哈工大机械原理大作业连杆黄建青.docx
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哈工大机械原理大作业连杆黄建青
HarbinInstituteofTechnology
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
院系：
能源学院
班级：
1302402
设计者：
黄建青
学号：
1130240222
指导教师：
焦映厚陈照波
设计时间：
2015年06月24日
求解步骤如下：
1.建立坐标系
建立以点A为原点的固定平面直角坐标系xAy。
2.机构的结构分析，基本干组的划分
该机构由
级杆组RR（原动件AB）、
级杆组RRP（杆2,3）、
级杆组RRP（杆4,5）。
如下图所示。
3.建立各基本杆组的运动分析的数学模型
计算流程框图如下：
3.1
级杆组RR（原动件AB）
设原动件杆1的转角为φ，则
角速度
角加速度
支座A的位置坐标为
速度为
加速度为
原动件杆1的长度
所以，运动副B的位置、速度和加速度分析如下：
位置
速度
加速度分析
3.2
级杆组RRP（杆2、3）
杆长
设点C位移为s
则
C点位移
速度
加速度
3.3
级杆组RRP（杆4、5）
杆长
则D点轨迹：
E点坐标：
速度
加速度
4.用VB编程求解
源代码如下：
DimXAAsDouble,YAAsDouble
Dimθ2（10）AsDouble
DimXD（10）AsDouble,YD（10）AsDouble
DimXB（10）AsDouble,YB（10）AsDouble
DimXC（10）AsDouble,YC（10）AsDouble,ψ1（10）AsDouble
DimXE（10）AsDouble,YE（10）AsDouble
Dimψ2（10）AsDouble
DimtAsDouble
Dimw1AsDouble
DimLABAsDouble,LBCAsDouble,LBDAsDouble,LDEAsDouble
DimiAsDouble
FunctionArcsin（X）AsDouble
Arcsin=Atn（X/Sqr（-X*X+1））
EndFunction
PrivateSubCommand1_Click（）
Picture1.FillColor=vbBlack
Picture1.Circle（XA,YA）,6,vbBlack
i=0
Fort=0To10Step0.0001
Ifi=1Then
Picture1.Line（XA,YA）-（XB（t）,YB（t））,vbWhite
Picture1.Line（XC（t）,YC（t））-（XD（t）,YD（t））,vbWhite
Picture1.Line（XE（t）,YE（t））-（XD（t）,YD（t））,vbWhite
Picture1.Circle（XA,YA）,6,vbWhite
Picture1.Circle（XD（t）,YD（t））,6,vbWhite
Picture1.Circle（XB（t）,YB（t））,6,vbWhite
Picture1.Circle（XC（t）,YC（t））,6,vbWhite
Picture1.Circle（XE（t）,YE（t））,6,vbWhite
EndIf
θ2（t）=w1*t
XB（t）=LAB*Cos（θ2（t））
YB（t）=LAB*Sin（θ2（t））
Picture1.FillColor=vbBlack
Picture1.Circle（XB（t）,YB（t））,6,vbBlack
Picture1.Line（XA,YA）-（XB（t）,YB（t））,vbBlack
Ifθ2（t）>（3.14159/2）Andθ2（t）<（3*3.14159/2）Then
ψ1（t）=Arcsin（-XB（t）/LBC）
Else
ψ1（t）=Arcsin（XB（t）/LBC）
EndIf
XC（t）=0
YC（t）=YB（t）-LBC*（Cos（ψ1（t）））
Ifθ2（t）>（3.14159/2）Andθ2（t）<（3*3.14159/2）Then
XD（t）=XB（t）-LBD*（Sin（ψ1（t）））
ψ2（t）=Arcsin（-（XD（t））/LDE）
ElseIfθ2（t）<>（3*3.14159/2）Then
XD（t）=XB（t）+LBD*（Sin（ψ1（t）））
ψ2（t）=Arcsin（（XD（t））/LDE）
EndIf
YD（t）=YB（t）+LBD*Abs（Cos（ψ1（t）））
Picture1.FillColor=vbBlackA
Picture1.Circle（XC（t）,YC（t））,6,vbBlack
'Picture1.Line（XC（t）,YC（t））-（XB（t）,YB（t））,vbBlack
Picture1.Line（XC（t）,YC（t））-（XD（t）,YD（t））,vbBlack
XE（t）=0
YE（t）=YD（t）+LDE*（Cos（ψ2（t）））
Picture1.FillColor=vbBlack
Picture1.Circle（XE（t）,YE（t））,6,vbBlack
Picture1.Line（XD（t）,YD（t））-（XE（t）,YE（t））,vbBlack
'Picture1.Line（XE（t）-100,YE（t））-（XE（t）+100,YE（t））,vbBlack
'Picture1.Line（XE（t）-100,YE（t）-450）-（XE（t）+100,YE（t）-450）,vbBlack
i=1
Nextt
EndSub
得到动画图：
图1、动画
DimXAAsDouble,YAAsDouble
Dimθ2（10）AsDouble
DimXB（10）AsDouble,YB（10）AsDouble
DimXC（10）AsDouble,YC（10）AsDouble,ψ1（10）AsDouble
DimXD（10）AsDouble,YD（10）AsDouble,XE（10）AsDouble,YE（10）AsDouble
Dimψ2（10）AsDouble
DimtAsDouble
Dimw1AsDouble
DimLABAsDouble,LBCAsDouble,LBDAsDouble,LDEAsDouble
DimiAsDouble
PrivateSubCommand2_Click（）
Picture1.Cls
EndSub
PrivateSubCommand3_Click（）
End
EndSub
PrivateSubForm_Load（）
XA=0
YA=0
w1=10
LAB=100
LBC=200
LBD=100
LDE=210
EndSub
FunctionArcsin（X）AsDouble
Arcsin=Atn（X/Sqr（-X*X+1））
EndFunction
PrivateSubPicture1_Click（）
Picture1.BackColor=vbWhite
Picture1.FillStyle=0
Picture1.Scale（-360,360）-（360,-360）
Picture1.Line（-360,0）-（360,0）
Picture1.Line（0,-360）-（0,360）
Fori=0To24
Picture1.CurrentX=-10
Picture1.CurrentY=-30*i+360
Picture1.Print""&-30*i+360&""
Nexti
Fori=-18To18
Picture1.CurrentX=i*20
Picture1.CurrentY=-10
Picture1.Print""&i*20&""
Nexti
EndSub
PrivateSubCommand1_Click（）
Fort=0To10Step0.0001
θ2（t）=w1*t
XB（t）=LAB*Cos（θ2（t））
YB（t）=LAB*Sin（θ2（t））
ψ1（t）=Arcsin（Abs（XB（t））/LBC）
XC（t）=0
YC（t）=YB（t）-LBC*Abs（Cos（ψ1（t）））
XD（t）=XB（t）+LBD*（Sin（ψ1（t）））
YD（t）=YB（t）+LBD*Abs（Cos（ψ1（t）））
ψ2（t）=Arcsin（Abs（XD（t））/LDE）
XE（t）=0
YE（t）=YD（t）+LDE*（Cos（ψ2（t）））
Picture1.Circle（θ2（t）*180/3.14159,YC（t））,0.08,vbBlack
Picture1.Circle（θ2（t）*180/3.14159,YE（t）-460）,0.08,vbBlack
Picture1.Circle（XD（t）,YD（t））,0.08,vbBlack
Nextt
EndSub
得到构件2上的D点轨迹，如图2所示：
图2、D点轨迹图
得到构件3、5的位移图：
图3、位移图
DimXAAsDouble,YAAsDouble
Dimθ2（10）AsDouble
DimXB（10）AsDouble,YB（10）AsDouble,XB1（10）AsDouble,YB1（10）AsDouble
DimXC（10）AsDouble,YC（10）AsDouble,ψ1（10）AsDouble,A1（10）AsDouble,vyC（10）AsDouble
DimXD（10）AsDouble,YD（10）AsDouble,XD1（10）AsDouble,YD1（10）AsDouble
DimXE（10）AsDouble,YE（10）AsDouble,vyE（10）AsDouble,ψ2（10）AsDouble,A2（10）AsDouble
DimtAsDouble
Dimw1AsDouble
DimLABAsDouble,LBCAsDouble,LBDAsDouble,LDEAsDouble
DimiAsDouble
PrivateSubCommand2_Click（）
Picture1.Cls
EndSub
PrivateSubCommand3_Click（）
End
EndSub
PrivateSubForm_Load（）
XA=0
YA=0
w1=10
LAB=100
LBC=200
LBD=100
LDE=190
EndSub
FunctionArcsin（X）AsDouble
Arcsin=Atn（X/Sqr（-X*X+1））
EndFunction
PrivateSubPicture1_Click（）
Picture1.BackColor=vbWhite
Picture1.FillStyle=0
Picture1.Scale（-30,1900）-（360,-1900）
Picture1.Line（0,0）-（360,0）
Picture1.Line（0,-1900）-（0,1900）
Fori=0To135
Picture1.CurrentX=-20
Picture1.CurrentY=-500*i+1900
Picture1.Print""&-500*i+1900&""
Nexti
Fori=0To18
Picture1.CurrentX=i*20
Picture1.CurrentY=-10
Picture1.Print""&i*20&""
Nexti
EndSub
PrivateSubCommand1_Click（）
Fort=0To10Step0.0001
θ2（t）=w1*t
XB（t）=LAB*Cos（θ2（t））
YB（t）=LAB*Sin（θ2（t））
XB1（t）=-LAB*w1*Sin（θ2（t））
YB1（t）=LAB*w1*Cos（θ2（t））
Ifθ2（t）>（3.14159/2）Andθ2（t）<（3*3.14159/2）Then
ψ1（t）=Arcsin（-XB（t）/LBC）
A1（t）=-XB1（t）/（LBC*Sqr（1-（-XB（t）/LBC）^2））
Else
ψ1（t）=Arcsin（XB（t）/LBC）
A1（t）=XB1（t）/（LBC*Sqr（1-（XB（t）/LBC）^2））
EndIf
XC（t）=0
YC（t）=YB（t）-LBC*Abs（Cos（ψ1（t）））
vyC（t）=YB1（t）+A1（t）*LBC*（Sin（ψ1（t）））
Ifθ2（t）>（3.14159/2）Andθ2（t）<（3*3.14159/2）Then
XD（t）=XB（t）-LBD*（Sin（ψ1（t）））
XD1（t）=XB1（t）-LBD*A1（t）*（Cos（ψ1（t）））
ψ2（t）=Arcsin（-（XD（t））/LDE）
A2（t）=-XD1（t）/（LDE*Sqr（1-（-（XD（t））/LDE）^2））
Else:
XD（t）=XB（t）+LBD*（Sin（ψ1（t）））
XD1（t）=XB1（t）+LBD*A1（t）*（Cos（ψ1（t）））
ψ2（t）=Arcsin（XD（t）/LDE）
A2（t）=XD1（t）/（LDE*Sqr（1-（Abs（XD（t））/LDE）^2））
EndIf
YD（t）=YB（t）+LBD*Abs（Cos（ψ1（t）））
YD1（t）=YB1（t）-LBD*A1（t）*Abs（Sin（ψ1（t）））
XE（t）=0
YE（t）=YD（t）+LDE*（Cos（ψ2（t）））
vyE（t）=YD1（t）-A2（t）*LDE*（Sin（ψ2（t）））
Picture1.Circle（θ2（t）*180/3.14159,vyC（t））,0.08,vbBlack
Picture1.Circle（θ2（t）*180/3.14159,vyE（t））,0.08,vbBlack
Nextt
EndSub
PrivateSubCommand4_Click（）
Form3.Hide
Form4.Show
EndSub
得到构件3、5的速度图：
图4、速度图
DimXAAsDouble,YAAsDouble
Dimθ2（10）AsDouble
DimXB（10）AsDouble,YB（10）AsDouble,XB1（10）AsDouble,YB1（10）AsDouble,XB2（10）AsDouble,YB2（10）AsDouble
DimXC（10）AsDouble,YC（10）AsDouble,ψ1（10）AsDouble,A1（10）AsDouble,vyC（10）AsDouble,A12（10）AsDouble,ayC（10）AsDouble
DimXD（10）AsDouble,YD（10）AsDouble,XD1（10）AsDouble,YD1（10）AsDouble,XD2（10）AsDouble,YD2（10）AsDouble
DimXE（10）AsDouble,YE（10）AsDouble,vyE（10）AsDouble,ψ2（10）AsDouble,A2（10）AsDouble,ayE（10）AsDouble,A22（10）AsDouble
DimtAsDouble
Dimw1AsDouble
DimLABAsDouble,LBCAsDouble,LBDAsDouble,LDEAsDouble
DimiAsDouble
PrivateSubCommand2_Click（）
Picture1.Cls
EndSub
PrivateSubCommand3_Click（）
End
EndSub
PrivateSubForm_Load（）
XA=0
YA=0
w1=10
LAB=100
LBC=200
LBD=100
LDE=210
EndSub
FunctionArcsin（X）AsDouble
Arcsin=Atn（X/Sqr（-X*X+1））
EndFunction
PrivateSubPicture1_Click（）
Picture1.BackColor=vbWhite
Picture1.FillStyle=0
Picture1.Scale（-30,30000）-（360,-30000）
Picture1.Line（0,0）-（360,0）
Picture1.Line（0,-30000）-（0,30000）
Fori=0To40
Picture1.CurrentX=-20
Picture1.CurrentY=-1600*i+30000
Picture1.Print""&-1600*i+30000&""
Nexti
Fori=0To18
Picture1.CurrentX=i*20
Picture1.CurrentY=-10
Picture1.Print""&i*20&""
Nexti
EndSub
PrivateSubCommand1_Click（）
Fort=0To10Step0.0001
θ2（t）=w1*t
XB（t）=LAB*Cos（θ2（t））
YB（t）=LAB*Sin（θ2（t））
XB1（t）=-LAB*w1*Sin（θ2（t））
YB1（t）=LAB*w1*Cos（θ2（t））
XB2（t）=-LAB*w1^2*Cos（θ2（t））
YB2（t）=-LAB*w1^2*Sin（θ2（t））
Ifθ2（t）>（3.14159/2）Andθ2（t）<（3*3.14159/2）Then
ψ1（t）=Arcsin（-XB（t）/LBC）
A1（t）=-XB1（t）/（LBC*Sqr（1-（-XB（t）/LBC）^2））
A12（t）=-XB2（t）/（LBC*Sqr（1-（-XB（t）/LBC）^2））-（XB1（t））^2*XB（t）/（LBC^3*（1-（XB（t）/LBC）^2）^1.5）
Else
ψ1（t）=Arcsin（XB（t）/LBC）
A1（t）=XB1（t）/（LBC*Sqr（1-（XB（t）/LBC）^2））
A12（t）=XB2（t）/（LBC*Sqr（1-（-XB（t）/LBC）^2））+（XB1（t））^2*XB（t）/（LBC^3*（1-（XB（t）/LBC）^2）^1.5）
EndIf
XC（t）=0
YC（t）=YB（t）-LBC*（Cos（ψ1（t）））
vyC（t）=YB1（t）+A1（t）*LBC*（Sin（ψ1（t）））
ayC（t）=YB2（t）+A12（t）*LBC*（Sin（ψ1（t）））+（A1（t））^2*LBC*（Cos（ψ1（t）））
Ifθ2（t）>（3.14159/2）Andθ2（t）<（3*3.14159/2）Then
XD（t）=XB（t）-LBD*（Sin（ψ1（t）））
XD1（t）=XB1（t）-LBD*A1（t）*（Cos（ψ1（t）））
XD2（t）=XB2（t）-LBD*A12（t）*（Cos（ψ1（t）））+LBD*（A1（t））^2*（Sin（ψ1（t）））
ψ2（t）=Arcsin（-（XD（t））/LDE）
A2（t）=-XD1（t）/（LDE*Sqr（1-（-（XD（t））/LDE）^2））
A22（t）=-XD2（t）/（LDE*Sqr（1-（-XD（t）/LDE）^2））-（XD1（t））^2*XD（t）/（LDE^3*（1-（XD（t）/LDE）^2）^1.5）
Else:
XD（t）=XB（t）+LBD*（Sin（ψ1（t）））
XD1（t）=XB1（t）+LBD*A1（t）*（Cos（ψ1（t）））
XD2（t）=XB2（t）+L
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