机械原理大作业

连杆结构设计。

1.结构设计。

9）在图1-9所示的机构中，已知lab=60mm，lbc=180mm，lde=200mm，lcd=120mm，lef=300mm，h=80mm，h1=85mm，h2=225mm，构件1以等角速度w1=100rad/s转动。求在一个运动循环中，滑块5的位移、速度和加速度曲线。

2对机构进行结构分析，找出基本杆组。

即杆件1为原动件。

即杆件为rrr型ii级杆组。

3.其中ce为同一构件上点，和滑块即为rrp型ii级杆组。

3各基本杆组的运动分析数学模型。

1.位置分析。

设两个构件长度，及外运动副，的位置已知，求两个构件的位置角，及内运动副的位置。选定坐标系及相应的标号如下图，构件的位置角约定从响应构件的外运动副引轴的方向线，按逆时针量取。设外运动副，的位置坐标分别为（,）则：

内运动副点坐标为：

构件的位置角：

2.速度分析

设外运动副，点的速度，及，已知，求点的速度，及构件，的角速度，。

因为将上式对时间t微分：

注意到：然后变形可写为：

令：则：

将，值代入式（1）即可求得，。

3.加速度分析。

设外运动副，点的加速度已知，求点的加速度，及构件的角加速度。

将式对时间t微分得：

式中：内运动副点的加速度可由微分求得。对单杆的运动分析：

已知构件上的点的位置，，速度为，，加速度为，及过点的点的线段的位置角，构件的角速度ω，角加速度ε，求构件上点和任意指定点（位置参数＝，＝的位置、速度、加速度。

点的位置为：

点的速度，加速度为：

4.杆组运动数学模型。

1.位置分析。

设已知外运动副点及移动副导路上任意一选定参考点的位置，构件的长度及导路的位置角，求构件的位置角及内运动副点的位置。角从水平线到度量。

由向导路作垂线，垂足为，令=,=则

点相对于导路上参考点的滑移距离：

显然，当时无解。

当时有两个解，对应于杆组的不同位置状态。若∠,则，约定状态参数=1；若∠> 则，则约定状态参数=-1。

内运动副的位置坐标：

构件的位置角：

2.速度分析。

点的速度为，及，已知，导路的角速度，求构件k1的角速度，点的速度，及点相对于导路上重合点的相对速度构件。

上式对时间微分，可解出：

式中：点的速度为：,

3.加速度分析。

点的加速度及移动副导路的角加速度已知，求构件的角加速度，点的加速度，及点相对于移动副导路上重合点的相对角速度。

对式进行两次微分可得：

式中：点的加速度：

5.建立坐标系，程序设计及画图。

以d点为坐标原点，自然方向为坐标xy轴。

1）滑块5的位移曲线（使用matlab编程画图，详见附录1）

2）滑块5的速度曲线（使用matlab编程画图，详见附录2）

3）滑块5的加速度曲线（使用matlab编程画图，详见附录3）

程序**。附录1

t=0:0.0002.*pi:0.04.*pi;

xd=225+60.*cos(100.*t);

yd=80+60.*sin(100.*t);

a0=2.*120.*xd;b0=2.*120.*yd;

c0=120.^2+xd.^2+yd.^2-180.^2;

ai=2.*atan((b0+sqrt(a0.^2+b0.^2-c0.^2)).a0+c0));

xe=200.*cos(ai);ye=200.*sin(ai);

xf=xe-sqrt(300.^2-(165-ye).^2);

plot(t,xf)

附录2t=0:0.0002.*pi:0.04.*pi;

xd=225+60.*cos(100.*t);

yd=80+60.*sin(100.*t);

a0=2.*120.*xd;b0=2.*120.*yd;

c0=120.^2+xd.^2+yd.^2-180.^2;

ai=2.*atan((b0+sqrt(a0.^2+b0.^2-c0.^2)).a0+c0));

xe=200.*cos(ai);ye=200.*sin(ai);

xf=xe-sqrt(300.^2-(165-ye).^2);

vf=diff(xf);

t=0:0.0002.*pi:(0.04-0.0002).*pi;

plot(t,vf);

附录3t=0:0.0002.*pi:0.04.*pi;

xd=225+60.*cos(100.*t);

yd=80+60.*sin(100.*t);

a0=2.*120.*xd;b0=2.*120.*yd;

c0=120.^2+xd.^2+yd.^2-180.^2;

ai=2.*atan((b0+sqrt(a0.^2+b0.^2-c0.^2)).a0+c0));

xe=200.*cos(ai);ye=200.*sin(ai);

xf=xe-sqrt(300.^2-(165-ye).^2);

af=diff(diff(xf));

t=0:0.0002.*pi:(0.04-0.0004).*pi;

plot(t,af)

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