机械原理大作业一连杆机构参考例子

连杆机构运动分析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：。。。。。。。指导教师：游斌弟连杆机构运动分析大作业1连杆机构运动分析1、运动分析题目如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为280mmAB,350mmBC,320mmCD,160mmAD，175mmBE220mmEF，25mmGx，80mmGy，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，并对计算结果进行分析。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。连杆机构运动分析图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连杆机构运动分析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=10/rads，AB杆长il=280mm,可求得B点的位置Bx、By，速度xBv、yBv，加速度xBa、yBa。=cos=280cosBixl;=sin=280sinBiyl;图3==-sin=-BxBiBdxvlydt；==cos=;ByBiBdyvlxdt222B2==-cos=-BxBidxalxdt；2222==-sin=-ByBiBdyalydt。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级组。已知两杆的杆长2l、3l和两个外运动副B、D的位置（Bx、By、Dx、Dy）、速度（xByBxDyDvvvv、、、）图6和加速度（xByBxDyDaaaa、、、）。求内运动副C的位置（CCx、y）、速度连杆机构运动分析（xCyCv、v）、加速度（xCyCa、a）以及两杆的角位置（23、）、角速度（23、）和角加速度（23、）。1）位置方程33223322=+cos=+cos=+sin=+sinCDBCDBxxlxlyylyl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02020cos+sin-=0ABC式中：02=2(x-x)BDAl02=2(-)BDBlyy222023=+-BDClll其中，22=(x-x)+(-)BDBDBDlyy。为保证机构的装配，必须同时满足23+BDlll和23-BDlll解三角方程式02020cos+sin-=0ABC可求得2220000200+B-C=2arctan+CBAA上式中，“+”表示B、C、D三个运动副为顺时针排列；“—”表示B、C、D为逆时针排列。将2代入33223322=+cos=+cos=+sin=+sinCDBCDBxxlxlyylyl中可求得CCxy、，而后即可求得3-=arctan-CDCDyyxx2）速度方程将式33223322=+cos=+cos=+sin=+sinCDBCDBxxlxlyylyl对时间求导可得两杆的角速度23、为连杆机构运动分析2313221=(x-x)+S(y-y)/=(x-x)+S(y-y)/BDjDBBDDBCGCG式中：12332=-GCSCS222222=cos,=sinClSl333333=cos,=sinClSl内运动副C点的速度CxCyvv、为222333222333=-sin=-sin=y+cos=+cosCxBDCyBDvxlxlvlyl3）加速度方程两杆的角加速度23、为223331322321=G+/=G+/（CGS）G（CGS）G式中：22222332232233=-+-=-+-DBDBGxxCCGyySS内运动副C的加速度CxCyaa、为22222222222222=-sin-cos=+cos-sinCxBCyBaxllayll（3）RPRII级杆组的运动分析连杆机构运动分析图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。已知G点的坐标（yGGx、）以及F点的运动参数（yFFxFyFxFyFxvvaa、、、、、），求杆5的角位移5、角速度5、角加速度5。5-y=arctan-FGFGyxx55=ddt2552=ddt5、计算编程程序流程：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。4）Matlab程序yy=(0:0.1:360);%杆AB的角位移，每隔0.1度计数yy1=yy/180*pi;%转化为弧度连杆机构运动分析xb=280*cos(yy1);%点B的x坐标yb=280*sin(yy1);%点B的y坐标w=10;%杆AB的角速度vxb=-w*yb;%点B的速度在x方向的分量vyb=w*xb;%点B的速度在y方向的分量axb=-w*w*xb;%点B的加速度在x方向的分量ayb=-w*w*yb;%点B的加速度在y方向的分量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方向的分量vyd=0;%点D的速度在y方向的分量axd=0;%点D的加速度在x方向的分量ayd=0;%点D的加速度在y方向的分量jbcd=ones(1,3601);%给角BCD赋初值fdb=ones(1,3601);%?给角BD赋初值li=350;%杆BC的长度lj=320;%杆CD的长度lbd=ones(1,3601);%给BD赋初值fi=ones(1,3601);%给杆BC的角位移赋初值fj=ones(1,3601);%给杆CD的角位移赋初值xc=ones(1,3601);%给点Cx坐标赋初值yc=ones(1,3601);%给点Cy坐标赋初值ci=ones(1,3601);%给中间变量赋初值cj=ones(1,3601);%给中间变量赋初值wi=ones(1,3601);%给杆BC的角速度赋初值wj=ones(1,3601);%给杆CD的角速度赋初值ss=ones(1,3601);%给ss赋初值ffg=ones(1,3601);%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方向的分量vyg=0;%点G的速度在y方向的分量axg=0;%点G的加速度在x方向的分量ayg=0;%点G的加速度在y方向的分量wgf=ones(1,3601);%给杆GF的角速度赋初值%求角BCD，角BDform=1:3601连杆机构运动分析lbd(1,m)=sqrt((xd-xb(1,m))^2+(yd-yb(1,m))^2);if(lbd(1,m)(li+lj)&&lbd(1,m)abs(lj-li))jbcd(1,m)=acos((li*li+lbd(1,m)*lbd(1,m)-lj*lj)/(2*li*lbd(1,m)));elseiflbd(1,m)==(li+lj)jbcd(1,m)=0;elseif(lbd(1,m)==abs(lj-li)&&(lilj))jbcd(1,m)=0;elseif(lbd(1,m)==abs(lj-li)&&(lilj))jbcd(1,m)=pi;endif(xdxb(1,m)&&yd=yb(1,m))fdb(1,m)=atan((yd-yb(1,m))/(xd-xb(1,m)));elseif(xd==xb(1,m)&&ydyb(1,m))fdb(1,m)=pi/2;elseif(xdxb(1,m)&&yd=yb(1,m))fdb(1,m)=atan((yd-yb(1,m))/(xd-xb(1,m)))+pi;elseif(xd==xb(1,m)&&ydyb(1,m))fdb(1,m)=3*pi/2;elseif(xdxb(1,m)&&ydyb(1,m))fdb(1,m)=atan((yd-yb(1,m))/(xd-xb(1,m)))+2*pi;elseif(xdxb(1,m)&&ydyb(1,m))fdb(1,m)=atan((yd-yb(1,m))/(xd-xb(1,m)))+pi;endfi(1,m)=fdb(1,m)-jbcd(1,m);%杆BC的角位移iffi(1,m)0fi(1,m)=fi(1,m)+2*pi;endend%求点C的坐标xc=xb+li*cos(fi);yc=yb+li*sin(fi);forn=1:3601%求杆CD的角位移if(xc(1,n)xd&&yc(1,n)=yd)fj(1,n)=atan((yc(1,n)-yd)/(xc(1,n)-xd));elseif(xc(1,n)==xd&&yc(1,n)yd)连杆机构运动分析fj(1,n)=pi/2;elseif(xc(1,n)xd&&yc(1,n)=yd)fj(1,n)=atan((yc(1,n)-yd)/(xc(1,n)-xd))+pi;elseif(xc(1,n)xd&&yc(1,n)yd)fj(1,n)=atan((yc(1,n)-yd)/(xc(1,n)-xd))+pi;elseif(xc(1,n)==xd&&yc(1,n)yd)fj(1,n)=pi/2*3;elseif(xc(1,n)xd&&yc(1,n)=yd)fj(1,n)=atan((yc(1,n)-yd)/(xc(1,n)-xd))+2*pi;endendci=li*cos(fi);cj=lj*cos(fj);si=li*sin(fi);sj=lj*sin(fj);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*ones(1,3601);%求点F的坐标、速度、加速度xf=xb+lbf*cos(fii);yf=yb+lbf*sin(fii);vxf=vxb-lbf*wi.*sin(fii);vyf=vyb+lbf*wi.*cos(fii);axf=axb-lbf*wi.^2.*cos(fii)-lbf*ei.*sin(fii);ayf=ayb-lbf*wi.^2.*sin(fii)-lbf*ei.*cos(fii);连杆机构运动分析%求杆GF的角位移fori=1:3601ss(1,i)=sqrt((xg-xf(1,i))^2+(yg-yf(1,i))^2);ifxf(1,i)xg&&yf(1,i)=ygffg(1,i)=atan((yf(1,i)-yg)/(xf(1,i)-xg));elseifxf(1,i)==xg&&yf(1,i)ygffg(1,i)=pi/2;elseifxf(1,i)xg&&yf(1,i)=ygffg(1,i)=atan((yf(1,i)-yg)/(xf(1,i)-xg))+pi;elseifxf(1,i)xg&&yf(1,i)ygffg(1,i)=atan((yf(1,i)-yg)/(xf(1,i)-xg))+pi;elseifxf(1,i)==xg&&yf(1,i)y