机械原理大作业正弦机构力分析.docx
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机械原理大作业正弦机构力分析
机械原理大作业——正弦机构力分析
姓名：
郑豪
学号：
887
班级：
072125
专业：
机械设计制造及其自动化
联系方式：
指导老师：
王玉丹
完成时间：
在图示的正弦机构中，已知
，
，
，
（为常数），滑块2和构件3的重量分别为
和
，质心
和
的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力
，构件1的重力和惯性力略去不计。
试用解析法求机构在原动件的一个回转周期内各运动副反力和需加于构件1上的平衡力偶矩
。
（图像表示）
解：
（1）分别对三个构件进行受力分析如下图：
（2）运动分析：
滑块2：
构件3：
（3）确定惯性力：
（4）各构件的平衡方程：
构件3：
构件2：
构件1：
（5）根据式①~~
可以进行编程，以10°为步幅可以算得各个约束处的反力。
结果如表一所示。
表一各约束处反力表
Φ1
Fr23/Fr32
Fr43_1
Fr43_2
Fr12_x
Fr12_y
Fr41_x
Fr41_y
Mb
rad
N
N
N
N
N
N
N
N*m
0
0.1795
0.3590
0.5386
0.7181
0.8976
1.0771
1.2566
1.4362
1.6157
1.7952
1.9747
2.1542
2.3338
2.5133
2.6928
2.8723
3.0518
3.2314
3.4109
3.5904
3.7699
3.9494
4.1290
4.3085
4.4880
4.6675
4.8470
5.0265
5.2061
5.3856
5.5651
5.7446
5.9241
6.1037
6.2832
400.0000
382.1443
364.8625
348.7101
334.2061
321.8169
311.9404
304.8943
300.9050
300.1007
302.5072
308.0472
316.5427
327.7205
341.2215
356.6116
373.3963
391.0361
408.9639
426.6037
443.3884
458.7785
472.2795
483.4573
491.9528
497.4928
499.8993
499.0950
495.1057
488.0596
478.1831
465.7939
451.2899
435.1375
417.8557
400.0000
500.0000
470.0039
426.9963
374.1872
314.6014
250.8119
184.7735
117.7719
50.4893
-16.8300
-84.1427
-151.3378
-217.9780
-283.0943
-345.0675
-401.6200
-449.9252
-486.8273
-509.1470
-514.0376
-499.3489
-463.9495
-407.9684
-332.9190
-241.6872
-138.3782
-28.0349
83.7439
191.2451
289.0952
372.6779
438.4701
484.2616
509.2386
513.9257
500.0000
500.0000
470.0039
426.9963
374.1872
314.6014
250.8119
184.7735
117.7719
50.4893
-16.8300
-84.1427
-151.3378
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-345.0675
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-499.3489
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-407.9684
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-138.3782
-28.0349
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191.2451
289.0952
372.6779
438.4701
484.2616
509.2386
513.9257
500.0000
40.0000
39.3572
37.4494
34.3380
30.1229
24.9396
18.9547
12.3607
5.3693
-1.7946
-8.9008
-15.7210
-22.0359
-27.6425
-32.3607
-36.0388
-38.5585
-39.8390
-39.8390
-38.5585
-36.0388
-32.3607
-27.6425
-22.0359
-15.7210
-8.9008
-1.7946
5.3693
12.3607
18.9547
24.9396
30.1229
34.3380
37.4494
39.3572
40.0000
400.0000
375.0020
350.8075
328.1941
307.8886
290.5436
276.7166
266.8521
261.2670
260.1410
263.5101
271.2661
283.1597
298.8087
317.7101
339.2563
362.7548
387.4505
412.5495
437.2452
460.7437
482.2899
501.1913
516.8403
528.7339
536.4899
539.8590
538.7330
533.1479
523.2834
509.4564
492.1114
471.8059
449.1925
424.9980
400.0000
40.0000
39.3572
37.4494
34.3380
30.1229
24.9396
18.9547
12.3607
5.3693
-1.7946
-8.9008
-15.7210
-22.0359
-27.6425
-32.3607
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-38.5585
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-39.8390
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-36.0388
-32.3607
-27.6425
-22.0359
-15.7210
-8.9008
-1.7946
5.3693
12.3607
18.9547
24.9396
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34.3380
37.4494
39.3572
40.0000
400.0000
375.0020
350.8075
328.1941
307.8886
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276.7166
266.8521
261.2670
260.1410
263.5101
271.2661
283.1597
298.8087
317.7101
339.2563
362.7548
387.4505
412.5495
437.2452
460.7437
482.2899
501.1913
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528.7339
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539.8590
538.7330
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471.8059
449.1925
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400.0000
40.0000
37.6003
34.1597
29.9350
25.1681
20.0650
14.7819
9.4218
4.0391
-1.3464
-6.7314
-12.1070
-17.4382
-22.6475
-27.6054
-32.1296
-35.9940
-38.9462
-40.7318
-41.1230
-39.9479
-37.1160
-32.6375
-26.6335
-19.3350
-11.0703
-2.2428
6.6995
15.2996
23.1276
29.8142
35.0776
38.7409
40.7391
41.1141
40.0000
（6）源程序代码如下：
Lab=0.1;
H1=0.12;
H2=0.08;
w=10;%曲柄角速度
g=9.8;%重力加速度
G2=40;
m2=G2/g;
G3=100;
m3=G3/g;
Fr=400;%构件3上的生产阻力
fai=0:
pi/36:
2*pi;
a2=Lab*w*w;%滑块2加速度
a3=-Lab*w*w*sin（fai）;%推杆3加速度
F2=m2*a2;%滑块2惯性力
F3=m3*a3;%滑块3惯性力
Fr23=Fr-F3;%滑块2与推杆3之间的反力
%Fr43_1=Fr43_2;%支座4对推杆3的反力
Fr43_1=Lab*Fr23.*cos（fai）/H2;%支座4对推杆3的反力
Fr12_x=F2*cos（fai）;%铰支座2的水平分力
Fr12_y=Fr23-F2*sin（fai）;%铰支座2的竖直分力
Fr41_x=Fr12_x;%铰支座1的水平分力
Fr41_y=Fr12_y;%铰支座1的竖直分力
Mb=Lab*Fr23.*cos（fai）;%附加于曲柄1的平衡力偶
figure
（1）;
plot（fai,Fr23,'w'）;
title（'构件2、3之间反力图'）;
xlabel（'角度fai/rad'）;ylabel（'反力Fr23（Fr32）/N'）;
figure
（2）;
plot（fai,Fr43_1,'w'）;
title（'构件3、4之间反力图'）;
xlabel（'角度fai/rad'）;ylabel（'反力Fr43（Fr34）/N'）;
figure（3）;
plot（fai,Fr12_x,'--w'）;
holdon;
plot（fai,Fr12_y,'w'）;
legend（'Fr12-x','Fr12-y'）;
title（'构件1、2之间反力图'）;
xlabel（'角度fai/rad'）;ylabel（'反力Fr12（Fr21）/N'）;
figure（4）;
plot（fai,Fr41_x,'--w'）;
holdon;
plot（fai,Fr41_y,'w'）;
legend（'Fr14-x','Fr14-y'）;
title（'构件1、4之间反力图'）;
xlabel（'角度fai/rad'）;ylabel（'反力Fr14（Fr41）/N'）;
figure（5）;
plot（fai,Mb,'w'）;
title（'构件1上的平衡力偶'）;
xlabel（'角度fai/rad'）;ylabel（'Mb/Nm'）;
（7）运行结果分别如图1~~5所示。
图1Fr23——φ图
图2Fr34——φ图
图3Fr12——φ图
图4Fr14——φ图
图5Mb——φ图
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