機(jī)械原理大作業(yè)1(10)

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械原理大作業(yè)一課程名稱： 機(jī)械原理 設(shè)計(jì)題目： 連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014年6月6日 1、運(yùn)動(dòng)分析題目在如圖所示的干草壓縮機(jī)中，已知：lAB=150mm,lBC=600mm,lCE=120mm,lCD=500mm,lEF=600mm,xD=400mm,yD=500mm,yF=600mm,曲柄1作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速n1=50r/min。求在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中活塞5的位移，速度和加速度變化曲線。2、 建立坐標(biāo)系建立以點(diǎn)A為原點(diǎn)的固定平面直角系1. 各基本桿組的運(yùn)

2、動(dòng)分析數(shù)學(xué)模型（1） 原動(dòng)件AB（級(jí)組）已知原動(dòng)件AB的轉(zhuǎn)角1=02 原動(dòng)件AB的角速度 1=5/3rad/s原動(dòng)件AB的角加速度 1=0運(yùn)動(dòng)副A的位置坐標(biāo) xA=0 yA=0 A點(diǎn)與機(jī)架相連，即該點(diǎn)速度和加速度均為0。運(yùn)動(dòng)副A的速度 vxA=0 vyA=0運(yùn)動(dòng)副A的加速度 axA=0 ayA=0原動(dòng)件AB長(zhǎng)度 lAB=150mm可求出運(yùn)動(dòng)副B的位置坐標(biāo) xB=xA+lABcos1 yB=xA+lABsin1運(yùn)動(dòng)副B的速度 vxB= vxA -1 lAB sin1 vyB= vyA+1 lAB cos1運(yùn)動(dòng)副B的加速度 axB= axA-12 lAB cos1-1lAB sin1 ayB=ay

3、A-12 lAB sin1+1lAB cos1（2） BCD（RRR級(jí)桿組）由（1）知B點(diǎn)位置坐標(biāo)、速度、加速度運(yùn)動(dòng)副D點(diǎn)位置坐標(biāo) xD=400mm yD=500 D點(diǎn)與機(jī)架相連，即該點(diǎn)速度和加速度均為0。運(yùn)動(dòng)副D的速度 vxD=0 vyD=0運(yùn)動(dòng)副D的加速度 axD=0 ayD=0 桿BC長(zhǎng) lBC=600mm 桿CD長(zhǎng) lC=500mm 可求得BC桿相對(duì)于X軸正方向轉(zhuǎn)角 2=2arctanB0+A02+B02-C02A0+B0CD桿相對(duì)于x軸正方向轉(zhuǎn)角 3=arctanyC-yDxC-xD其中A0=2lBC（xD-xB）,B0=2 lBC（yD-yB）,C0=lBC2+lBD2-lCD2,

4、lBD2=(xD-xB)2+(yD-yB）2求導(dǎo)可得BC桿2、2和CD桿3、3 。則運(yùn)動(dòng)副C的位置坐標(biāo) xC=xB+lBCcos2 yC=xB+lBCsin2最終求導(dǎo)得vXc、vyC 以及axC 、ayC 。（3）構(gòu)件2上E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 仍舊使用（1）中的方法分析。BE為同一構(gòu)件上的兩點(diǎn)由（1）知B點(diǎn)位置坐標(biāo)、速度、加速度以及構(gòu)件2的轉(zhuǎn)角、角速度和角加速度。可求出點(diǎn)E的位置坐標(biāo) xE=xB+lBEcos2 yE=xB+lBEsin2點(diǎn)E的速度 vxE= vxB 2 lBE sin2 vyE= vyB+2 lBE cos2點(diǎn)E的加速度 axE= axB-22 lBE cos2-2lBE sin2 a

5、yE=aYB-22 lBE sin2+2lBE cos（4）FE（RRP級(jí)桿組）由（4）知F點(diǎn)置坐標(biāo)、速度、加速度桿FE lFE=600mm導(dǎo)軌FG與x軸正方向夾角5=0由幾何關(guān)系解出桿4與x軸正方向夾角4=arcsin（A0/ lFE）+5其中A0 =（xE-xG) sin(5)-(yE-yG) cos(5)得運(yùn)動(dòng)副F點(diǎn)位置坐標(biāo) XF=xE+lFEcos(4) yF=yE+lEFsin(5)滑塊F在導(dǎo)軌上的位移 s=(xF-xG)/cos(5)最終求導(dǎo)得vXF、vYF以及axF、ayF 。2. 編程程序段以下程序段接受MATLAB編寫(xiě)（1） 用RR類模塊求B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)f1=0:pi/180:2*

6、pi; %原動(dòng)件AB桿轉(zhuǎn)角范圍02%w1=5*pi/3; %AB桿角速度%e1=0; %AB桿角加速度%xA=0;yA=0;vxA=0;vyA=0;axA=0;ayA=0; %運(yùn)動(dòng)副A位置、速度、加速度%l1=150; %桿AB長(zhǎng)%xB=xA+cos(f1)*l1; %運(yùn)動(dòng)副B位置%yB=yA+sin(f1)*l1;vxB=vxA-w1*l1*sin(f1);%運(yùn)動(dòng)副B速度%vyB=vyA+w1*l1*cos(f1);axB=axA-w12*l1*cos(f1)-e1*l1*sin(f1); %運(yùn)動(dòng)副B加速度%ayB=ayA-w12*l1*sin(f1)+e1*l1*cos(f1);plot(

7、xB,yB)%繪出運(yùn)動(dòng)副B運(yùn)動(dòng)軌跡%（2）用RRR級(jí)桿組模塊求C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)xD=400; %運(yùn)動(dòng)副D位置、速度、加速度% yD=500;vxD=0;vyD=0;axD=0;ayD=0;l2=600; %桿BC長(zhǎng)%l3=500; %桿CD長(zhǎng)%LBD=realsqrt(xD-xB).2+(yD-yB).2); %BD間距離%A0=2*l2*(xD-xB);B0=2*l2*(yD-yB);C0=l22+LBD.2-l32;f2=2*atan(B0+1*realsqrt(A0.2+B0.2-C0.2)./(A0+C0);%桿BC轉(zhuǎn)角%xC=xB+l2*cos(f2); %運(yùn)動(dòng)副C位置%yC=yB+l2*s

8、in(f2);f3=atan(yC-yD)./(xC-xD)+pi;%桿CD轉(zhuǎn)角%C2=l2*cos(f2);S2=l2*sin(f2);C3=l3*cos(f3);S3=l3*sin(f3);G1=C2.*S3-C3.*S2;w2=(C3.*(vxD-vxB)+S3.*(vyD-vyB)./G1; %桿BC角速度%w3=(C2.*(vxD-vxB)+S2.*(vyD-vyB)./G1; %桿CD角速度%vxC=vxB-l2*w2.*sin(f2); %運(yùn)動(dòng)副C速度%vyC=vxB+l2*w2.*cos(f2);G2=axD-axB+w2.2.*C2-w3.2.*C3;G3=ayD-ayB+w

9、2.2.*S2-w3.2.*S3;e2=(G2.*C3+G3.*S3)./G1; %桿BC角加速度%e3=(G2.*C2+G3.*S2)./G1; %桿CD角加速度%axC=axB-l2*e2.*sin(f2)-l2*w2.2.*cos(f2); %運(yùn)動(dòng)副C加速度%ayC=ayB+l2*e2.*cos(f2)-l2*w2.2.*sin(f2);plot(xC,yC) %繪出運(yùn)動(dòng)副C運(yùn)動(dòng)軌跡%（3）用RR類模塊求構(gòu)件2上E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)lBE=480;%桿BE長(zhǎng)%xE=xB+lBE*cos(f2); %E位置、速度、加速度%yE=yB+lBE*sin(f2);vxE=vxB-lBE*w2.*sin(f

10、2);vyE=vyB+lBE*w2.*cos(f2);axE=axB-lBE*w2.2.*cos(f2)-lBE*e2.*sin(f2);ayE=ayB-lBE*w2.2.*sin(f2)+lBE*e2.*cos(f2);plot(xE,yE) %繪出點(diǎn)E運(yùn)動(dòng)軌跡%（4）用RRP級(jí)桿組模塊求F點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)xG=-100;yG=600;l4=600; %桿FE長(zhǎng)%f5=0; %導(dǎo)軌FG與x軸正方向夾角%A0=(xE-xG)*sin(f5)-(yE-yG)*cos(f5);f4=asin(A0/l4)+f5; %桿FE轉(zhuǎn)角%xF=xE-l4*cos(f4); %運(yùn)動(dòng)副F位置%yF=yE+l4*sin(

11、f4);s=(xF-xG)/cos(f5); %滑塊在導(dǎo)軌上距G點(diǎn)的位移%Q1=-vxE;Q2=-vyE;Q3=l4*sin(f4)*sin(f5)+l4*cos(f4)*cos(f5);w4=(-Q1*sin(f5)+Q2*cos(f5)/Q3; %桿EF角速度%vxF=vxE+l4*w4.*(-sin(f4); %運(yùn)動(dòng)副F速度%vyF=vyE+l4*w4.*cos(f4);vF=vxF*cos(f5)+vyF*sin(f5); %滑塊沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)速度%Q4=-axE+l4*w4.2*cos(f4);Q5=-ayE+l4*w4.2.*sin(f4);e4=(-Q4*sin(f5)+Q5*cos(f5)/Q3; %桿EF角加速度%axF=axE+l4*e4*(-sin(f4)+l4*w4.2.*(-cos(f4); %運(yùn)動(dòng)副F加速度%ayF=axE+l4*e4*cos(f4)+l4*w4.2.*(-sin(f4);aF=axF*cos(f5)+ayF*sin(f5); %滑塊沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)加速度%f=f1/pi*180;figure(1);plot(f,s)