哈工大機(jī)械原理大作業(yè)——連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析16 2014

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械原理大作業(yè)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析課程名稱： 機(jī)械原理 院 系： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 級(jí)： 完 成 者： 學(xué) 號(hào)： 題 號(hào)： 16 任課教師： 丁剛 完成內(nèi)容： 在完成題目計(jì)算要求的同時(shí)，擴(kuò)展了內(nèi)容，程序?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)的通用程序，可解決機(jī)構(gòu)在不同條件下的運(yùn)動(dòng)情況，文本最末為幾種情況的分析哈爾濱工業(yè)大學(xué)16、如圖所示機(jī)構(gòu)，已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸為lAC=lCE=100mm，lBC=lCD=200mm，BCD=90，lBC=200mm，構(gòu)件一的角速度為w1=10rad/s試求構(gòu)件5的角位移、角速度和角加速度，并對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。（1）、結(jié)構(gòu)分析

2、從側(cè)面看原機(jī)構(gòu)為此機(jī)構(gòu)分為級(jí)桿組（原動(dòng)件1），級(jí)桿組RRP(2號(hào)套筒、3號(hào)桿)，級(jí)桿組RRP(4號(hào)套筒、5號(hào)桿)（2）、建立坐標(biāo)系（3）、各個(gè)桿組的運(yùn)動(dòng)分析采用逆推法，從RRP桿組（4號(hào)套筒、5號(hào)桿）開始分析已知xc，yc，xE，yE，現(xiàn)在假定已知， xD=xc+L2cos=xE+200cosyD=yc+L2sin=yE+200sin其中，yc=0，yE=0，即yD=L2sin=200sin消去L2，可得cot=xE-xc+200cos200sin=100+200cos200sin可求得，也可以通過書上3-23式求得=arcsinxE-xc200+通過正弦定理可求得L2L2=200sinsin

3、再來看看角速度關(guān)系=(-(L2sin)sin+(L2cos)cos)200(sinsin+coscos)L2=-L2sinL2cos+L2cosL2sin200(sinsin+coscos)對(duì)于加速度，有如下關(guān)系=（-Asin+Bcos）200(sinsin+coscos)其中A=2200cos-L2sin-2L2cos-2L2sinB=2200cos+L2sin-2L2cos+2L2sin到此4、5桿就分析完畢了，別忘記之前的假設(shè)，我假設(shè)了已知，為求，現(xiàn)在來分析RRP桿組（2號(hào)套筒、3號(hào)桿）已知，已知xA，yA，xC，yC，xB=xA+L1cos=xC+200cos yB=yA+L1sin=

4、yC+200sin 其中，yA=0，yC=0，xA=0即xB=L1cos=xC+200cos yB=L1sin=200sin 消去L2，可得cot=xC+200cos 200sin=100+200cos 200sin反解，即可求得 ，也可以通過書上3-23式求得=arcsinxC200+通過正弦定理可求得L1L1=200sin sin繼續(xù)，我們來看看角速度關(guān)系=(-(L1sin)sin+L1coscos)200(sinsin+coscos)L1=-L1sinL1cos+L1cosL1sin200(sinsin+coscos)對(duì)于加速度，有如下關(guān)系=（-Csin+Dcos）200(sinsin+

5、coscos)其中C=2200cos-L1sin-2L1cos-2L1sinD=2200cos+L1sin-2L1cos+2L1sin現(xiàn)在，只需將所求得的，和，關(guān)聯(lián)起來這是同一根桿，=+90，=，=現(xiàn)在來看，由題目得，=10rad/s，和是未知的，但不影響整體，不然給和一個(gè)初值0=60，=0，當(dāng)然，這是可以隨意更改的。基于以上的基本原理，matlab R2012b程序如下syms theta theta1 theta2 lamuda lamuda1 lamuda2 sigma sigma1 sigma2 beta beta1 beta2 l1 l11 l2 l21 t output ithet

6、a1=10;theta2=0;i=0;for theta3=60:420theta=theta3/180*pi;beta=asin(100/200)*sin(theta)+theta;l1=0.2*sin(beta)/sin(theta);beta1=(-theta1*(l1*sin(theta)*sin(theta)+theta1*(l1*cos(theta)*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);l11=-(theta1*(l1*sin(theta)*l1*cos(beta)+theta1*(l1*cos(th

7、eta)*l1*sin(beta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);C=(theta12)*0.2*cos(beta)-theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)-2*l11*theta1*sin(theta);D=(theta12)*0.2*cos(beta)+theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)+2*l11*theta1*sin(theta);beta2=(-C*sin(theta)+D*cos(theta)/(0.2*(sin(

8、theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);lamuda=beta-pi/2;lamuda1=beta1;lamuda2=beta2;sigma=asin(100/200)*sin(lamuda)+lamuda;l2=0.2*sin(sigma)/sin(lamuda);sigma1=(-lamuda1*(l2*sin(lamuda)*sin(lamuda)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);l21=-(lamuda1*(

9、l2*sin(lamuda)*l2*cos(sigma)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*l2*sin(sigma)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);A=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)-lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)-2*l21*lamuda1*sin(lamuda);B=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)+lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)+2

10、*l21*lamuda1*sin(lamuda);sigma2=(-A*sin(lamuda)+B*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);i=i+1;output(i,1)=fix(theta/pi*180);output(i,2)=fix(sigma/pi*180);output(i,3)=fix(sigma1);output(i,4)=fix(sigma2);endoutputa=output(:,1);b=output(:,2);c=output(:,3);d=output(:,4);h1=plot

11、(a,b);hold on;h2=plot(a,c);hold on;h3=plot(a,d);hold on;set(h1,color,1 0 0,linewidth,2);set(h2,color,0 1 1,linewidth,1);set(h3,color,0 0 1,linewidth,2);m=legend(角位移,角速度,角加速度);xlabel();title(平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析);figure;h1=plot(a,b);hold on;xlabel();ylabel(角位移);title(平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 角度角位移 圖);figure;h2=plot(a,c);hold

12、on;xlabel();ylabel(角速度);title(平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 角度角速度 圖);figure;h3=plot(a,d);hold on;xlabel();ylabel(角加速度);title(平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 角度角加速度 圖);結(jié)果如下：角度角位移()角速度角加速度 60-6-9-3 61-4-10-11 62-2-10-18 630-11-25 641-11-31 652-11-37 664-12-43 676-12-48 688-12-53 6910-13-59 7012-13-64 7113-13-70 7215-13-75 7317-13-81 7419-13-87

13、7520-13-93 7622-12-100 7724-12-106 7825-12-112 7927-12-118 8029-11-124 8130-11-129 8232-11-133 8333-10-137 8435-10-141 8537-9-143 8638-9-144 8740-8-145 8841-8-144 8943-7-141 9044-7-138 9145-6-134 9247-6-128 9348-5-121 9450-5-113 9551-4-104 9652-4-94 9754-3-84 9755-3-72 9956-2-61 10058-2-48 10159-1-3

14、6 10260-1-23 10361-1-10 1036202 10564014 10665026 10766038 10867050 10868060 11069070 11170180 11272188 11373196 114741103 114751110 116761115 117771120 117781123 119791127 120801129 121801131 121811132 123821132 124831132 125841132 125851131 127861130 128871128 129880126 130880124 131890122 1329001

15、19 133910117 134920114 135920112 136930109 137940107 138950104 139950102 140960100 14197-198 14297-196 14398-194 14499-193 145100-191 146100-290 147101-289 148101-288 149102-288 150103-287 151103-287 152104-387 153105-387 154105-387 155106-387 156106-387 157107-387 158108-388 158108-488 160109-489 1

16、61109-489 162110-490 162111-491 164111-491 165112-492 166112-492 167113-493 168113-493 169114-493 170114-493 171115-494 172115-494 173116-593 174116-593 175117-593 176117-592 177118-592 178118-591 179119-590 180120-10157 181120-488 182120-486 183121-485 184121-483 184122-481 186122-479 187123-477 18

17、8123-475 189124-473 190124-470 191125-467 192125-465 193126-462 194126-459 195127-356 195127-352 197128-349 198128-346 199129-342 200129-339 201130-336 202130-332 203131-229 204131-225 205131-222 206132-218 206132-215 207133-212 209133-28 210134-25 211134-12 212135-10 213135-1-3 214136-1-6 215136-1-

18、8 216137-1-11 217137-1-13 2171380-15 2181380-17 2201390-19 2211390-21 2221390-22 2231400-23 2241400-24 2251410-25 2261410-25 2271420-26 2281420-26 2291430-25 2291430-25 2311440-24 2321440-23 2331450-22 2341450-21 2351460-19 2351460-18 2371470-15 2381470-13 2391480-11 2401480-8 2401490-5 2421490-3 24

19、315000 24315003 24515106 24615109 247152013 248152017 249153020 250153024 251154028 251154031 252155035 254155038 255156042 256156046 257157049 258157052 259158055 260159058 261159-161 262160-164 263160-167 264161-169 265161-171 266162-273 267162-274 268163-276 269163-277 270164-278 271165-279 27216

20、5-379 272166-379 274166-379 275167-379 276167-378 277168-377 278168-376 279169-475 280170-473 280170-471 282171-470 283171-467 284172-465 285173-462 286173-460 287174-457 288174-454 289175-451 290175-448 291176-445 292177-442 293177-439 294178-436 295179-332 296179-329 297180-326 298180-323 299181-3

21、20 300182-317 301182-215 302183-212 303184-29 304184-27 305185-24 306186-11 307186-10 308187-1-2 309188-1-5 3101880-7 3111890-10 3121900-13 3131900-15 3141910-18 3151920-21 3161930-25 3171930-29 3171940-33 3191950-37 3201960-42 3211970-48 3221970-54 3231980-61 3241990-68 3252000-76 3252010-85 327201

22、0-95 3282020-106 3292030-117 3302040-130 3312050-143 3322060-157 3332070-173 334208-1-189 335209-1-206 336210-2-223 337211-2-241 338212-3-260 339213-3-279 340214-4-298 341215-4-317 342216-5-337 343217-5-355 344218-6-373 345220-7-390 346221-7-407 347222-8-421 348223-9-434 349224-9-445 350226-10-455 3

23、51227-10-461 352228-11-466 353230-12-467 354231-12-467 355232-13-463 356234-13-456 357235-14-447 358237-14-435 359238-14-421 360240-9-157 361241-15-386 362243-15-366 363244-15-345 364246-15-322 365247-15-300 366249-15-277 367251-14-254 368252-14-232 368254-14-212 369256-13-192 370257-13-175 372259-1

24、2-159 373261-12-144 374263-11-132 375264-11-122 376266-10-114 377268-9-107 378270-8-101 379272-8-97 380274-7-94 381276-6-91 382277-5-88 383279-4-86 384281-4-82 385283-3-78 386285-2-73 387287-1-67 388289-1-60 3892910-51 3902930-41 3902950-30 3912970-18 3922991-5 39430117 395303121 396305134 397307148

25、 398309160 399311171 400313182 401315190 402317197 4033190102 4043210105 4053230107 4063250106 407327-1104 408329-199 409331-294 410333-287 411335-379 412337-470 413339-461 413341-551 414343-641 415345-632 417347-722 418349-813 419351-84 420353-9-3匯總圖各自的圖像結(jié)果分析，上面的圖形只是在和一個(gè)初值0=60，=0的條件下得出的，為了能解決所有問題，修

26、改程序如下syms theta theta1 theta2 lamuda lamuda1 lamuda2 sigma sigma1 sigma2 beta beta1 beta2 l1 l11 l2 l21 t output iprompt=輸入：, 輸入 ,輸入 ;%設(shè)置提示字符串name=輸入初值;%設(shè)置標(biāo)題numlines=1;%指定輸入數(shù)據(jù)的行數(shù)defAns=60,10,0;%設(shè)定默認(rèn)值Resize=on;%設(shè)定對(duì)話框尺寸可調(diào)節(jié)answer=inputdlg(prompt,name,numlines,defAns,on);%創(chuàng)建輸入對(duì)話框h= str2num(answer1);thet

27、a1= str2num(answer2);theta2= str2num(answer3);i=0;for theta3=h:(360+h)theta=theta3/180*pi;beta=asin(100/200)*sin(theta)+theta;l1=0.2*sin(beta)/sin(theta);beta1=(-theta1*(l1*sin(theta)*sin(theta)+theta1*(l1*cos(theta)*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);l11=-(theta1*(l1*sin(the

28、ta)*l1*cos(beta)+theta1*(l1*cos(theta)*l1*sin(beta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);C=(theta12)*0.2*cos(beta)-theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)-2*l11*theta1*sin(theta);D=(theta12)*0.2*cos(beta)+theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)+2*l11*theta1*sin(theta);beta2=(-C*

29、sin(theta)+D*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);lamuda=beta-pi/2;lamuda1=beta1;lamuda2=beta2;sigma=asin(100/200)*sin(lamuda)+lamuda;l2=0.2*sin(sigma)/sin(lamuda);sigma1=(-lamuda1*(l2*sin(lamuda)*sin(lamuda)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(

30、lamuda)*cos(sigma);l21=-(lamuda1*(l2*sin(lamuda)*l2*cos(sigma)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*l2*sin(sigma)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);A=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)-lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)-2*l21*lamuda1*sin(lamuda);B=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)+lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(