哈工大机械原理大作业1教材.doc

Harbin Institute of Technology 大作业设计说明书 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： 指导教师： 林琳 刘福利 设计时间： 哈尔滨工业大学 一、运动分析题目（题号：14） 如图1所示的矿石破碎机，已知各构件尺寸为：LAB=100mm,LBC=460mm,LCD=250mm,LBE=420mm,LEF=265mm,LFG=670mm,XD=300mm,YD=500mm,XG=430mm,YG=210mm,=30°。试求构件5的角位移、角速度和角加速度。 图1 二、机构结构分析、组成机构的基本杆组划分 计算机构的自由度 该机构中：构件个数：；低副个数：；高副个数：。 由： 故该机构自由度，机构具有确定的运动。 对机构进行结构分析 该机构原动件为杆AB，由于机构自由度为1，AB的转动使机构有确定的运动。机构由一个Ⅰ级基本杆组--RR杆组（原动件AB）和两个Ⅱ级基本杆组--RRR杆组组成。如图2： RR杆组（杆件1） RRR杆组(杆件2、3) RRR杆组（杆件4、5） 图2 各基本杆组运动分析数学模型 对各基本杆组进行分析时，针对各运动副，我们主要分析其的位移、速度和加速度；而对于各杆件，我们主要分析其角位移、角速度和角加速度。下面分别对各基本杆组进行分析： 1、对Ⅰ级基本杆组--RR杆组（原动件AB）的分析 （1）首先设定原动件AB角速度为 ； 则原动件角加速度： 。 原动件AB角位移取值范围： 。 （2）分析原动件AB： 运动副A的位置坐标： ； 则可知运动副A加速度和速度均为0。 原动件AB长度： 。 （3）分析运动副B： 由以上分析可得 运动副B的位置坐标： 运动副B的速度： 运动副B的加速度： 对Ⅱ级基本杆组--RRR杆组（构件2、3）的分析 （1）分析运动副D： 由上可知： 运动副D的位置坐标： ； 运动副D的速度: ； 运动副D的加速度： 。 （2）分析运动副C: 由杆BC长: 杆DC长: 且有： 移项平方向加，消去得： 其中： 解得： 代入中，可以得到， 求导可得速度表达式： 再次求导可得加速度表达式： 3、对构件2的分析 利用对BCD的分析方法分析构件2 ，得到结论： 则有： 代入： 中，得到，求导可得，。 对Ⅱ级基本杆组--RRR杆组（构件4、5）的分析 利用对BCD的分析方法分析Ⅱ级基本杆组--RRR杆组(GFE)，得到结论： 其中： 求导可得。 建立坐标系 以D为原点，以向右为x轴正方向、向上为y轴正方向，建立平面直角坐标系。可得D点坐标为(0,0)，A点坐标为(-300mm,500mm)，G点坐标为(-730mm,210mm)。 五、计算编程 用RR类模块求B点运动 clc clear fAB=0:pi/180:2*pi; %原动件AB杆转角范围0~2π% wAB=10; %AB杆角速度% eAB=0; %AB杆角加速度% xA=-300;yA=500; vAx=0;vAy=0; aAx=0;aAy=0; %运动副A位置、速度、加速度% lAB=100; %杆AB长% xB=xA+cos(fAB)*lAB; %运动副B位置% yB=yA+sin(fAB)*lAB; vBx=vAx-wAB*lAB*sin(fAB); %运动副B速度% vBy=vAy+wAB*lAB*cos(fAB); aBx=aAx-wAB^2*lAB*cos(fAB)-eAB*lAB*sin(fAB); %运动副B速度% aBy=aAy-wAB^2*lAB*sin(fAB)+eAB*lAB*cos(fAB); plot(xB,yB) %绘出运动副B运动轨迹% xlabel(x/mm); ylabel(y/mm) title(B运动轨迹图) grid axis([-400,-200,400,600]) 用RRRⅡ级杆组模块求C点运动 vDx=0;vDy=0; %运动副D的速度 aDx=0;aDy=0; %运动副D的加速度% lBC=460; %杆BC长% lDC=250; %杆DC长% lBD=realsqrt((xD-xB).^2+(yD-yB).^2); %BD间距离% A0=2*lBC*(xD-xB); B0=2*lBC*(yD-yB); C0=lBC^2+lBD.^2-lDC^2; fBC=2*atan(