机械原理大作业平面六杆机构的运动分析.docx
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机械原理大作业平面六杆机构的运动分析
平面六杆机构的运动分析
（题号1-B）
成绩___________________________
指导老师
班级
学号
姓名
1、题目说明
如右图所示平面六杆机构，试用计算机完成其运动分析。
已知其尺寸参数如下表所示：
组号
L1
L2
L2’
L3
L4
L5
L6
α
xG
yG
1-B
24.0
105.6
65.0
67.5
87.5
34.4
25.0
600
153.5
41.7
题目要求：
三人一组计算出原动件从0到360时（计算点数37）所要求的各运动变量的大小，并绘出运动曲线图及轨迹曲线。
2、题目分析
1）建立封闭图形：
L1+L2=L3+L4
L1+L2=L5+L6+AG
2）机构运动分析
a、角位移分析
由图形封闭性得：
将上式化简可得：
b、角速度分析
上式对时间求一阶导数，可得速度方程：
化为矩阵形式为：
c、角加速度分析：
矩阵对时间求一阶导数，可得加速度矩阵为：
d、E点的运动状态
位移：
速度：
加速度：
3、流程图
4、源程序
#include
#include
#include"agaus.c"
#include"dnetn.c"
#include"conio.h"
#defineAlpha（PI/3）
#definePI3.979
#defineAngle（PI/180）
FILE*fp;
structmotion
{
inttheta1;
doubletheta[5];/*theta1,2,3,5,6*/
doublew[4];/*w2,3,5,6*/
doublealpha[4];
doubleXYe[2],Ve[3],ae[3];
};
structmotionmot[37];
structmotion*p;
intk=100;
doubleL[7]={65.0,24.0,105.6,67.5,87.5,34.4,25.0};
doubleXG=153.5;
doubleYG=41.7;
doublew1=1.0;
doublet=0.1;
doubleh=0.1;
doubleeps=0.0000001;
main（）
{
intn,i,m;
doublex[4]={26.23*Angle,49.75*Angle,87.16*Angle,37.25*Angle};
fp=fopen（"num-output.txt","w"）;
for（n=0,p=mot;n<=36;n++,p++）
{doublea[4][4];
doubleb[4];
（*p）.theta1=n*10;
（*p）.theta[0]=n*10*Angle;
i=dnetn（4,eps,t,h,x,k）;
for（m=0;m<4;m++）
（*p）.theta[m+1]=x[m];
printf（"%d%d",n,i）;
getchar（）;
a[0][0]=-L[2]*sin（（*p）.theta[1]）;
a[0][1]=L[3]*sin（（*p）.theta[2]）;
a[0][2]=0.;
a[0][3]=0.;
a[1][0]=L[2]*cos（（*p）.theta[1]）;
a[1][1]=-L[3]*cos（（*p）.theta[2]）;
a[1][2]=0.;
a[1][3]=0.;
a[2][0]=-L[0]*sin（（*p）.theta[1]-Alpha）;
a[2][1]=-L[3]*sin（（*p）.theta[2]）;
a[2][2]=-L[5]*sin（（*p）.theta[3]）;
a[2][3]=L[6]*sin（（*p）.theta[4]）;
a[3][0]=L[0]*cos（（*p）.theta[1]-Alpha）;
a[3][1]=L[3]*cos（（*p）.theta[2]）;
a[3][2]=L[5]*cos（（*p）.theta[3]）;
a[3][3]=-L[6]*cos（（*p）.theta[4]）;
b[0]=L[1]*sin（（*p）.theta[0]）*w1;
b[1]=-L[1]*cos（（*p）.theta[0]）*w1;
b[2]=0.;
b[3]=0.;
if（agaus（a,b,4）!
=0）
for（m=0;m<4;m++）
（*p）.w[m]=b[m];
a[0][0]=-L[2]*sin（（*p）.theta[1]）;
a[0][1]=L[3]*sin（（*p）.theta[2]）;
a[0][2]=0.;
a[0][3]=0.;
a[1][0]=L[2]*cos（（*p）.theta[1]）;
a[1][1]=-L[3]*cos（（*p）.theta[2]）;
a[1][2]=0.;
a[1][3]=0.;
a[2][0]=-L[0]*sin（（*p）.theta[1]-Alpha）;
a[2][1]=-L[3]*sin（（*p）.theta[2]）;
a[2][2]=-L[5]*sin（（*p）.theta[3]）;
a[2][3]=L[6]*sin（（*p）.theta[4]）;
a[3][0]=L[0]*cos（（*p）.theta[1]-Alpha）;
a[3][1]=L[3]*cos（（*p）.theta[2]）;
a[3][2]=L[5]*cos（（*p）.theta[3]）;
a[3][3]=-L[6]*cos（（*p）.theta[4]）;
b[0]=L[2]*cos（（*p）.theta[1]）*（*p）.w[0]*（*p）.w[0]-L[3]*cos（（*p）.theta[2]）*（*p）.w[1]*（*p）.w[1]+w1*w1*L[1]*cos（（*p）.theta[0]）;
b[1]=L[2]*sin（（*p）.theta[1]）*（*p）.w[0]*（*p）.w[0]-L[3]*sin（（*p）.theta[2]）*（*p）.w[1]*（*p）.w[1]+w1*w1*L[1]*sin（（*p）.theta[0]）;
b[2]=L[0]*cos（（*p）.theta[1]-Alpha）*（*p）.w[0]*（*p）.w[0]+L[3]*cos（（*p）.theta[2]）*（*p）.w[1]*（*p）.w[1]+L[5]*cos（（*p）.theta[3]）*（*p）.w[2]*（*p）.w[2]-L[6]*cos（（*p）.theta[4]）*（*p）.w[3]*（*p）.w[3];
b[3]=L[0]*sin（（*p）.theta[1]-Alpha）*（*p）.w[0]*（*p）.w[0]+L[3]*sin（（*p）.theta[2]）*（*p）.w[1]*（*p）.w[1]+L[5]*sin（（*p）.theta[3]）*（*p）.w[2]*（*p）.w[2]-L[6]*sin（（*p）.theta[4]）*（*p）.w[3]*（*p）.w[3];
if（agaus（a,b,4）!
=0）
for（m=0;m<4;m++）
（*p）.alpha[m]=b[m];
（*p）.XYe[0]=XG+L[6]*cos（（*p）.theta[4]）-L[5]*cos（（*p）.theta[3]）;
（*p）.XYe[1]=YG+L[6]*sin（（*p）.theta[4]）-L[5]*sin（（*p）.theta[3]）;
（*p）.Ve[0]=-L[6]*sin（（*p）.theta[4]）*（*p）.w[3]+L[5]*sin（（*p）.theta[3]）*（*p）.w[2];
（*p）.Ve[1]=L[6]*cos（（*p）.theta[4]）*（*p）.w[3]-L[5]*cos（（*p）.theta[3]）*（*p）.w[2];
（*p）.Ve[2]=sqrt（（*p）.Ve[0]*（*p）.Ve[0]+（*p）.Ve[1]*（*p）.Ve[1]）;
（*p）.ae[0]=-L[6]*cos（（*p）.theta[4]）*（*p）.w[3]*（*p）.w[3]-L[6]*sin（（*p）.theta[4]）*（*p）.alpha[3]+L[5]*cos（（*p）.theta[3]）*（*p）.w[2]*（*p）.w[2]+L[5]*sin（（*p）.theta[3]）*（*p）.alpha[2];
（*p）.ae[1]=-L[6]*sin（（*p）.theta[4]）*（*p）.w[3]*（*p）.w[3]+L[6]*cos（（*p）.theta[4]）*（*p）.alpha[3]+L[5]*sin（（*p）.theta[3]）*（*p）.w[2]*（*p）.w[2]-L[5]*cos（（*p）.theta[3]）*（*p）.alpha[2];
（*p）.ae[2]=sqrt（（*p）.ae[0]*（*p）.ae[0]+（*p）.ae[1]*（*p）.ae[1]）;
fprintf（fp,"%d\t",（*p）.theta1）;
for（m=0;m<=4;m++）
fprintf（fp,"%lf\t",（*p）.theta[m]）;
for（m=0;m<=3;m++）
fprintf（fp,"%lf\t",（*p）.w[m]）;
for（m=0;m<=3;m++）
fprintf（fp,"%lf\t",（*p）.alpha[m]）;
for（m=0;m<=1;m++）
fprintf（fp,"%lf\t",（*p）.XYe[m]）;
for（m=0;m<=2;m++）
fprintf（fp,"%lf\t",（*p）.Ve[m]）;
for（m=0;m<=2;m++）
fprintf（fp,"%lf\t",（*p）.ae[m]）;
fprintf（fp,"\n"）;
}
fclose（fp）;
}
voiddnetnf（x,y,n）
intn;
doublex[],y[];
{
y[0]=L[1]*cos（（*p）.theta[0]）+L[2]*cos（x[0]）-L[3]*cos（x[1]）-L[4];
y[1]=L[1]*sin（（*p）.theta[0]）+L[2]*sin（x[0]）-L[3]*sin（x[1]）;
y[2]=L[3]*cos（x[1]）+L[0]*cos（x[0]-Alpha）+L[5]*cos（x[2]）-L[6]*cos（x[3]）-XG+L[4];
y[3]=L[3]*sin（x[1]）+L[0]*sin（x[0]-Alpha）+L[5]*sin（x[2]）-L[6]*sin（x[3]）-YG;
n=n;
return;
}
5、计算结果和曲线图：
各从动件的角位移与θ1的关系曲线和计算数据：
θ1
θ2
θ3
θ5
θ6
0
0
0.656023
1.267191
2.309382
1.934332
10
0.174533
0.593275
1.2122
1.961107
1.449734
20
0.349066
0.539194
1.180673
1.759048
1.158217
30
0.523599
0.495565
1.172481
1.619778
0.983385
40
0.698132
0.462477
1.185132
1.503475
0.881119
50
0.872665
0.439043
1.215017
1.389362
0.819504
60
1.047198
0.424028
1.258361
1.262215
0.768284
70
1.22173
0.41622
1.311719
1.10307
0.689658
80
1.396263
0.414588
1.372139
0.883043
0.529201
90
1.570796
0.418327
1.437153
0.581597
0.236642
100
1.745329
0.426832
1.504701
0.245608
-0.15137
110
1.919862
0.439665
1.573043
-0.03764
-0.52821
120
2.094395
0.456512
1.640689
-0.23518
-0.83791
130
2.268928
0.47714
1.706339
-0.36101
-1.08001
140
2.443461
0.501363
1.76885
-0.43869
-1.26961
150
2.617994
0.529
1.827209
-0.4876
-1.42069
160
2.792527
0.559848
1.880524
-0.52159
-1.54342
170
2.96706
0.593647
1.928018
-0.55031
-1.645
180
3.141593
0.630052
1.969024
-0.58041
-1.73079
190
3.316126
0.668611
2.002982
-0.61636
-1.80516
200
3.490659
0.708746
2.029422
-0.66098
-1.87196
210
3.665191
0.749737
2.047947
-0.71577
-1.93462
220
3.839724
0.790716
2.058204
-0.78126
-1.99607
230
4.014257
0.830657
2.059856
-0.85725
-2.05844
240
4.18879
0.868371
2.052548
-0.94311
-2.12277
250
4.363323
0.902499
2.035877
-1.03816
-2.18875
260
4.537856
0.931516
2.009384
-1.14201
-2.25475
270
4.712389
0.953731
1.972557
-1.25487
-2.31806
280
4.886922
0.967327
1.924878
-1.37782
-2.37541
290
5.061455
0.970437
1.865936
-1.51275
-2.42369
300
5.235988
0.961305
1.795638
-1.66223
-2.46099
310
5.410521
0.938569
1.714542
-1.82937
-2.48808
320
5.585054
0.90169
1.624345
-2.01888
-2.51175
330
5.759587
0.851496
1.528412
-2.24561
-2.55873
340
5.934119
0.790634
1.432113
-2.60336
-2.77434
350
6.108652
0.723602
1.342527
-3.34217
-3.56336
360
6.283185
0.656023
1.267191
-3.9738
-4.34885
各从动件角速度与θ1的关系曲线和计算结果：
ω2
ω3
ω5
ω6
0
-0.37795
-0.37795
-2.67285
-3.55065
10
-0.33738
-0.2492
-1.46626
-2.12679
20
-0.28069
-0.11229
-0.92514
-1.28363
30
-0.21926
0.015911
-0.70654
-0.76008
40
-0.16081
0.125518
-0.64485
-0.4414
50
-0.10893
0.213289
-0.67648
-0.29273
60
-0.0643
0.280093
-0.79782
-0.32917
70
-0.02617
0.328526
-1.05428
-0.62445
80
0.006704
0.361488
-1.49479
-1.27316
90
0.035565
0.38156
-1.9127
-2.04408
100
0.061481
0.390826
-1.84048
-2.28284
110
0.085281
0.390901
-1.37725
-1.98454
120
0.107552
0.383027
-0.90373
-1.56836
130
0.128656
0.368182
-0.56169
-1.22165
140
0.148743
0.347174
-0.34696
-0.96448
150
0.167764
0.320717
-0.22655
-0.77636
160
0.185483
0.289483
-0.17209
-0.6368
170
0.201496
0.254119
-0.16332
-0.53225
180
0.215247
0.215247
-0.18581
-0.45496
190
0.226059
0.173436
-0.22879
-0.40093
200
0.233166
0.129166
-0.28388
-0.36777
210
0.235731
0.082778
-0.34451
-0.35307
220
0.232875
0.034444
-0.40574
-0.35317
230
0.223679
-0.01585
-0.46434
-0.3626
240
0.207191
-0.06829
-0.51886
-0.37424
250
0.182436
-0.12318
-0.56994
-0.38025
260
0.148451
-0.18089
-0.62024
-0.37344
270
0.104373
-0.24162
-0.67411
-0.34886
280
0.049631
-0.30515
-0.73659
-0.30521
290
-0.0157
-0.37039
-0.81211
-0.24612
300
-0.09029
-0.43469
-0.90377
-0.18183
310
-0.17082
-0.49304
-1.01549
-0.13413
320
-0.25104
-0.53737
-1.16684
-0.1577
330
-0.32162
-0.55679
-1.49038
-0.47584
340
-0.37144
-0.53983
-3.03617
-2.62664
350
-0.39118
-0.47936
-4.53764
-5.32839
360
-0.37795
-0.37795
-2.67285
-3.55065
各从动件角加速度与θ1的关系曲线和计算结果
α2
α3
α5
α6
0
0.163163
0.676583
9.623839
10.37457
10
0.290476
0.779658
4.583237
6.170388
20
0.347896
0.772585
1.947983
3.747622
30
0.348653
0.687151
0.705986
2.352497
40
0.317786
0.566044
0.057948
1.330158
50
0.276229
0.440802
-0.41751
0.360502
60
0.236019
0.327323
-1.01754
-0.84794
70
0.202163
0.2305
-1.99224
-2.65699
80
0.175725
0.149699
-2.89533
-4.61522
90
0.156019
0.082297
-1.29346
-3.39779
100
0.141753
0.025417
1.949939
0.588811
110
0.131532
-0.02338
2.942659
2.360411
120
0.124017
-0.06592
2.368658
2.249653
130
0.117956
-0.10343
1.565496
1.716149
140
0.112174
-0.13663
0.928895
1.253273
150
0.105565
-0.1659
0.478073
0.922404
160
0.0971
-0.1914
0.165095
0.689558
170
0.085859
-0.21325
-0.051
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