平面连杆机构运动分析.docx

1、平面连杆机构运动分析大作业（一）平面连杆机构的运动分析 班 级： 姓 名： 姓 名： 姓 名：指 导 教 师： 完 成 日 期： 一、题目及原始数据、平面连杆机构的运动分析题目： 如图所示，为一平面六杆机构。设已知各构件的尺寸如表 所示，又知原动件1以等角速度= 1rad/s 沿逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速度及角加速度以及位移E点的位移、速度及加速度的变化情况。 表 平面六杆机构的尺寸参数=65mm,=,=题 号ABC1-A2560=24=要求每组（每三人为一组，每人一题）至少打印一份源程序，每个同学计算出原动件从 0到 360时（计算点数 N=36）所要求各运动变量的大小，并绘

2、出各组应的运动线图以及 E 点的轨迹曲线。图二、平面连杆机构运动分析方程、位移方程： 、速度方程：、加速度方程：三、计算程序框图4、计算源程序主程序%输入已知数据clearl1=;l2=;l3=;l4=;l5=;l6=;l22=;xg=;yg=;omega1=1;alph1=0;hd=pi/180;du=180/pi;t1=1:10:361;theta2=1:10:361;theta3=1:10:361;theta5=1:10:361;theta6=1:10:361;omega2=1:10:361;omega3=1:10:361;omega5=1:10:361;omega6=1:10:361;

3、alph2=1:10:361;alph3=1:10:361;alph5=1:10:361;alph6=1:10:361;xe=1:10:361;ye=1:10:361;V=1:10:361;a=1:10:361;theta1=0;options=gaoptimset(PopulationSize,100,Generations,10000,StallGenLimit,500,TolFun,1e-100);theta0=ga(thet) weiyi_0(thet,theta1),4,options);if theta0(1)2*pi theta0(1)=theta0(1)-2*pi;endif

4、theta0(2)2*pi theta0(2)=theta0(2)-2*pi;end if theta0(3)2*pi theta0(3)=theta0(3)-2*pi;endif theta0(4)2*pi theta0(4)=theta0(4)-2*pi;end%调用子函数Fun_jixie计算该六杆机构的各杆角位移、角速度、角加速度以及E点的角位移、角速度、角加速度for n1=1:10:361 theta1=(n1-1)*hd; t1(n1)=theta1*du; theta=fsolve(thet) weiyi(thet,theta1),theta0);if theta(1)2*pi

5、 theta(1)=theta(1)-2*pi;endif theta(2)2*pi theta(2)=theta(2)-2*pi;end if theta(3)2*pi theta(3)=theta(3)-2*pi;endif theta(4)2*pi theta(4)=theta(4)-2*pi;end xe(n1),ye(n1)=weiyi_E(theta1,theta,l1,l2,l22); omega,alph = Fun_jixie(theta1,omega1,l1,l2,l3,l5,l6,l22,theta); V(n1),a(n1)=sudu_jasudu_E(omega(1)

6、,alph(1),theta,theta1,omega1,l1,l2,l22,alph1); theta2(n1)=theta(1);theta3(n1)=theta(2);theta5(n1)=theta(3);theta6(n1)=theta(4);omega2(n1)=omega(1);omega3(n1)=omega(2);omega5(n1)=omega(3);omega6(n1)=omega(4); alph2(n1)=alph(1);alph3(n1)=alph(2);alph5(n1)=alph(3);alph6(n1)=alph(4); theta0=theta;end%绘制

7、各杆件的角位移、角速度、角加速度n2=1:10:361;n1=1:10:361;figure(1);% subplot(2,2,1)%绘制位移线图plot(n1-1),theta2(n2)*du,r-,(n1-1),theta3(n2)*du,g-,(n1-1),theta5(n2)*du,y-,(n1-1),theta6(n2)*du,k-,LineWidth,;title(各杆角位移线图);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(角位移/circ);grid on;hold on;text(200,60,2);text(200,150,3);text(200,350

8、,5);text(200,260,6);% subplot(2,2,2)%绘制角速度线图plot(n1-1),omega2(n2),r-,(n1-1),omega3(n2),g-,(n1-1),omega5(n2),y-,(n1-1),omega6(n2),k-,LineWidth,;title(各杆角速度线图);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(角速度/radcdots-1);grid on;hold on;% subplot(2,2,3)%绘制角加速度线图plot(n1-1),alph2(n2),r-,(n1-1),alph3(n2),g-,(n1-1),al

9、ph5(n2),y-,(n1-1),alph6(n2),k-,LineWidth,;title(各杆角加速度线图);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(角加速度/radcdots-2);grid on;hold on;%求E点的位移figure(2)subplot(2,2,1)plot(xe(n1),ye(n1),r-,LineWidth,;title(E的位移线图);xlabel(E在x方向位移);ylabel(E在y方向位移);grid on;hold on;%求E点角速度与角加速度subplot(2,2,2)%绘制E点角速度plot(n1-1),V(n1),r

10、-,LineWidth,;title(E点角速度);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(E点角速度/radcdots-1);grid on;hold on;subplot(2,2,3)%绘制E点角加速度plot(n1-1),a(n1),r-,LineWidth,;title(E点角加速度);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(E点角加速度/radcdots-2);grid on;hold on;%将数据输出到Exel表中xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,t1(n1),sheet1,A1);xlswrite(

11、E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta2(n1)*du,sheet1,B1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta3(n1)*du,sheet1,C1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta5(n1)*du,sheet1,D1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta6(n1)*du,sheet1,E1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,omega2(n1),sheet1,F1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆

12、机构Matlab程序,omega3(n1),sheet1,G1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,omega5(n1),sheet1,H1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,omega6(n1),sheet1,I1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph2(n1),sheet1,J1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph3(n1),sheet1,K1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph5(n1),sheet1

13、,L1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph6(n1),sheet1,M1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,V(n1),sheet1,N1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,a(n1),sheet1,O1);从动件角位移，角速度，角加速度function omega,alph = Fun_jixie( theta1,omega1,l1,l2,l3,l5,l6,l22,theta)%从动件角位移theta2=theta(1);theta3=theta(2);theta5=theta(3)

14、;theta6=theta(4);%计算从动件角速度 A= -l2*sin(theta2), l3*sin(theta3), 0, 0; l2*cos(theta2), -l3*cos(theta3), 0, 0; -l22*sin(theta2 - pi/3), -l3*sin(theta3), -l5*sin(theta5), l6*sin(theta6); l22*cos(theta2 - pi/3), l3*cos(theta3), l5*cos(theta5), -l6*cos(theta6); B=l1*sin(theta1);-l1*cos(theta1);0;0; omega=

15、A(omega1*B); omega2=omega(1);omega3=omega(2);omega5=omega(3);omega6=omega(4);%计算角从动件角加速度 A= -l2*sin(theta2), l3*sin(theta3), 0, 0; l2*cos(theta2), -l3*cos(theta3), 0, 0; -l22*sin(theta2 - pi/3), -l3*sin(theta3), -l5*sin(theta5), l6*sin(theta6); l22*cos(theta2 - pi/3), l3*cos(theta3), l5*cos(theta5),

16、 -l6*cos(theta6); At=-l2*omega2*cos(theta2),l3*omega3*cos(theta3), 0, 0; -l2*omega2*sin(theta2),l3*omega3*sin(theta3), 0, 0; -l22*omega2*cos(theta2 - pi/3),-l3*omega3*cos(theta3),-l5*omega5*cos(theta5),l6*omega6*cos(theta6); -l22*omega2*sin(theta2 - pi/3),-l3*omega3*sin(theta3),-l5*omega5*sin(theta5

17、),l6*omega6*sin(theta6); Bt=omega1*l1*cos(theta1);omega1*l1*sin(theta1);0;0; alph=A(-At*omega+omega1*Bt); end 点角速度，角加速度function V,a=sudu_jasudu_E(omega,alph,theta,theta1,omega1,l1,l2,l22,alph1)%求E点角速度A=-l1*sin(theta1),-l2*sin(theta(2)+l22*sin(pi/3-theta(1);l1*cos(theta1),l2*cos(theta(1)-l22*cos(pi/3

18、-theta(1);B=omega1;omega(1);Vx=-l1*sin(theta1)*omega1-l2*sin(theta(2)+l22*sin(pi/3-theta(1)*omega(1);Vy=l1*cos(theta1)*omega1+l2*cos(theta(1)-l22*cos(pi/3-theta(1)*omega(1);V=sqrt(Vx2+Vy2);%求E点角加速度D1=alph1;alph(1);D2=-l1*cos(theta1)*omega1,-l2*cos(theta(1)*omega(1)-l22*cos(pi/3-theta(1)*omega(1);-l1

19、*sin(theta1)*omega1,-l2*sin(theta(2)*omega(1)+l22*sin(pi/3-theta(1)*omega(1);a1=A*D1+D2*B;a=sqrt(a1(1)2+a1(2)2);end E点位移function xe,ye = weiyi_E( theta1,theta,l1,l2,l22)xe=l1*cos(theta1)+l2*cos(theta(1)+l22*cos(pi/3-theta(1);ye=l1*sin(theta1)+l2*sin(theta(2)+l22*sin(pi/3-theta(1);end5、计算结果 1-C各杆角位移变

20、化主动杆1从动杆2从动杆3从动杆5从动杆6 /()0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 各杆角加位移变化主动杆1从动杆2从动杆3从动杆5从动杆6 /() /(rad/s)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260

21、270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 各杆角加位移变化主动杆1从动杆2从动杆3从动杆5从动杆6E点速度 E点加速度 /() /(rad/s)/(rad/s) /(rad/s)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 1-A各杆角位移变化：主动杆1 从动杆2 从动杆3 从动杆5 从动杆6 角速度变化：主动杆1 从动杆2 从动杆3 从动杆5 从动杆6 角加速度变化：从动杆2 从动杆3 从动杆5 从动杆6 E点速度 E点加速度0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200