哈工大机械原理大作业连杆机构运动分析报告29.docx

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哈工大机械原理大作业连杆机构运动分析报告29

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-29院系：

机电工程学院班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：

哈尔滨工业大学

设计题目（29）

二、VB编程得到动画、轨迹、位移、速度、加速度线图

1.用VB编写程序得到的机构动画

2.构件2上的E点轨迹

3.构件7的位移线图

4.构件7的速度线图

5.构件7的加速度线图

三、计算说明书

（一）建立机构运动分析数学模型

对机构进行结构分析，找出基本杆组

1.基本杆组划分

a）杆件1为原动件

b）构件2、3为RRR型II级杆组

c）构件4、5为RRR型II级杆组

d）构件6、7为RRP型II级杆组

2.结构分析与自由度计算

机构为平面连杆机构，活动构件数n=7,PL=10,转动副为9个，移动副为1个，高副为0个，则机构自由度为F=3n-2PL-PH=3x7-2x10=1。

各基本杆组的运动分析数学模型

1.原动件（I级构件）

1）位置分析

xBxAlicosi

B点位置方程BAii（1-1）

yByAlisini

2）速度分析

3）加速度分析

把（2-2）对时间他求导得B加速度方程

2.RRR杆组的运动分析

3.RRP杆组的运动分析

图2

1）位置分析内运动副C的位置方程

li的转角

式中

A0（xB

滑块

滑块

2）

xCxBlicosi

yCyBlisini

arcsin（A0lilj

）j

xKscosjljsinj

yKssinjljcosj

xk）sinj（yByK）cosj满足装配条件A0ljli

D相对参考点K的位移为

xCxkljsinjs

yCyKljcosj

D的位置方程

速度分析

cosj

sinj

杆li的角速度ii

xDxKscosiyDyKssini

Q1sinjQ2cosj

滑块D沿导路的移动速度

Q1licosiQ2lisinis

Q3

2-1）

2-2）

2-3）

2-4）

2-5）

2-6）

式中Q1xKxBj（ssinjljcosj）

Q2yKyBj（scosjljsinj）

Q3lisinisinjlicosicosj

内运动副C的速度为

xCxBilisiniyCyBilicosi

外移动副D的速度为

xDxKscosisjsinjyDyKssinisjcosj（3）加速度分析

杆li的角加速度

Q4sinjQ5cosji

2-7）

2-8）

2-9）

2-10）

滑块D沿导路移动的加速度为sQ4licosiQ5lisini

Q3

式中

22

Q4xKxBilicosij（ssinjljcosj）j（scosjljsinj）2sjsinj

22

Q5yKyBilisinij（scosjljsinj）j（ssinjljcosj）2sjcosj

2

xCxBilicosijlisinj

内运动副C的加速度CBiiijij（2-11）

2

yCyBilisinijlicosj

2

xDxKscosjsjsinjsjcosj2sjsinj

滑块D的加速度DKjjjjjjj（2-12）

2

yDyKssinjsjcosjsjsinj2sjcosj

以上为基本杆组的通用分析，根据已知条件进行赋值均在程序中体现

（二）计算流程框图（见下页）

（三）VB编写程序清单

点的坐标、速度、加速度

定义变量

DimxAAsDouble'ADimyAAsDoubleDimvxAAsDoubleDimvyAAsDoubleDimaxAAsDoubleDimayAAsDoubleDimxBAsDouble'BDimyBAsDoubleDimvxBAsDoubleDimvyBAsDoubleDimaxBAsDoubleDimayBAsDoubleDimxDAsDouble'DDimyDAsDoubleDimvxDAsDoubleDimvyDAsDoubleDimaxDAsDoubleDimayDAsDoubleDimxEAsDouble'EDimyEAsDoubleDimvxEAsDoubleDimvyEAsDoubleDimaxEAsDoubleDimayEAsDoubleDimxGAsDouble'GDimyGAsDoubleDimvxGAsDoubleDimvyGAsDoubleDimaxGAsDoubleDimayGAsDoubleDimxHAsDouble'HDimyHAsDoubleDimvxHAsDoubleDimvyHAsDoubleDimaxHAsDoubleDimayHAsDoubleDimxMAsDouble'MDimyMAsDoubleDimvxMAsDoubleDimvyMAsDoubleDimaxMAsDouble

DimayMAsDouble

DimxNAsDouble'参考点N

DimyNAsDouble

DimvxNAsDouble

DimvyNAsDouble

DimaxNAsDouble

DimayNAsDouble

DimxKAsDouble'K点

DimyKAsDouble

DimvxKAsDouble

DimvyKAsDouble

DimaxKAsDouble

DimayKAsDouble

Dimdelt1AsDouble'AB杆初始转角

DimL1AsDouble'AB杆长

Dimf1AsDouble'AB杆转角

Dimw1AsDouble'AB杆角速度

Dime1AsDouble'AB杆角加速度

DimL2AsDouble'BC杆

Dimf2AsDouble

Dimw2AsDouble

Dime2AsDouble

DimL3AsDouble'CD杆

Dimf3AsDouble

Dimw3AsDouble

Dime3AsDouble

DimLBEAsDouble'BE杆

Dimdelt2AsDouble

DimL4AsDouble'EF杆

Dimf4AsDouble

Dimw4AsDouble

Dime4AsDouble

DimLFGAsDouble'FG杆

Dimf5AsDouble

Dimw5AsDouble

Dime5AsDouble

DimdeltGHAsDouble'GH杆

DimLGHAsDouble

DimL6AsDouble'HM（HK）杆

Dimf6AsDouble

Dimw6AsDouble

Dime6AsDouble

DimLjAsDouble'MK杆

DimfjAsDouble

DimwjAsDouble

DimejAsDouble

DimpiAsDouble

DimpaAsDouble

DimiAsDouble

Dimfj1AsDouble

PrivateSubCommand1_Click（）'点E的轨迹

Picture1.Scale（-50,250）-（600,-100）

Picture1.Line（-50,0）-（600,0）'X

Picture1.Line（0,250）-（0,-100）'Y

Fori=-50To600Step50'X轴坐标

Picture1.DrawStyle=2

Picture1.Line（i,250）-（i,-100）

Picture1.CurrentX=i-0:

Picture1.CurrentY=0

Picture1.Printi

Nexti

Fori=-100To250Step50'Y轴坐标

Picture1.DrawStyle=2

Picture1.Line（-50,i）-（600,i）

Picture1.CurrentX=-20:

Picture1.CurrentY=i+7

Picture1.Printi

Nexti

Forfj1=0To360Step0.01

f1=fj1*pa

CallRR1

CallRRR1

CallRR2

Picture1.PSet（xE,yE）

Nextfj1

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）'求点G的位移

Picture2.Scale（-20,300）-（380,200）

Picture2.Line（-20,0）-（380,0）'X

Picture2.Line（0,300）-（0,200）'Y

Fori=0To360Step30'X轴坐标

Picture2.DrawStyle=2

Picture2.Line（i,300）-（i,0）

Picture2.CurrentX=i-10:

Picture2.CurrentY=0

Picture2.Printi

Nexti

Fori=200To300Step10'Y轴坐标

Picture2.Line（0,i）-（380,i）

Picture2.CurrentX=-25:

Picture2.CurrentY=i

Picture2.Printi

Nexti

Forfj1=0To360Step0.01

f1=fj1*pa

CallRR1

CallRRR1

CallRR2

CallRRR2

CallRR3

CallRRP1

Picture2.PSet（fj1,ss）

Nextfj1

EndSub

PrivateSubCommand3_Click（）'求点G的速度

Picture3.Scale（-30,600）-（380,-600）

Picture3.Line（-30,0）-（380,0）'X

Picture3.Line（0,600）-（0,-600）'Y

Fori=0To360Step30'X轴坐标

Picture3.DrawStyle=2

Picture3.Line（i,600）-（i,-600）

Picture3.CurrentX=i-10:

Picture3.CurrentY=0

Picture3.Printi

Nexti

Fori=-600To600Step50'Y轴坐标

Picture3.Line（0,i）-（380,i）

Picture3.CurrentX=-28:

Picture3.CurrentY=i

Picture3.Printi

Nexti

Forfj1=0To360Step0.01

f1=fj1*pa

CallRR1

CallRRR1

CallRR2

CallRRR2

CallRR3

CallRRP1

Picture3.PSet（fj1,vss）

Nextfj1

EndSub

PrivateSubCommand4_Click（）'求点G的加速度

Picture4.Scale（-20,20000）-（380,-10000）Picture4.Line（-20,0）-（380,0）'X

Picture4.Line（0,20000）-（0,-10000）'YFori=0To360Step30'X轴坐标

Picture4.DrawStyle=2

Picture4.Line（i,20000）-（i,-10000）Picture4.CurrentX=i-10:

Picture4.CurrentY=0Picture4.Printi

Nexti

Fori=-10000To20000Step1000'Y轴坐标

Picture4.Line（0,i）-（380,i）

Picture4.CurrentX=-25:

Picture4.CurrentY=i+5Picture4.Printi

Nexti

Forfj1=0To360Step0.01f1=fj1*paCallRR1CallRRR1CallRR2CallRRR2CallRR3CallRRP1

Picture4.PSet（fj1,ass）

Nextfj1EndSubPrivateSubForm_Load（）'赋初值

xA=0yA=0vxA=0vyA=0axA=0ayA=0xD=730yD=-138vxD=0vyD=0axD=0ayD=0xG=465yG=-248vxG=0vyG=0axG=0

ayG=0xN=545yN=0vxN=0vyN=0axN=0ayN=0delt1=0

L1=200w1=10

e1=0

L2=670

L3=350delt2=0

LBE=335

L4=380

LFG=130deltGH=56*paLGH=100

L6=486

Lj=0

fj=pi/2wj=0ej=0pi=3.14pa=pi/180

EndSub

PublicSubRR1（）'杆ABxB=xA+L1*Cos（f1+delt1）

yB=yA+L1*Sin（f1+delt1）

vxB=vxA-w1*L1*Sin（f1+delt1）

vyB=vyA+w1*L1*Cos（f1+delt1）

axB=axA-w1^2*L1*Cos（f1+delt1）-e1*L1*Sin（f1+delt1）ayB=ayA-w1^2*L1*Sin（f1+delt1）+e1*L1*Cos（f1+delt1）EndSub

PublicSubRRR1（）'杆BCD

DimxCAsDouble

DimyCAsDouble

DimvxCAsDouble

DimvyCAsDouble

DimaxCAsDouble

DimayCAsDouble

DimLBDAsDouble

DimJCBDAsDouble

Dimval1AsDouble

DimfDBAsDouble

DimC2AsDouble

DimC3AsDouble

DimS2AsDouble

DimS3AsDouble

DimG11AsDouble

DimG12AsDouble

DimG13AsDouble

LBD=Sqr（（xD-xB）^2+（yD-yB）^2）

IfLBD>L2+L3AndLBD

IfMsgBox（"RRR杆组杆长不符合要求",vbOKOnly,"提示"）=1ThenEnd

Else

EndIf

Else

EndIf

IfLBDAbs（L2-L3）Then

val1=（L2^2+LBD^2-L3^2）/（2*L2*LBD）

JCBD=Atn（-val1/Sqr（-val1*val1+1））+2*Atn

（1）

Else

EndIf

IfLBD=L2+L3Then

JCBD=0

Else

EndIf

IfLBD=Abs（L2-L3）Then

IfL2>L3Then

JCBD=0

Else

EndIf

IfL2

JCBD=pi

Else

EndIf

Else

EndIf

IfxD>xBAndyD>=yBThen'第一象限

fDB=Atn（（yD-yB）/（xD-xB））

Else

EndIf

IfxD=xBAndyD>yBThen

fDB=pi*2

Else

EndIf

IfxD=yBThen'fDB=pi+Atn（（yD-yB）/（xD-xB））Else

EndIf

IfxD

fDB=pi+Atn（（yD-yB）/（xD-xB））

Else

EndIf

IfxB=xDAndyD

fDB=3*pi/2

Else

EndIf

IfxD>xBAndyD<=yBThen'

fDB=2*pi+Atn（（yD-yB）/（xD-xB））

Else

EndIf

f2=fDB+JCBD

xC=xB+L2*Cos（f2）

yC=yB+L2*Sin（f2）

IfxC>xDAndyC>=yDThen'第

f3=Atn（（yC-yD）/（xC-xD））Else

EndIf

IfxC=xDAndyC>yDThen

f3=pi/2

Else

EndIf

IfxC=xDThen'f3=pi+Atn（（yC-yD）/（xC-xD））ElseEndIf

IfxC

f3=pi+Atn（（yC-yD）/（xC-xD））

Else

EndIf

IfxC=xDAndxC

第二象限

第三象限

第四象限

象限

第二象限

第三象限

f2=3*pi/2Else

第四象限

EndIf

IfxC>xDAndxC<=xDThen'f2=2*pi+Atn（（yC-yD）/（xC-xD））Else

EndIf

C2=L2*Cos（f2）

S2=L2*Sin（f2）

C3=L3*Cos（f3）

S3=L3*Sin（f3）

G11=C2*S3-C3*S2w2=（C3*（vxD-vxB）+S3*（vyD-vyB））/G11w3=（C2*（vxD-vxB）+S2*（vyD-vyB））/G11vxC=vxB-w2*L2*Sin（f2）vyC=vyB+w2*L2*Cos（f2）

G12=axD-axB+w2^2*C2-w3^2*C3G13=ayD-ayB+w2^2*S2-w3^2*S3e2=（G12*C3+G13*S3）/G11e3=（G12*C2+G13*S2）/G11axC=axB-e2*L2*Sin（f2）-w2^2*L2*Cos（f2）ayC=ayB-e2*L2*Cos（f2）-w2^2*L2*Sin（f2）EndSub

PublicSubRR2（）'杆BExE=xB+LBE*Cos（f2+delt2）yE=yB+LBE*Sin（f2+delt2）vxE=vxB-w2*LBE*Sin（f2+delt2）vyE=vyB+w2*LBE*Cos（f2+delt2）axE=axB-w2^2*LBE*Cos（f2+delt2）-e2*LBE*Sin（f2+delt2）ayE=ayB-w2^2*LBE*Sin（f2+delt2）+e2*LBE*Cos（f2+delt2）EndSub

PublicSubRRR2（）'杆EFG

DimxFAsDoubleDimyFAsDoubleDimvxFAsDoubleDimvyFAsDoubleDimaxFAsDoubleDimayFAsDoubleDimLEGAsDoubleDimJFEGAsDoubleDimval2AsDoubleDimfGEAsDouble

DimC4AsDouble

DimC5AsDouble

DimS4AsDouble

DimS5AsDouble

DimG21AsDouble

DimG22AsDouble

DimG23AsDouble

LEG=Sqr（（xG-xE）^2+（yG-yE）