机械原理大作业1选编.doc

Harbin Institute of Technology 机械原理大作业一 课程名称： 机械原理 设计题目： 连杆机构运动分析 院 系： 机电工程学院 班 级： 1108101 设 计 者： 张舜晨 学 号： 1110810117 指导教师： 陈明 设计时间： 2013年7月 哈尔滨工业大学 一、运动分析题目 如图 1-21 所示机构，已知机构各构件的尺寸为 AB=120mm，h=70mm，BC=170mm，CD=350mm，CF=300mm，BE=400mm，FG=340mm，xD=348mm，yD=138mm，构件 1 的角速度为ω1=10rad/s，试求构件 5 上点 E 及构件 7 上点 G 的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分析。 二、机构的结构分析及基本杆组划分 机构各构件都在同一平面内运动，活动构件数 n=7，=10，则机构的自由度为 F=3×n-2×-1×=3×7-2×10-0=1 2.基本杆组划分 本机构中无虚约束或局部自由度，此步骤跳过。 （2）拆杆组。 从远离原动件（即杆1）进行拆分，就可以得到由杆 2,3 组成的 RRR级杆组， 4,5 组成的 RRP级杆组，以及 6,7 组成的 RRP级杆组， （3）确定机构的级别 由（2）知，机构为Ⅱ级 三、各基本杆组的运动分析数学模型 为了程序的简便，以下分别对所涉及的杆组的一般形式进行分析，以方便建立函数。 ①RRR Ⅱ级杆组的运动分析 如下图所示，当已知RRR杆组中两杆长、和两外副B、D的位置和运动时，求内副C的位置及运动以及两杆的角位置、角运动。 1) 位置方程 φi： 式中， 为保证机构的正确装配，必须同时满足lBD≤li+lj和lBD≥|li-lj|。式中的“+”表示运动副B、C、D为顺时针排列如图中实线位置；“”表示B、C、D为逆时针排列如图中虚线位置。 ，求得(xc，yc)后，可求得φj： 2) 速度方程 将式(3-16)对时间求导，可得两杆角速度方程为 式中， 内运动副C的速度方程为 3) 加速度方程 两杆角加速度为 式中， 内副C的加速度为 RRP Ⅱ级杆组是由两个构件和两个回转副及一个外移动副组成的。如下图所示，已知RRP杆组中的杆长、和外副B的位置，滑块D导路的方向角，位移参考点K的位置及运动等，求内副C的位置以及滑块的位置和运动。 1) 位置方程 (3-23)中的S可得 式中， 为满足装配条件，要求|A0+lj|≤li。 按式(3-23)求得内副C的位移后再求出滑块D的位置S: 滑块D的位置方程为 2) 速度方程 杆的角速度为 滑块D的移动速度为 (3-26)和式(3-27) 内副C的速度为 外移动副D的速度为 3) 加速度方程 li杆的角加速度αi和滑块D沿导路移动的加速度为 式中， 内副C点的加速度为 滑块上D点的加速度为 1) 位置分析 2) 速度和加速度分析 将对时间t求导，可得速度方程： 将对时间t求导，可得加速度方程: 由图 1-21 知，点 A 与滑块 5 的轨道在同一直线上，则从计算方便的角度考虑，取直线 AE为 x 轴，直线 AE 过 A 点的垂线为 y 轴（正方向朝上），如原图所示。 五、计算编程 对应上一部分列举的三种情况的程序如下： RRR Ⅱ级杆组运动分析程序 注：该函数用于在输入 RRR Ⅱ级基本杆组的外运动副 B、D 位置的 t（时间）函数的情况下计算出内运动副 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。 主要变量列表 时间 杆长 位置 速度 加速度 角位置 角速度 角加速度 t li, lj x, y xv, yv xa, ya fi, ji fiv, jiv fia, jia 定义函数程序如下： function []=RRR(xB,yB,xD,yD,li,lj,ja) syms t %由输入的 B、D 亮点位置函数求出速度、加速度函数 xvB=diff(xB,t); xvD=diff(xD,t); yvB=diff(yB,t); yvD=diff(yD,t); xaB=diff(xvB,t); xaD=diff(xvD,t); yaB=diff(yvB,t); yaD=diff(yvD,t); %中间变量 A0=2*li*(xD-xB); B0=2*li*(yD-yB); lBD