哈工大机械原理作业连杆机构运动分析任务书.doc

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哈工大机械原理任务书

HarbinInstituteofTechnology

机械原理大作业

课程名称：

机械原理

设计题目：

连杆机构运动分析

院系：

机电工程学院

班级：

1308102

设计者：

蔡璧丞

学号：

1130810203

指导教师：

陈明、丁刚

设计时间：

2015.06

连杆机构运动分析任务书

1.题目

如图1所示牛头刨床机构，已知各构件尺寸为：

=108mm，=620mm，=300mm，=350mm，H=635mm，曲柄1以等角速度转动，转速为=255r/min。

试求滑块5上点F的位移、速度和加速度。

2.建立机构运动分析数学模型

首先拆分杆组，该机构可拆分成

（1）AB原动件

（2）CBERPR二级杆组（3）EFRRP二级杆组

首先分析AB原动件。

位置分析：

速度分析：

加速度分析：

将已知参数带入可求出。

放入程序后的代码部分

xB=xA+Lab*Cos（f1）

yB=yA+Lab*Sin（f1）

vxB=vxA-w1*Lab*Sin（f1）

vyB=vyA+w1*Lab*Cos（f1）

axB=axA-w1^2*Lab*Cos（f1）-e1*Lab*Sin（f1）

ayB=ayA-w1^2*Lab*Sin（f1）+e1*Lab*Cos（f1）

其中，xA、xB为A和B点的位移，vxA、vxB为A点和B点的速度，axA和axB为A点和B点的加速度。

Lab为AB杆杆长，f1为AB与水平方向的夹角。

w1为杆AB的角速度，e1为杆AB的角加速度。

分析CBERPR二级杆组。

（1）位置分析

杆的转角为：

式中

（2）速度分析

杆的角速度为：

式中

（3）加速度分析

杆的角加速度为：

式中

放在程序中，源代码为

A0=xB-xC

B0=yB-yC

C0=li+lk

s=Sqr（A0^2+B0^2-C0^2）

xE=xB+（Lce-s）*Cos（f2）

yE=yB+（Lce-s）*Sin（f2）

G4=（xB-xC）*Cos（f2）+（yB-yC）*Sin（f2）

w2=（（vyB-vyC）*Cos（f2）-（vxB-vxC）*Sin（f2））/G4

vxE=vxC-w2*Lce*Sin（f2）

vyE=vyC+w2*Lce*Cos（f2）

vS=（（vxB-vxC）*（xB-xC）+（vyB-vyC）*（yB-yC））/G4

G5=axB-axC+w2^2*（xB-xC）+2*vS*w2*Sin（f2）

G6=ayB-ayC+w2^2*（yB-yC）+2*vS*w2*Cos（f2）

e2=（G6*Cos（f2）-G5*Sin（f2））/G4

axE=axC-e2*Lce*Sin（f2）-f2^2*Lce*Cos（f2）

ayE=ayC+e2*Lce*Cos（f2）-f2^2*Lce*Sin（f2）

其中xB，xC，xE分别为B,C,E点的位移，vxB，vxC，vxE分别为B,C,E点的速度，axB，axC，axE分别为B,C,E点的加速度，w2为杆BCE的角速度，e2为杆BCE的角加速度，Lce为杆CBE的长度，f2为杆CBE与水平方向的夹角，G4，G5，G6为中间变量。

分析EFRRP二级杆组

位置分析：

可求得，

其中：

带入上式即可解的xG,yG,s

速度分析：

其中：

加速度分析：

其中：

放在程序中源代码为

A0=H-H1-yE

f3=Arcsin（A0/Lef）

w3=-vyE/（Lef*Sqr（1-（A0/Lef）^2））

e3=（vyE/Sqr（1-（A0/Lef）^2）*A0/Lef*vyE/Lef-ayE*Sqr（1-（A0/Lef）^2））/（Lef*（1-（A0/Lef）^2））

yF=H-H1

xF=xE-Lef*Cos（f3）

vxF=vxE+w3*Lef*Sin（f3）

axF=axE+Lef*（e3*Sin（f3）+w3^2*Cos（f3））

其中xE，xF分别为E,F点的位移，vxE，vxF分别为E，F点的速度，axE，axF分别为E，F点的加速度，f3为杆EF与水平方向的夹角。

W3为杆EF的角速度，e3为杆EF的角加速度。

Lef为EF杆的杆长。

3.绘制流程框图

首先通过原动件

AB来计算出B

点的位移，速度

，加速度及AB杆

的加速度和角加

速度

通过已建立的

运动分析模型，已

知B点运动状态

可以计算出CB

杆的角度，角速

度和角加速度

已知C点坐标，通

过杆的角位移等

数据可以推得

E点的位移，速

度，加速度

已知F点Y方向上的

运动形式，及E点的位移

可以推得EF杆的角位移，角速

度和角加速度

从而能够推出F点的位

移，速度和加速度

4.运动分析图像

程序界面（图像Y轴与参考答案相反）

位移曲线

速度曲线

加速度曲线

机构动画

5.计算结果分析

通过图像可以直接看出F点在各个时刻的速度位移加速度。

并且与参考图像基本吻合。

计算结果正确。

附：

源代码

'1308102班蔡璧丞制作

'学号：

1130810203

'日期：

2015/5/24

'版本号：

2.0OptionExplicit'强制变量

DimxAAsDouble'定义A点变量

DimyAAsDouble

DimvxAAsDouble

DimvyAAsDouble

DimaxAAsDouble

DimayAAsDouble

DimxBAsDouble'定义B点变量

DimyBAsDouble

DimvxBAsDouble

DimvyBAsDouble

DimaxBAsDouble

DimayBAsDouble

DimxCAsDouble'定义C点变量

DimyCAsDouble

DimvxCAsDouble

DimvyCAsDouble

DimaxCAsDouble

DimayCAsDouble

DimxDAsDouble'定义D点变量

DimyDAsDouble

DimvxDAsDouble

DimvyDAsDouble

DimaxDAsDouble

DimayDAsDouble

DimxEAsDouble'定义E点变量

DimyEAsDouble

DimvxEAsDouble

DimvyEAsDouble

DimaxEAsDouble

DimayEAsDouble

DimxFAsDouble'定义F点变量

DimyFAsDouble

DimvxFAsDouble

DimvyFAsDouble

DimaxFAsDouble

DimayFAsDouble

DimLabAsDouble'各个杆长度

DimLceAsDouble

DimLefAsDouble

DimH1AsDouble

DimHAsDouble

DimA0AsDouble

DimB0AsDouble

DimC0AsDouble

DimliAsDouble

DimlkAsDouble

DimsAsDouble

Dimf1AsDouble

Dimf2AsDouble

Dimf3AsDouble

DimG4AsDouble

Dimw1AsDouble

Dimw2AsDouble

Dimw3AsDouble

Dime1AsDouble

Dime2AsDouble

Dime3AsDouble

DimvSAsDouble

DimG5AsDouble

DimG6AsDouble

DimQ1AsDouble

DimQ2AsDouble

DimQ3AsDouble

DimpiAsDouble

DimpaAsDouble

DimiAsDouble

DimjAsDouble

DimxB1AsDouble

DimxB2AsDouble

DimxB3AsDouble

DimxB4AsDouble

DimyB1AsDouble

DimyB2AsDouble

DimyB3AsDouble

DimyB4AsDouble

PrivateSubCommand1_Click（）

SetPicture1.Picture=Nothing

Picture1.Scale（-20,40）-（400,-960）

Picture1.Line（-20,0）-（400,0）'X轴

Picture1.Line（0,40）-（0,-960）'Y轴

Fori=-20To400Step50'X轴坐标

Picture1.DrawStyle=2

Picture1.Line（i,40）-（i,-960）

Picture1.Curren