哈工大机械原理大作业连杆23付帅磊.docx

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哈工大机械原理大作业连杆23付帅磊

HarbinInstituteofTechnology

课程设计说明书（论文）

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：

1208105班

设计者：

付帅磊

学号：

**********

**********************

设计时间：

5月25日-5月30日

哈尔滨工业大学

一、运动分析题目

如图1所示机构，已知AB=180mm,β=130°，BC=290mm,CD=300mm,e=65mm,

AD=150mm,DE=180mm,EF=500mm,构件1的角速度为

，试求构件5上点F的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分析。

图一

二、连杆结构分析

这是两个二级杆组的组合

原动件RRR杆组

RRP杆组

三、各杆组运动的数学模型

对原动件一

设AB杆逆时针转动，则其位移方程为

对RRR杆组

对RRP杆组

F点坐标为（L，65）

四、建立坐标系

建立如下坐标系

图2

以图2所示状态为时间起点（t=0s,）此时CD垂直于X轴。

AD为最短杆，可知该AB、CDE均可作圆周运动。

在上图所示状态中，连接AC，则

令

，

杆AB和杆CDE转动过程中，BC长度为定值，即

整理得

即

DE与X轴夹角为

，则

F点坐标（L，65），则

五、计算编程

用matlab编程

对

，在原动件1旋转一周时，杆CDE旋转一周，取

从0到2π

symsxn;

%未知数x为

，n为

w=linspace（0,2*pi,100）;

%从0到2π取101组数据，计算不同

时

的值

f=（300*sin（x+1.57）-180*sin（n+2.15））^2+（300*cos（x+1.57）+150-180*cos（n+2.15））^2-84100;

%

R=[];

fork=1:

length（w）

r=double（solve（subs（f,n,w（k））））;

R=[Rr];

end

disp（w）

disp（R）

利用求得的

的值，计算滑块位移

symsxn;

w=R-40;

%数组R为

f=（180*cos（n）+150-x）^2+（180*sin（n）-65）^2-250000;

X=[];

fork=1:

length（w）

r=solve（subs（f,n,w（k）））;

X=[Xr];

end

disp（w）

disp（X）

求得X即为滑块F的位移

因为原动件1角速度

则周期

在一个周期内取101个时间点对应100个时间间隔，

可用每个时间间隔上的平均速度表示瞬时速度，每个时间间隔上的平均加速度表示瞬时加速度。

V=diff（X/6.28）

a=diff（V/6.28）

%diff函数可求数组相邻项之差，除以6.28ms，可得平均速度和加速度

六、计算结果

t=0s到t=0.628s，每隔0.00628s的

，单位度

[0.000002.537005.006207.442109.8442012.212114.545516.843819.106721.333923.525325.680427.79929.881831.92833.938135.912137.850539.753541.621643.455545.255947.023548.759250.463952.138953.785355.404356.997458.566060.111761.636263.141464.629166.101567.560769.009270.449471.884373.316874.750276.188477.635379.095880.575082.079183.615285.191686.818188.506890.089691.949693.926996.050498.3576100.8981103.7387106.9720110.7284115.1972120.6588127.5370136.4709148.3722164.2639184.3280206.1170225.3257239.9432250.7181258.9547265.5965271.2188276.1648280.6444284.7904288.6897292.4012295.9658299.4128302.7635306.0337309.2353312.3772315.4666318.5087321.5077324.4669327.3887330.2751333.1276335.9472338.7348341.4907344.2155346.9091349.5716352.2029354.8029357.3711360]

滑块F的位移，单位毫米（t=0s到t=0.628s，每隔0.00628s）

754.1526761.4953768.3565774.8295780.9069786.5843791.8596796.7325801.2053805.2825808.9703812.2763815.2096817.7818820.0037821.8882823.4486824.6989825.6532826.3259826.7315826.8842826.7981826.4868825.9635825.2407824.3304823.2438821.9912820.5822819.0255817.3288815.4987813.5412811.4607809.2611806.9446804.5127801.9649799.3001796.5153793.6053790.5640787.3817784.0474780.5460776.8589772.9630768.8293764.4210760.1869755.0920749.5439743.4457736.6700729.0505720.3585710.2828698.3919684.0799666.5013644.5107616.7278582.0908541.7378502.2930474.8571464.0772464.5245469.9090477.0879484.9009492.9742501.2071509.5876518.1287526.8458535.7502544.8467554.1340563.6049573.2468583.0427592.9710603.0083613.1267623.2969633.4880643.6673653.8018663.8583673.8032683.6042693.2287702.6472711.8299720.7500729.3824737.7049745.6962753.6133

滑块一个周期内的速度（单位米/秒）

1.16921.09251.03070.96770.90400.84000.77590.71220.64920.58720.52640.46710.40960.35380.30010.24850.19910.15200.10710.06460.0243-0.0137-0.0496-0.0833-0.1151-0.1450-0.1730-0.1995-0.2244-0.2479-0.2702-0.2914-0.3117-0.3313-0.3503-0.3689-0.3872-0.4057-0.4243-0.4434-0.4634-0.4843

-0.5067-0.5309-0.5575-0.5871-0.6204-0.6582-0.7020

-0.6742-0.8113-0.8835-0.9711-1.0788-1.2134-1.3841

-1.6044-1.8935-2.2790-2.7991-3.5017-4.4240-5.5154-6.4256-6.2810-4.3688-1.71650.07120.85741.14311.24411.28561.31101.33451.36001.38811.41791.44851.47891.50811.53531.55991.58091.59831.61121.61951.62281.62091.61381.60141.5836

1.56071.53261.49981.46221.42041.37461.32521.27251.2607

滑块一个周期内的加速度（单位

）

-0.0767-0.0618-0.0630-0.0637-0.0640-0.0641-0.0637-0.0630-0.0620-0.0608-0.0593-0.0575-0.0558-0.0537-0.0516-0.0494-0.0471-0.0449-0.0425-0.0403-0.0380-0.0359-0.0337-0.0318-0.0299-0.0280-0.0265-0.0249-0.0235-0.0223-0.0212-0.0203-0.0196-0.0190-0.0186-0.0183-0.0185-0.0186-0.0191-0.0200-0.0209-0.0224-0.0242-0.0266-0.0296-0.0333-0.0378-0.0438-0.0278-0.1371-0.0722-0.0876-0.1077-0.1346-0.1707-0.2203-0.2891-0.3855-0.5201-0.7026-0.9223-1.0914-0.91020.14461.91222.65231.78770.78620.28570.10100.04150.02540.02350.02550.02810.02980.03060.03040.02920.02720.02460.02100.01740.01290.00830.0033-0.0019-0.0071-0.0124-0.0178-0.0229-0.0281-0.0328-0.0376-0.0418-0.0458-0.0494-0.0527-0.0118

七、计算结果分析

滑块位移图像

从位移图像可以看出，滑块做往复直线运动，周期为0.628s，向左运动时间约为0.289s，向右运动时间约为0.339s。

滑块速度图像

从速度图像可以看出在向左运动时，从0.3s到0.4s滑块速度明显增大

加速度图像

从加速度图像可以看出，加速度多数情况在

以内，在0.3s到0.45s内急剧变化。