马铃薯收获机振动部件运动学分析报告Word文档格式.docx

1、 求解角：将式，整理为： 两端各自点积：由上式整理得：分别令：则上式可整理为解之得：将式整理为 同理，可解得：其中，（2） l3杆的角速度，将式对时间求导可得： 将两边同时用e2点积，消去2得：其中、即，整理得：同理可得：挖掘铲末端D点是绕定轴转动的刚体上的一点，所以， D点的切向速度分别可以表示为：（3） l3杆的角加速度，对式取t的导数：上式中由于l1为匀速转动，故角加速度为0，即。用点积式：整理得同理，用点积式，可消去（4） 挖掘铲末端D点是绕定轴转动的刚体上的一点，所以， D点的加速度分别可以表示为：D点的切向（转动加速度）：法向（向心加速度）：合加速度：（5）由图中的几何关系得D点的

2、位移轨迹方程也可进一步整理为2运动学仿真对以上数学模型编制Matlab程序，（程序清单附后），其中设经减速器输入曲柄的转速为540r/min，曲柄逆时针匀速转动，仿真时间为曲柄的两个转动周期。仿真程序的运行结果如下：1.挖掘铲末端D点的位移函数曲线：图1：挖掘铲末端D点的位移函数曲线2. D点的切向速度曲线：图2：D点的切向速度曲线3. D点的切向加速度、向心加速度和总加速度图3a：D点的切向加速度图3b：D点的向心加速度图3c：D点的加速度4. D点的位移轨迹方程图4a：D点在X坐标方向的位移轨迹图4b：D点在Y坐标方向的位移轨迹由图1可知D点的运动范围为283557mm，运动的周期是由输入

3、的曲柄转速决定的，约为0.11s，对以上仿真结果的分析可知，所研究的马铃薯收获机其振动参数为：对比其它同类的马铃薯收获机械来看，存在着振幅过大的问题，它同类的马铃薯收获机械一般振幅为30mm。过大的振幅会增大伤薯率，不仅不利于生产，还会对操作者的健康造成重大影响，应进一步对其结构参数进行优化。3总结本研究将马铃薯收获机的偏心振动机构转化为一个曲柄摇杆机构，并用矢量法建立了该曲柄摇杆机构的运动学数学模型。该数学模型可以用来分析不同的转速，以及不同的曲柄长度（即，偏心距）对机构振动参数的影响。在对马铃薯收获机振动部件的进一步分析，以及参数优化等研究中有重要的应用价值。附录（程序清单）：1、D点的位

4、移函数曲线%2010年11月20日。%D点的位移函数曲线clear;clc;close all;%基本参数L1=20;L2=420;L3=185;L4=460;L5=202; %各杆的长度w=540; %曲柄角速度为540r/min，匀速转动w1=w*2*pi/60; %将角速度化为弧度单位rad/sT=2*pi/w1; %计算曲柄的转动周期t=0:0.0001:2*T; %设置仿真时间为2个周期。theta1=w1*t; %曲柄和x轴的夹角1是时间t的函数M=2*L1*L3*sin（theta1）;N=2*L3*（L1*cos（theta1）-L4）;P=L22-L12-L32-L42+2*

5、L1*L4*cos（theta1）;BB=M+sqrt（M.2+N.2-P.2）;CC=N-P;A=BB./CC;B=atan（A）;B=-2*B； %B即3alfa=21*180/pi;theta5=B+pi-alfa; %L5和x轴的夹角5Yd=（L4+L5*sin（theta5）.*tan（theta5）-L4*tan（theta5）;plot（t,Yd,LineWidth,2.5）;grid on;title（D点的位移曲线,FontSize,28,FontName汉仪粗宋简）;xlabel（Time/秒,24,Timesylabel（D点位移/mm2、D点的切向速度曲线%2010y1

6、1m20d%D点的速度曲线（切向）%已知刚体的转动角速度，求%绕定轴转动刚体上的一点，其运动情况。theta3=-2*B*pi/180; %B即3/2Md=2*L1*L2*sin（theta1）;Nd=2*L2*（L4-L1*cos（theta1）;Pd=L32-L12-L22-L42+2*L1*L4*cos（theta1）;BBd=Md+sqrt（Md.2+Nd.2-Pd.2）;CCd=Nd-Pd;Ad=BBd./CCd;Bd=atan（Ad）;theta2=2*Bd*pi/180; %Bd即2/2m3=theta1-theta2;m33=theta3-theta2;m2=theta1-th

7、eta3;m22=theta2-theta3;w3=（w1*L1*sin（m3）./（L3*sin（m33）;vd=w3.*L5;%-plot（t,vd,Time/s,22,D点的切向速度（mm/s）3、D点的切向加速度、向心加速度和总加速度%2010年12月7日%D点的切向加速度和向心加速度， 总加速度 L5=202;%w0=w1/60*2*pi; %角速度换算为rad/s%杆BC的角速度w2=（-1*w1*L1*sin（m2）./（L2*sin（m22）;%杆AB的角速度%alfa3=（w12*L1*cos（m3）+（w2.*w2）*L2-（w3.*w3）*L3）.*cos（m33）./（

8、L3*sin（m33）;%BC杆角加速度方程%-alfa2=（-1*w12*L1*cos（m2）+（w3.*w3）*L3-（w2.*w2）*L2）.*cos（m22）./（L2*sin（m22）;%AB杆角加速度方程% %D点的切向速度adt=alfa3.*L5; %D点的切向加速度，即转动加速度adn=vd.*w3; %D点的向心加速度，即法向加速度ad=sqrt（adt.2+adn.2）; %D点的合加速度%-以下绘图-figure;plot（t,adt,2.3）;D点的切向加速度（mm/s2）plot（t,adn,rD点的向心加速度（mm/s2）plot（t,ad,kD点合加速度（mm/s2）%D点的位移轨迹方程，从表达式看是一个圆上的一部分。%实际轨迹也是如此。从CAD图中也可以看到。B=-2*B*pi/180;alfa=21*pi/180;%-XD=L4+L5*cos（theta5）;YD=-L5*sin（theta5）;% yd=sqrt（L52-（xd-L4）2）;plot（t,XD,D点位移（X）/mmplot（t,YD,%title（D点位移（Y）/mmplot（XD,YD,D点的轨迹曲线X坐标/mmD点轨迹曲线/mm