整理连杆机构运动分析力分析Matlab语言m文件使用说明及算例Word格式.docx
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AN与AB杆夹角(构件结构参数)
AB杆角速度
AB杆角加速度
2.RRRⅡ级杆组运动分析
格式:
function[输出参数]=函数名(输入参数)
p_RRR.mfunction[cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m)
v_RRR。
m function[vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy)
a_RRR.mfunction[acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,cy,bx,by,dx,dy,omiga2,omiga3)
bx,by
cx,cy
dx,dy
vbx,vby
vcx,vcy
vdx,vdy
abx,aby
acx,acy
adx,ady
l2,l3
theta2,theta3
omiga2,omiga3
alpha2,alpha3
m
B点位置在x、y轴方向的分量
C点位置在x、y轴方向的分量
D点位置在x、y轴方向的分量
B点速度在x、y轴方向的分量
C点速度在x、y轴方向的分量
D点速度在x、y轴方向的分量
B点加速度在x、y轴方向的分量
C点加速度在x、y轴方向的分量
D点加速度在x、y轴方向的分量
BC杆和CD杆的长度
BC杆和CD杆与x轴的夹角
BC杆和CD杆的角速度
BC杆和CD杆的角加速度
杆组的装配模式系数
3。
RRPⅡ级杆组运动分析
p_RRP。
mfunction[cx,cy,sr,theta2]=p_RRP(bx,by,px,py,theta3,l2,m)
v_RRP。
m function[vcx,vcy,vr,omiga2]=v_RRP(bx,by,cx,cy,vbx,vby,vpx,vpy,theta2,theta3,l2,sr,omiga3)
a_RRP。
mfunction[acx,acy,ar,alpha2]=a_RRP(bx,by,cx,cy,px,py,abx,aby,apx,apy,theta3,vr,omiga2,omiga3,alpha3)
cx,cy
px,py
vbx,vby
vpx,vpy
acx,acy
apx,apy
l2
omiga2,omiga3
sr,vr,ar
P点位置在x、y轴方向的分量
P点速度在x、y轴方向的分量
P点加速度在x、y轴方向的分量
BC杆的长度
BC杆和滑块导路与x轴的夹角
BC杆和滑块导路的角速度
BC杆和滑块导路杆的角加速度
滑块上C点相对于参考点P的位移、速度、加速度
4。
RPRⅡ级杆组运动分析
p_RPR.mfunction[dx,dy,sr,theta3]=p_RPR(bx,by,cx,cy,e,l3,m)
v_RPR.m function[vdx,vdy,omiga3,vr]=v_RPR(bx,by,cx,cy,dx,dy,vcx,vcy,vbx,vby,theta3)
a_RPR。
mfunction[adx,ady,alpha3,ar]=a_RPR(bx,by,cx,cy,dx,dy,acx,acy,abx,aby,vr,omiga3,theta3)
abx,aby
l3
e
theta3
omiga3
alpha3
ND杆的长度
内接移动副导路至B点的偏心距
ND杆与x轴的夹角
ND杆的角速度
ND杆的角加速度
滑块上C点相对于N点的位移、速度、加速度
5.RRRⅡ级杆组力分析
F_RRR。
mfunction[R12x,R12y,R23x,R23y,R34x,R34y]=F_RRR(bxy,cxy,dxy,s2,s3,m2,m3,Js2,Js3,M2,M3,F2,F3,as2,as3,alpha2,alpha3)
bxy
cxy
dxy
s2,s3
m2,m3
Js2,Js3
M2,M3
F2,F3
as2,as3
R12x,R12y,R23x,R23y
R34x,R34y
构件2、构件3的质心位置在x、y轴方向的分量
构件2、构件3的质量
构件2、构件3绕其质心的转动惯量
作用在构件2、构件3质心上的主矩
作用在构件2、构件3质心上的主矢
构件2、构件3质心加速度在x、y轴方向的分量
构件2、构件3的角加速度
运动副B、C、D中的约束反力
6。
RRPⅡ级杆组力分析
function[输出参数]=函数名(输入参数)
F_RRP。
mfunction[R12x,R12y,R23x,R23y,R34x,R34y,lcn]=F_RRP(bxy,cxy,s2,s3,m2,m3,Js2,Js3,M2,M3,F2,F3,theta3,as2,as3,alpha2,alph3)
m2,m3
F2,F3
as2,as3
alpha2,alpha3
lcn
滑块导路与x轴的夹角
运动副B、C中的约束反力
移动副的约束反力
力R34的作用点位置
7。
RPRⅡ级杆组力分析
function[输出参数]=函数名(输入参数)
F_RPR.mfunction[R12x,R12y,R23x,R23y,R35x,R35y,lcn]=F_RRP(bxy,cxy,dxy,s2,s3,m2,m3,Js2,Js3,M2,M3,F2,F3,R34,theta3,as2,as3,alpha3)
Js2,Js3
R34
R12x,R12y,R35x,R35y
R23x,R23y
杆组外构件作用在构件3上的约束反力
构件3的角加速度
运动副C、B中的约束反力
滑块的约束反力
力R23的作用点位置
8.作用有平衡力的构件力分析
F_Bar。
mfunction[R01x,R01y,Mb]=F_Bar(axy,bxy,s1,m1,Js1,M1,F1,R12,as1,alpha1)
axy
s1
m1
Js1
M1
F1
as1
alpha1
R12x,R12y
R01x,R01y
Mb
构件1的质心位置在x、y轴方向的分量
构件1的质量
构件1绕其质心的转动惯量
作用在构件1质心上的主矩
作用在构件1质心上的主矢
构件1质心加速度在x、y轴方向的分量
构件1的角加速度
作用在运动副B中的约束反力
运动副A的约束反力
平衡力矩
9。
平面连杆机构运动分析算例
例1图示曲柄摇杆机构,已知l1150mm,l2220mm,l3250mm,l4300mm,曲柄以n1100r/min逆时针匀速转动,分析该机构的运动。
主程序
%曲柄摇杆机构运动分析
clc,clear
l1=150;
%曲柄长度
l2=220;
%连杆长度
l3=250;
%摇杆长度
l4=300;
%机架长度
n=100;
%曲柄转速
m=1;
%RRRII级杆组装配模式系数
omiga1=2*pi*n/60;
alpha1=0;
%曲柄角速度、角加速度
ax=0;
ay=0;
vax=0;
vay=0;
aax=0;
aay=0;
%A点位置、速度、加速度
dx=l4;
dy=0;
vdx=0;
vdy=0;
adx=0;
ady=0;
%D点位置、速度、加速度
phi=0;
%曲柄的结构参数
theta1=0:
10:
360;
%曲柄转角(每隔10°
计算一次)
theta1=theta1*pi/180;
%调用crank函数,计算B点运动参数
[bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi);
[abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi);
%调用RRR函数,计算BC杆和CD杆以及C点运动参数
[cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m);
[vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy);
[acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,cy,bx,by,dx,dy,omiga2,omiga3);
%绘制运动线图
theta1=theta1*180/pi;
figure
(1)
subplot(3,1,1);
plot(theta1,cx,'
-’,theta1,cy,’:
r’),gridon
xlabel('
曲柄转角(°
)’);
ylabel(’位移(mm/s)’);
legend(’C点x方向位移’,'
C点y方向位移’);
subplot(3,1,2);
plot(theta1,vcx,’-'
,theta1,vcy,’:
r'
),gridon
ylabel(’速度(mm/s)’);
legend(’C点x方向速度'
'
C点y方向速度'
);
subplot(3,1,3);
plot(theta1,acx,'
-'
theta1,acy,’:
)'
);
ylabel('
加速度(mm/s^2)'
legend(’C点x方向加速度’,’C点y方向加速度'
figure
(2)
subplot(2,1,1);
plot(theta1,theta3*180/pi),gridon
xlabel(’曲柄转角(°
)’);
摇杆角位移(°
subplot(2,1,2);
plot(theta1,omiga3),gridon
ylabel(’摇杆角速度(rad/s)'
subplot(2,1,3);
plot(theta1,alpha3),gridon
ylabel(’摇杆角加速度(/rad/s^2)’);
例2 图示曲柄滑块机构,已知l1150mm,l2150mm,e25mm,曲柄以n1955r/min逆时针匀速转动,分析该机构的运动。
%曲柄滑块机构运动分析
clc,clear
l1=50;
l2=150;
%连杆长度
e=25;
%偏距
n=955;
%曲柄转速
m=1;
%RRPII级杆组装配模式系数
omiga1=2*pi*n/60;
ax=0;
ay=e;
vax=0;
vay=0;
aax=0;
aay=0;
%A点位置、速度、及速度
px=0;
py=0;
% 滑块导路上一定点(选为O点)的坐标
vpx=0;
vpy=0;
apx=0;
apy=0;
%滑块导路上一定点的速度、加速度
theta3=0;
omiga3=0;
alpha3=0;
%滑块导路角位置、角速度、角加速度
%曲柄的结构参数
30:
theta1=theta1*pi/180;
[bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi);
[abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi);
%调用RRP函数,计算BC杆和滑块的运动参数
[cx,cy,sr,theta2]=p_RRP(bx,by,px,py,theta3,l2,m);
[vcx,vcy,vr,omiga2]=v_RRP(bx,by,cx,cy,vbx,vby,vpx,vpy,theta2,theta3,l2,sr,omiga3);
[acx,acy,ar,alpha2]=a_RRP(bx,by,cx,cy,px,py,abx,aby,apx,apy,theta3,vr,omiga2,omiga3,alpha3);
crankx=l1.*cos(theta1);
cranky=e+l1。
*sin(theta1);
theta1=theta1*180/pi;
subplot(3,1,1);
plot(theta1,cx,'
r’),gridon
ylabel(’滑块位移(mm/s)'
plot(theta1,vcx,'
),gridon
滑块速度(mm/s)’);
subplot(3,1,3);
plot(theta1,acx,’r’),gridon
滑块加速度(mm/s^2)’);
例3图示摆动导杆机构,已知l1280mm,h380mm,lCD840mm,曲柄1以118。
012rad/逆时针匀速转动,分析该机构的运动.
%RPRII级杆组运动分析程序检验
l1=280;
h=380;
lcd=840;
%导杆长度
e=0;
%内接移动副导路至C点的偏心距
%RPRII级杆组装配模式系数
phi=0;
omiga1=18。
021;
alpha1=0;
%曲柄角速度、角加速度
ay=h;
%A点位置、速度、加速度
cx=0;
cy=0;
vcx=0;
vcy=0;
acx=0;
acy=0;
%C点位置、速度、加速度
theta1=(0:
5:
360)*pi/180;
%曲柄转角(每隔5°
%调用crank函数,计算B点运动参数
[bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi);
[abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi);
%调用RPR函数,计算BC杆运动参数
[dx,dy,sr3,theta3]=p_RPR(cx,cy,bx,by,e,lcd,m);
[vdx,vdy,omiga3,vr3]=v_RPR(cx,cy,bx,by,dx,dy,vbx,vby,vcx,vcy,theta3);
[adx,ady,alpha3]=a_RPR(cx,cy,cx,by,dx,dy,abx,aby,acx,acy,vr3,omiga3,theta3);
theta1=theta1*180/pi;
plot(theta1,theta3*180/pi,'
subplot(3,1,2);
plot(theta1,omiga3,'
摇杆角速度(rad/s)’);
subplot(3,1,3);
plot(theta1,alpha3,'
ylabel(’摇杆角加速度(rad/s^2)’);
例4图示六杆机构,已知lAB80mm,lBC260mm,lDE400mm,lCD300mm,lEF460mm,H190mm,H2170mm,曲柄1逆时针匀速转动,140rad/s,分析滑块5的运动.
%平面六杆机构运动分析程序检验
l1=80;
l2=260;
l3=300;
l31=400;
l4=460;
%各构件长度
h1=90;
h2=170;
e=0;
%内接移动副导路至C点的偏心距
m1=1;
m2=1;
%RRR、RRPII级杆组装配模式系数
phi1=0;
phi2=0;
%曲柄和构件DE的结构参数
omiga1=40;
ay=h1;
dx=h2;
dy=0;
vdx=0;
ady=0;
%D点位置、速度、加速度
py=h1;
vpx=0,vpy=0;
%滑块导路上一定点(取为A点)运动参数
theta5=0;
omiga5=0;
alpha5=0;
%滑块导路角运动参数
10:
360)*pi/180;
[bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi1,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi1);
[abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi1);
%调用RRR函数,计算C点运动参数
[cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m1);
[vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy);
[acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,
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