目分析二、题目分析:1、建立封闭图形:L1+L2=L3+L4L1+L2=L5+L6+AG2、机构运动分析:(1)角位移分析由图形封闭性得:L1cos1 L2cos2 L3cos3 L4L1sin1 L2sin2 L3sin3L cos L cos L2)xG L6cos6 L5cos51222cos(1L sin L sin L1222si
3、n(2)yG L6sin6 L5sin51将上式化简可得:L2cos2 L3cos3 L4 L1cos1L2sin2 L3sin3 L1sin1L cos L cos()L cos L cos x L33225566G4L sin L332sin(2)L5sin5 L6sin6 yG(2)角速度分析上式对时间求一阶导数,可得速度方程:化为矩阵形式为:L2sin22 L3sin33 L1sin11L2cos22 L3cos33 L1cos11 L sin L332sin(2)2 L5sin55 L6sin66 03L cos L2)2 L5cos55 L6cos66 0332cos(3 L2si
4、n2L cos22 L2sin(2)2)L2cos(L1sin1 L cos11100L3sin3 L3cos3 L3sin3L3cos300 L5sin5L5cos5 2 03L6sin6 5 L6cos6 60(3)角加速度分析:矩阵对时间求一阶导数,可得加速度矩阵为:L2sin2L cos22L2sin(2)L2cos(2)L2cos2L sin22L2cos(2)L2sin(2)2 L3cos3003L3sin3L5sin5L6sin6 5 L3cos3L5cos5L6cos6 62L3cos300 2L1cos1 2L sinL3sin3001231L3cos3L5cos5L6cos
5、6 5210 2L3sin3L5sin5L6sin6 0600L3sin3(4)E 点的运动状态xE xG L6cos6 L5cos5位移:y y L sin L sinG6655EvEx L6sin66 L5sin55速度:v L cos L cosE666555y加速度:22a L cos L sin L cosEx666666555 L5sin5522a L sin L cos L sin666666555 L5cos55Ey三、流程图:三、流程图:开始开始输入输入 l1,l2,l3,l4,l5,l6,l2l1,l2,l3,l4,l5,l6,l2,xg,yg,xg,yg,I=0I=01=
6、I*101=I*10用矢量法求解角位移函数,用矢量法求解角位移函数,并计算并计算2 2,3 3,5 5,6 6,并计算,并计算 Xe,YeXe,Ye调用系数矩阵调用系数矩阵 A A 子函数,计算子函数,计算 A A调用原动件位置参数矩阵调用原动件位置参数矩阵 B B 子程序,创建矩阵子程序,创建矩阵 B B调用求解角速度子程序,调用高斯消去法求解调用求解角速度子程序,调用高斯消去法求解A*A*=B*=B*1 1,得到,得到2 2,3 3,5 5,6 6,再求解,再求解 VexVex,VeyVey调用系数矩阵调用系数矩阵 DADA,计算计算 DADA调用系数矩阵调用系数矩阵 DBDB,计算计算
7、DBDB调用求解角加速度子程序,计算调用求解角加速度子程序,计算 B B(K K)=-DA*=-DA*+DB*+DB*1,1,然后调用高斯消去法程序结然后调用高斯消去法程序结 A*a=BA*a=B(K K)求的求的 a2a2,a3a3,a5a5,a6a6,再求出,再求出 aexaex,aeyaeyI=I+1I=I+1I36I36N N输出结果输出结果结束结束四、源程序四、源程序#include#include#include#define PI 3.1415926#define N 4void Solutionangle(double 18,double);/*矢量法求角位移*/void So
8、lutionspeed(double NN,double N,double 18,double);/*角速度求解*/void Solutionacceleration(double NN,double NN,double N,double 18);/*角加速度求解*/void GaussianE(double NN,double N,double N);/*高斯消去*/void FoundmatrixA(double 18,double NN);/创建系数矩阵 Avoid FoundmatrixB(double 18,double,double N);/创建系数矩阵 Bvoid Foundma
9、trixDA(double 18,double NN);/创建矩阵 DAvoid FoundmatrixDB(double 18,double,double N);/创建矩阵 DB/定义全局变量double l1=26.5,l2=111.6,l3=67.5,l4=87.5,l5=52.4,l6=43.0;double l2g=65.0,xg=153.5,yg=41.7,inang=60*PI/180,as1=1.0;/主函数void main()int i,j;FILE*fp;double shuju3618;double psvalue18,aNN,daNN,bN,dbN,ang1;/建立文
10、件,并制表头 if(fp=fopen(filel,w)=NULL)printf(Cannt open this file.n);exit(0);fprintf(fp,n The Kinematic Parameters of Point 5n);fprintf(fp,ang2 ang3 ang5 ang6);fprintf(fp,as2 as3 as5 as6);fprintf(fp,aas2 aas3 aas5 aas6);fprintf(fp,xe ye vex vey aexaeyn);/计算数据并写入文件 for(i=0;i36;i+)ang1=i*PI/18;Solutionangl
11、e(psvalue,ang1);FoundmatrixB(psvalue,ang1,b);FoundmatrixA(psvalue,a);Solutionspeed(a,b,psvalue,ang1);FoundmatrixDA(psvalue,da);FoundmatrixDB(psvalue,ang1,db);Solutionacceleration(a,da,db,psvalue);for(j=0;j4;j+)shujuij=psvaluej*180/PI;for(j=4;j18;j+)shujuij=psvaluej;fprintf(fp,n);for(j=0;j18;j+)fprin
12、tf(fp,%12.3f,shujuij);fclose(fp);/输出数据 for(i=0;i36;i+)ang1=i*PI/18;printf(n输出 ang1=%d 时的求解n,i*10);printf(angle angspeed angacceleration E:n);for(j=0;j4;j+)printf(%lft,shujuij);printf(n);for(j=4;j8;j+)printf(%lft,shujuij);printf(n);for(j=8;j12;j+)printf(%lft,shujuij);printf(n);for(j=12;j18;j+)printf(
13、%lft,shujuij);printf(n);/*矢量法求角位移*/void Solutionangle(double value18,double ang1)double xe,ye,A,B,C,phi,alpha,csn,ang5g,d2,d,ang2,ang3,ang5,ang6;A=2*l1*l3*sin(ang1);B=2*l3*(l1*cos(ang1)-l4);C=l2*l2-l1*l1-l3*l3-l4*l4+2*l1*l4*cos(ang1);ang3=2*atan(A+sqrt(A*A+B*B-C*C)/(B-C);if(ang30)/限定 ang3 大小 ang3=2*
14、atan(A-sqrt(A*A+B*B-C*C)/(B-C);ang2=asin(l3*sin(ang3)-l1*sin(ang1)/l2);xe=l4+l3*cos(ang3)+l2g*cos(ang2-inang);ye=l3*sin(ang3)+l2g*sin(ang2-inang);phi=atan2(yg-ye),(xg-xe);d2=(yg-ye)*(yg-ye)+(xg-xe)*(xg-xe);d=sqrt(d2);csn=(l5*l5+d2-l6*l6)/(2.0*l5*d);alpha=atan2(sqrt(1.0-csn*csn),csn);ang5g=phi-alpha;
15、ang5=ang5g-PI;ang6=atan2(ye+l5*sin(ang5g)-yg,xe+l5*cos(ang5g)-xg);value0=ang2;value1=ang3;value2=ang5;value3=ang6;value12=xe;value13=ye;/限定角度大小 for(int i=0;i2*PI)valuei-=2*PI;while(valuei0)valuei+=2*PI;/*角速度求解*/void Solutionspeed(double a2NN,double b2N,double value18,double ang1)double ang2,ang3;ang
16、2=value0;ang3=value1;double p2N;GaussianE(a2,b2,p2);value4=p20;value5=p21;value6=p22;value7=p23;value14=-l3*value5*sin(ang3)-l2g*value4*sin(ang2-inang);value15=l3*value5*cos(ang3)+l2g*value4*cos(ang2-inang);/*角加速度求解*/void Solutionacceleration(double a3NN,double da3NN,double db3N,doublevalue18)int i,
17、j;double ang2,ang3;ang2=value0;ang3=value1;double bkN=0;double p3N;for(i=0;iN;i+)for(j=0;jN;j+)bki+=-da3ij*value4+j;bki+=db3i*as1;GaussianE(a3,bk,p3);value8=p30;value9=p31;value10=p32;value11=p33;value16=-l3*value9*sin(ang3)-l3*value5*value5*cos(ang3)-l2g*value8*sin(ang2-inang)-l2g*value4*value4*cos
18、(ang2-inang);value17=l3*value9*cos(ang3)-l3*value5*value5*sin(ang3)+l2g*value8*cos(ang2-inang)-l2g*value4*value4*sin(ang2-inang);/*高斯消去法解矩阵方程*/void GaussianE(double a4NN,double b4N,double p4N)int i,j,k;double a4gNN,b4gN,t;for(i=0;iN;i+)for(j=0;jN;j+)a4gij=a4ij;for(i=0;iN;i+)b4gi=b4i;/使主对角线上的值尽可能大 if
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