机械原理大作业连杆20教材.docx

哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书 PAGE \* MERGEFORMAT10 Harbin Institute of Technology 机械原理大作业一 课程名称： 机械原理 设计题目： 连杆运动分析 院 系： 汽院能源与动力工程 班 级： 设 计 者： 指导教师： 游斌弟 设计时间： 2015年5月 运动分析题目：如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=150mm，β=97°，BC=400mm，CD=300mm，AD=320mm，BE=100mm，EF=230mm，FG=400mm，构件1的角速度为ω1=10rad/s,试求构件2上点F的轨迹及构件5上点G的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分析。 一．对机构进行结构分析 机构的结构分析 机构所有构件在同一平面内运动，活动构件数 n=5，低副 QUOTE =7，高副 QUOTE =0，机构自由度为: F=3×n-2× QUOTE -1× QUOTE =3×5-2×7-0=1 2.基本杆组划分 （1）去除虚约束和局部自由度 本机构中无虚约束或局部自由度，本步骤略 （2）拆杆组。 对机构进行拆分，知该机构由Ⅰ级杆组RR（原动件1）、Ⅱ级杆组RRR（杆2及杆3）和Ⅱ级杆组RRP（杆4及滑块5）组成。 （3）确定机构的级别 RRR及RRP为最高级杆组，故机构为Ⅱ级机构 二.建立以点A为原点的固定平面直角坐标系A-x,y,如图所示。 三．各基本杆组的运动分析数学模型 原动件1（RR-Ⅰ级杆组） 已知原动件AB的转角 ψ1=0~2π 原动件AB的角速度 ω1=10rad/s 原动件AB的角加速度 α1=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+lABcosψ1 yB=xA+lABsinψ1 运动副B的速度 vxB= vxA -ω1 lAB sinψ1 vyB= vyA+ω1 lAB cosψ1 运动副B的加速度 axB= axA-ω12 lAB cosψ1-α1lAB sinψ1 ayB=ayA-ω12 lAB sinψ1+α1lAB cosψ1 （2）杆2-杆3（RRR-Ⅱ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=320mm yD=0 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=400mm 杆CD长 lC=300mm 可求得BC杆相对于X轴正方向转角 CD杆相对于x轴正方向转角 PS:A0=2lBC（xD-xB）,B0=2 lBC（yD-yB）,, 求导可得BC杆ω2、α2和CD杆ω3、α3 。 则运动副C的位置坐标 xC=xB+lBCcosψ2 yC=xB+lBCsinψ2 最后求导得vXc、vyC 以及axC 、ayC 。 （3）构件2上E点的运动 【同（1）中方法】 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+lBEcosψ2 yE=xB+lBEsinψ2 点E的速度 vxE= vxB –ω2 lBE sinψ2 vyE= vyB+ω2 lBE cosψ2 点E的加速度 axE= axB-ω22 lBE cosψ2-α2lBE sinψ2 ayE=aYB-ω22 lBE sinψ2+α2lBE cosψ （4）构件2上F点的运动 【同（1）中方法】 EF为同一构件上的两点 由（3）知E点位置坐标、速度、加速度 杆EF lEF=230