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1、Harbin Institute of Technology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： 机电工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 赵永强 唐德威 设计时间： 2014/5/8 哈尔滨工业大学运动分析题目：如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=180mm，=130，BC=290mm，CD=300mm，e=65mm，AD=150mm，DE=180mm，EF=500mm，构件1的角速度为1=10rad/s,试求构件5上点F的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分析。1. 建立以点A为原点的固定平面直角坐标系A-x,y,如图所示。
2、 2. 对机构进行结构分析该机构由原动件AB（级组），BCDE（RRR级杆组）和EF（RRP级杆组）组成。3. 本杆组的运动分析数学模型（1） 原动件AB（级组）已知原动件AB的转角1=02 原动件AB的角速度 1=10rad/s原动件AB的角加速度 1=0运动副A的位置坐标 xA=0 yA=0 A点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副A的速度 vxA=0 vyA=0运动副A的加速度 axA=0 ayA=0原动件AB长度 lAB=180mm可求出运动副B的位置坐标 xB=xA+lABcos1 yB=xA+lABsin1运动副B的速度 vxB= vxA -1 lAB sin1 vyB=
3、vyA+1 lAB cos1运动副B的加速度 axB= axA-12 lAB cos1-1lAB sin1 ayB=ayA-12 lAB sin1+1lAB cos1（2） BCD（RRR级杆组）由（1）知B点位置坐标、速度、加速度运动副D点位置坐标 xD=150mm yD=0 D点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副D的速度 vxD=0 vyD=0运动副D的加速度 axD=0 ayD=0 杆BC长 lBC=290mm 杆CD长 lC=300mm 可求得BC杆相对于X轴正方向转角 2=2arctanCD杆相对于x轴正方向转角 3=arctan其中A0=2lBC（xD-xB）,B0=2
4、lBC（yD-yB）,C0=,求导可得BC杆2、2和CD杆3、3 。则运动副C的位置坐标 xC=xB+lBCcos2 yC=xB+lBCsin2最后求导得vXc、vyC 以及axC 、ayC 。（3）构件2上E点的运动 CE为同一构件上的两点由（2）知C点位置坐标、速度、加速度以及构件2的转角、角速度和角加速度。可求出点E的位置坐标 xE=xD+lDEcos2 yE=xD+lDEsin2点E的速度 vxE= vxD 2 lDE sin2 vyE= vyD+2 lBD cos2点E的加速度 axE= axD-22 lDE cos2-2lDE sin2 ayE=ayD-22 lDE sin2+2l
5、DE cos2（4）构件4上f点的运动（RRP级杆组）由（3）知E点置坐标、速度、加速度杆EF lEF=500mm杆EF与x轴夹角4=arcsin(yF-yE)/lEF)得运动副F点位置坐标 xF=xE+lEFcos(4) yG=e=65mm运动副F点速度 vxF=(vxEcos(4)-vyEsin(4)cos(4) vyF = 0最后vxF求导得axg ， ayF = 0 4. 编程程序段以下程序段采用MATLAB编写f1=0:pi/720:2*pi;%开始%w1=10;xA=0;yA=0;vxA=0;vyA=0;axA=0;ayA=0;lab=180;xB=xA+cos(f1)*lab;%
6、运动副B位置%yB=yA+sin(f1)*lab;vxB=vxA-w1*lab*sin(f1);%运动副B速度%vyB=vyA+w1*lab*cos(f1);axB=axA-w12*lab*cos(f1)-w1*lab*sin(f1); %运动副B加速度%ayB=ayA-w12*lab*sin(f1)+w1*lab*cos(f1);lbc=290; %杆BC长%lcd=300; %杆CD长%xD=150; %运动副D位置、速度、加速度% yD=0;vxD=0;vyD=0;axD=0;ayD=0;lbd=realsqrt(xD-xB).2+(yD-yB).2); %BD间距离%A0=2*lbc*
7、(xD-xB);B0=2*lbc*(yD-yB);C0=lbc.2+lbd.2-lcd.2;fbc=2*atan(B0+1*realsqrt(A0.2+B0.2-C0.2)./(A0+C0);%BC杆转角%xC=xB+lbc*cos(fbc); %运动副C位置%yC=yB+lbc*sin(fbc);fcd=atan(yC-yD)./(xC-xD);%CD杆转角%C2=lbc*cos(fbc);S2=lbc*sin(fbc);C3=lcd*cos(fcd);C32=C3.*(f12.149).*(f16.220);S3=lcd*sin(fcd);S32=S3.*(f12.149).*(f16.2
8、20);G1=C2.*S32-C32.*S2;wbc=(C32.*(vxD-vxB)+S32.*(vyD-vyB)./G1; %杆BC角速度%wcd=(C2.*(vxD-vxB)+S2.*(vyD-vyB)./G1; %杆CD角速度%vxC=vxB-lbc*wbc.*sin(fbc); %运动副C速度%vyC=vxB+lbc*wbc.*cos(fbc);G2=axD-axB+wbc.2.*C2-wcd.2.*C32;G3=ayD-ayB+wbc.2.*S2-wcd.2.*S32;ebc=(G2.*C3+G3.*S3)./G1; %杆BC角加速度%ecd=(G2.*C2+G3.*S2)./G1;
9、 %杆CD角加速度%axC=axB-lbc*ebc.*sin(fbc)-lbc*wbc.2.*cos(fbc); %运动副C加速度%ayC=ayB+lbc*ebc.*cos(fbc)-lbc*wbc.2.*sin(fbc);fde=fcd-130/180.*pi;wde=wcd;ede=ecd;lde=180;xE=xD+lde.*cos(fde);%运动副E位置%xE2=xE.*(f12.149).*(f16.220);yE=yD+lde.*sin(fde); yE2=yE.*(f12.149).*(f16.220);vxE=vxD-wde.*lde.*sin(fde);%运动副E速度%vx
10、E2=vxE.*(f12.149).*(f16.220);vyE=vyD+wde.*lde.*cos(fde); vyE2=vyE.*(f12.149).*(f16.220);axE=axD-wde.2.*lde.*cos(fde)-ede.*lde.*sin(fde); %运动副E加速度%ayE=ayD-wde.2.*lde.*sin(fde)+ede.*lde.*cos(fde);axE2=axE.*(f12.149).*(f16.220);ayE2=ayE.*(f12.149).*(f16.220);lef=500;%杆EF长%yF=65;fef=asin(yF-yE)./lef);%E
11、F杆转角%fef2=fef.*(f12.149).*(f16.220);xF=xE2+lef*cos(fef2);subplot(3,1,1);plot(xF,yF);%输出F点的位移%title(F点位移图 );xlabel(xF（mm）);ylabel(yF（mm）);vF=(vxE2.*cos(fef2)-vyE2.*sin(fef2)./cos(fef2);subplot(3,1,2);plot(f1,vF);% 输出F点的速度图%title(F点速度图);xlabel(（rad）);ylabel(vF（mm/s）);aF=diff(vF)/(pi/720*4.25);% 求F点的加速度%aF(1441)=aF(1);subplot(3,1,3);plot(f1,aF);%输出F点的加速度图%title(F点加速度图 );xlabel(（rad）);ylabel( vF（mm/s）);5. 计算结果6. 计算结果分析部分计算结果：原动件转角1/()滑块位移s/mm速度vG/(m/s)加
