機械原理大作業(yè)一連桿機構(gòu)運動分析24

機械原理大作業(yè)一課程名稱：機械原理設計題目：連桿機構(gòu)運動分析題號：24院系：機電工程學院班級：*******設計者：********學號：**********指導教師：趙永強唐德威設計時間：2015年6月哈爾濱工業(yè)大學第II級組。已知G點的坐標（）以及F點的運動參數(shù)（），求桿5的角位移、角速度、角加速度。圖84、確定已知參數(shù)和求解過程（1）原動件桿1（=1\*ROMANI級機構(gòu)）如圖3所示，已知原動件桿1的長度lAB=280m原動件桿1的轉(zhuǎn)角φ=0~360°、δ=0°原動件桿1的角速度φ=ω1=10rad/s原動件桿1的角加速度φ=0運動副A的位置坐標x運動副A的速度x運動副A的加速度x求出運動副B的位置坐標（xB，yB），速度（xB，yB），加速度（xB，yB）（2）RRR=2\*ROMANII級桿組（桿2、桿3）如圖4所示，已求出運動副B的位置坐標（xB，yB），速度（xB，yB）和加速度（xB，yB），已知運動副D的位置坐標x運動副D的速度x運動副x桿長lBC=350lCD=320mm求出構(gòu)件2的轉(zhuǎn)角φ2，角速度φ2和角加速度φ2。（3）構(gòu)件2上點E的運動如圖4所示，已求出運動副B的位置坐標（xB，yB），速度（xB，yB），加速度（xB，yB），已經(jīng)求出構(gòu)件2的轉(zhuǎn)角φ2，角速度φ2和角加速度φ2，已知桿BE的長度lBE=175根據(jù)Ⅰ級機構(gòu)的運動分析數(shù)學模型求出E點的位置坐標（xE，yE），速度（xE，yE）和加速度（xE，yE）。（4）構(gòu)件2上點F的運動如圖4所示，已求出E點的位置坐標（xE，yE），速度（xE，yE）和加速度（xE，yE）已經(jīng)求出構(gòu)件2的轉(zhuǎn)角φ2，角速度φ2和角加速度φ2δ=90°EF的長度lEF=220mm根據(jù)Ⅰ級機構(gòu)的運動分析數(shù)學模型求出F點的位置坐標（xF，yF），速度（xF，yF）和加速度（xF，yF）。（5）RPR=2\*ROMANII級桿組（滑塊4、桿5）如圖5所示，已求出運動副F的位置坐標（xF，yF），速度（xF，yF）和加速度（xF，yF）已知運動副G的位置坐標x運動副G的速度x運動副x求出構(gòu)件5的轉(zhuǎn)角φ5，角速度φ5和角加速度φ5。5、計算流程框圖運動副運動副A運動參數(shù)桿1運動參數(shù)=1\*ROMANI級機構(gòu)運動副B運動參數(shù)運動副B運動參數(shù)RRR桿組桿2桿3RRR桿組桿2桿3運動副運動副D運動參數(shù)桿2運動參數(shù)桿2運動參數(shù)=1\*ROMANI級機構(gòu)EE點運動參數(shù)=1\*ROMANI級機構(gòu)運動副運動副F運動參數(shù)運動副G運動副G運動參數(shù)RPR桿組滑塊4桿5桿桿5運動參數(shù)6、用MATLAB編程求解（1）一級機構(gòu)子程序：RR%已知桿長l,構(gòu)件的角位置fai,角速度dfai,角加速度ddfai,運動副A的位置xA,yA,速度dxA,dyA,加速度ddxA,ddyA%求B點的位置xB,yB，速度dxB,dyB，加速度ddxB,ddyBfunction[xB,yB,dxB,dyB,ddxB,ddyB]=RR(l,fai,dfai,ddfai,xA,yA,dxA,dyA,ddxA,ddyA)xB=xA+l*cos(fai);yB=yA+l*sin(fai);dxB=dxA-dfai*l*sin(fai);dyB=dyA+dfai*l*cos(fai);ddxB=ddxA-dfai^2*l*cos(fai)-ddfai*l*sin(fai);ddyB=ddyA-dfai^2*l*sin(fai)+ddfai*l*cos(fai);(2)二級桿組RRR子程序：RRR%已知兩桿長li,lj;兩個外運動副位置坐標xB,yB,xD,yD;速度dxB,dyB,dxD,dyD;加速度ddxB,ddyB,ddxD,ddyD;%求內(nèi)運動副位置xC,yC;速度dxC,dyC;加速度ddxC,ddyC;兩桿的角位置faii,faij;角速度dfaii,dfaij;角加速度ddfaii,ddfaijfunction[faii,dfaii,ddfaii]=RRR(li,lj,xB,yB,xD,yD,dxB,dyB,dxD,dyD,ddxB,ddyB,ddxD,ddyD)lBD=sqrt((xD-xB)^2+(yD-yB)^2);%求角CBD，BD角位移，進而求出BC桿角位移iflBD<(li+lj)&&lBD>abs(lj-li)jCBD=acos((li*li+lBD*lBD-lj*lj)/(2*li*lBD));elseiflBD==li+ljjCBD=0;elseiflBD==abs(lj-li)&&(li>lj)jCBD=0;elseiflBD==abs(lj-li)&&(li<lj)jCBD=pi;endifxD>xB&&yD>=yBfDB=atan((yD-yB)/(xD-xB));elseifxD==xB&&yD>yBfDB=pi/2;elseifxD<xB&&yD>=yBfDB=atan((yD-yB)/(xD-xB))+pi;elseifxD==xB&&yD<yBfDB=3*pi/2;elseifxD>xB&&yD<yBfDB=atan((yD-yB)/(xD-xB))+2*pi;elseifxD<xB&&yD<yBfDB=atan((yD-yB)/(xD-xB))+pi;endfaii=fDB-jCBD;%桿BC的角位移iffaii<0faii=faii+2*pi;endxC=xB+li*cos(faii);%反代求出xC和yCyC=yB+li*sin(faii);%求桿CD的角位移faijifxC>xD&&yC>=yDfaij=atan((yC-yD)/(xC-xD));elseifxC==xD&&yC>yDfaij=pi/2;elseifxC<xD&&yC>=yDfaij=atan((yC-yD)/(xC-xD))+pi;elseifxC<xD&&yC<yDfaij=atan((yC-yD)/(xC-xD))+pi;elseifxC==xD&&yC<yDfaij=pi/2*3;elseifxC>xD&&yC<=yDfaij=atan((yC-yD)/(xC-xD))+2*pi;end%速度分析Ci=li*cos(faii);Si=li*sin(faii);Cj=lj*cos(faij);Sj=lj*sin(faij);G1=Ci*Sj-Cj*Si;dfaii=(Cj*(dxD-dxB)+Sj*(dyD-dyB))/G1;%求桿li的角速度dfaiidfaij=(Ci*(dxD-dxB)+Si*(dyD-dyB))/G1;%求桿lj的角速度dfaijG2=ddxD-ddxB+dfaii^2*Ci-dfaij^2*Cj;%加速度分析G3=ddyD-ddyB+dfaii^2*Si-dfaij^2*Sj;ddfaii=(G2*Cj+G3*Sj)/G1;%求桿li的角加速度（3）二級桿組RPR子程序：RPR%已知兩構(gòu)件尺寸li,lk及兩外回轉(zhuǎn)副B,D的參數(shù)xB,yB,dxB,dyB,ddxB,ddyB,xD,yD,dxD,dyD,ddxD,ddyD%求構(gòu)件lj的角位移faij,角速度dfaij,角加速度ddfaijfunction[faij,dfaij,ddfaij]=RPR(li,lk,xB,yB,dxB,dyB,ddxB,ddyB,xD,yD,dxD,dyD,ddxD,ddyD)A0=xB-xD;B0=yB-yD;C0=li+lk;s=sqrt(A0^2+B0^2-C0^2);%求lj桿角位移ifxB>xD&&yB>=yDfaij=atan((B0*s+A0*C0)/(A0*s-B0*C0));elseifxB==xD&&yB>yDfaij=pi/2;elseifxB<xD&&yB>=yDfaij=atan((B0*s+A0*C0)/(A0*s-B0*C0))+pi;elseifxB<xD&&yB<yDfaij=atan((B0*s+A0*C0)/(A0*s-B0*C0))+pi;elseifxB==xD&&yB<yDfaij=3*pi/2;elseifxB>xD&&yB<yDfaij=atan((B0*s+A0*C0)/(A0*s-B0*C0))+2*pi;endG4=(xB-xD)*cos(faij)+(yB-yD)*sin(faij);dfaij=((dyB-dyD)*cos(faij)-(dxB-dxD)*sin(faij))/G4;%求lj桿的角速度ds=((dxB-dxD)*(xB-xD)+(dyB-dyD)*(yB-yD))/G4;G5=ddxB-ddxD+dfaij^2*(xB-xD)+2*ds*dfaij*sin(faij);G6=ddyB-ddyD+dfaij^2*(yB-yD)-2*ds*dfaij*cos(faij);ddfaij=(G6*cos(faij)-G5*sin(faij))/G4;%求lj桿角加速度（4）主程序Linkage_MechanismlAB=280;dfai=10;%桿lAB的角速度、角加速度ddfai=0;xA=0;%運動副A的位置坐標、速度、加速度yA=0;dxA=0;dyA=0;ddxA=0;ddyA=0;lBC=350;%BC和CD的桿長lCD=320;xD=0;%運動副D的位置坐標、速度、加速度yD=160;dxD=0;dyD=0;ddxD=0;ddyD=0;lBE=175;%BE的長度lEF=220;%EF的長度xG=-25;%運動副G的位置坐標、速度、加速度yG=80;dxG=0;dyG=0;ddxG=0;ddyG=0;li=0;%對照RPR二級桿組數(shù)學模型，確定本題對應參數(shù)的值lk=0;XE=zeros(1,3601);%給E點x坐標賦初值YE=zeros(1,3601);%給E點y坐標賦初值XF=zeros(1,3601);%給F點x坐標賦初值YF=zeros(1,3601);%給F點y坐標賦初值Fai5=zeros(1,3601);%給桿5的角位移賦初值Dfai5=zeros(1,3601);%給桿5的角速度賦初值Ddfai5=zeros(1,3601);%給桿5的角加位移賦初值forn=1:3601fai=(n-1)*0.1;fai1=fai/180*pi;%轉(zhuǎn)化為弧度[xB,yB,dxB,dyB,ddxB,ddyB]=RR(lAB,fai1,dfai,ddfai,xA,yA,dxA,dyA,ddxA,ddyA);%調(diào)用一級機構(gòu)RR子程序求運動副B的參數(shù)[fai2,dfai2,ddfai2]=RRR(lBC,lCD,xB,yB,xD,yD,dxB,dyB,dxD,dyD,ddxB,ddyB,ddxD,ddyD);%調(diào)用RRR二級桿組子程序計算運動副C的運功參數(shù)、桿2和桿3的運功參數(shù)[xE,yE,dxE,dyE,ddxE,ddyE]=RR(lBE,fai2,dfai2,ddfai2,xB,yB,dxB,dyB,ddxB,ddyB);%調(diào)用一級機構(gòu)RR子程序求運動副E的參數(shù)faiEF=fai2+pi/2;%EF的角位移為桿2的角位移加上90度,角速度、角加速度與桿2相同[xF,yF,dxF,dyF,ddxF,ddyF]=RR(lEF,faiEF,dfai2,ddfai2,xE,yE,dxE,dyE,ddxE,ddyE);%調(diào)用一級機構(gòu)RR子程序求運動副F的參數(shù)[fai5,dfai5,ddfai5]=RPR(li,lk,xF,yF,dxF,dyF,ddxF,ddyF,xG,yG,dxG,dyG,ddxG,ddyG);%調(diào)用RPR二級桿組子程序求桿5的角位移、角速度、角加速度XE(n)=xE;%對XE進行賦值YE(n)=yE;%對YE進行賦值XF(n)=xF;%對XF進行賦值YF(n)=yF;%對YF進行賦值Fai5(n)=fai5*180/pi;%對Fai5進行賦值,轉(zhuǎn)換為角度Dfai5(n)=dfai5;%對Dfai5進行賦值Ddfai5(n)=ddfai5;%對Ddfai5進行賦值end%作圖Fai=0:0.1:360;subplot(2,2,1);plot(XE,YE,'r');holdon;plot(XF,YF,'b');legend('E點軌跡','F點軌跡');xlabel('x/mm');ylabel('ymm');title('E點和F點軌跡');gridon;subplot(2,2,2);plot(Fai,Fai5,'g-');xlabel('1桿轉(zhuǎn)角/°');ylabel('5桿角位移/°');title('角位移線圖');gridon;subplot(2,2,3);plot(Fai,Dfai5,'r-');xlabel('1桿轉(zhuǎn)角/°');ylabel('5桿角速度/rad.s-