机械原理大作业1110417连杆.docx
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机械原理大作业1110417连杆
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:
1208104
完成者:
学号:
**********
指导教师:
林琳刘福利
设计时间:
2014年6月5日
哈尔滨工业大学
1、连杆机构运动分析题目
如图所示机构,已知机构各构件的尺寸lAB=100mm,lBD=400mm,lAE=400mm,lBC=200mm,曲柄AB的角速度为ω1=10rad/s,试求构件2上点D的轨迹,构件5的角位移、角速度和角加速度,并对计算结果进行分析。
(题中构件尺寸满足lBD-lAB 2.连杆机构运动分析流程 (1)首先建立坐标系: (2)划分基本杆组和自由度计算: 活动构件数n=5,PL=7,PH=0,则机构的自由度: F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1 AB(Ⅰ级杆组): BCD(RRPⅡ级杆组): DE(RPRⅡ级杆组): (3)数学方法解出D位置与夹角Ψ: 运动副B的位置坐标: xB=lABcosφ yB=lABsinφ 用B点位置方程求C点,进而求得D点位置: xD=lAC+lCD’ yD=(lDC/lBC)*yB’ 最后求出杆件5与x轴夹角Ψ: tanΨ=lDD’/lD’E Ψ=arctanlDD’/lD’E (4)matlab程序与输出图像: %下面是套筒D的轨迹程序 clear; clf; w=10;f1=0: (pi/1000): 1.12575; t1=f1./w; xb1=100.*cos(f1); yb1=100.*sin(f1); xd1=xb1+2*sqrt(200.^2-yb1.^2); yd1=0-yb1; lde1=xd1-400; ldd1=yb1; p1=atan(ldd1./lde1); theta1=0-p1; f2=1.12575: (pi/1000): pi; t2=f2./w; xb2=100.*cos(f2); yb2=100.*sin(f2); xd2=xb2+2*sqrt(200.^2-yb2.^2); yd2=-yb2; lde2=400-xd2; ldd2=yb2; p2=atan(ldd2./lde2); theta2=p2-pi; f3=pi: (pi/1000): 2*pi-1.12575; t3=f3./w; xb3=100.*cos(f3); yb3=100.*sin(f3); xd3=xb3+2*sqrt(200.^2-yb3.^2); yd3=-yb3; lde3=400-xd3; ldd3=yd3; p3=atan(ldd3./lde3); theta3=-p3-pi; f4=2*pi-1.12574: (pi/1000): 2*pi; t4=f4./w; xb4=100.*cos(f4); yb4=100.*sin(f4); xd4=xb4+2*sqrt(200.^2-yb4.^2); yd4=-yb4; lde4=xd4-400; ldd4=yd4; p4=atan(ldd4./lde4); theta4=p4-2*pi;plot(xd1,yd1,'b',xd2,yd2,'b',xd3,yd3,'b',xd4,yd4,'b'); xlabel('X位移(mm)'); ylabel('Y位移(mm)'); title('套筒D轨迹曲线'); gridon; 杆5角位移: %下面是杆5角位移程序 clear; clf; w=10;f1=0: (pi/1000): 1.12575; t1=f1./w; xb1=100.*cos(f1); yb1=100.*sin(f1); xd1=xb1+2*sqrt(200.^2-yb1.^2); yd1=0-yb1; lde1=xd1-400; ldd1=yb1; p1=atan(ldd1./lde1); theta1=0-p1; f2=1.12575: (pi/1000): pi; t2=f2./w; xb2=100.*cos(f2); yb2=100.*sin(f2); xd2=xb2+2*sqrt(200.^2-yb2.^2); yd2=-yb2; lde2=400-xd2; ldd2=yb2; p2=atan(ldd2./lde2); theta2=p2-pi; f3=pi: (pi/1000): 2*pi-1.12575; t3=f3./w; xb3=100.*cos(f3); yb3=100.*sin(f3); xd3=xb3+2*sqrt(200.^2-yb3.^2); yd3=-yb3; lde3=400-xd3; ldd3=yd3; p3=atan(ldd3./lde3); theta3=-p3-pi; f4=2*pi-1.12574: (pi/1000): 2*pi; t4=f4./w; xb4=100.*cos(f4); yb4=100.*sin(f4); xd4=xb4+2*sqrt(200.^2-yb4.^2); yd4=-yb4; lde4=xd4-400; ldd4=yd4; p4=atan(ldd4./lde4); theta4=p4-2*pi;plot(t1,theta1,'b',t2,theta2,'b',t3,theta3,'b',t4,theta4,'b'); xlabel('时间(s)'); ylabel('角度(rad)'); title('构件5角位移'); gridon; 杆5角速度: %下面是角速度程序 clear; clf; f1=0: (pi/1000): 1.12575; w=10; t1=f1./w; xb1=100.*cos(f1); yb1=100.*sin(f1); xd1=xb1+2*sqrt(200.^2-yb1.^2); yd1=0-yb1; lde1=xd1-400; ldd1=yb1; p1=atan(ldd1./lde1); theta1=0-p1; omega1=diff(theta1,1); t1(30)=[]; f2=1.12575: (pi/1000): pi; w=10; t2=f2./w; xb2=100.*cos(f2); yb2=100.*sin(f2); xd2=xb2+2*sqrt(200.^2-yb2.^2); yd2=-yb2; lde2=400-xd2; ldd2=yb2; p2=atan(ldd2./lde2); theta2=p2-pi; omega2=diff(theta2,1); t2(60)=[]; f3=pi: (pi/1000): 2*pi-1.12575; t3=f3./w; xb3=100.*cos(f3); yb3=100.*sin(f3); xd3=xb3+2*sqrt(200.^2-yb3.^2); yd3=-yb3; lde3=400-xd3; ldd3=yd3; p3=atan(ldd3./lde3); theta3=-p3-pi; omega3=diff(theta3,1); t3(60)=[]; f4=2*pi-1.12574: (pi/1000): 2*pi; t4=f4./w; xb4=100.*cos(f4); yb4=100.*sin(f4); xd4=xb4+2*sqrt(200.^2-yb4.^2); yd4=-yb4; lde4=xd4-400; ldd4=yd4; p4=atan(ldd4./lde4); theta4=p4-2*pi; omega4=diff(theta4,1); t4(30)=[]; plot(t1,omega1,'r',t2,omega2,'r',t3,omega3,'r',t4,omega4,'r'); xlabel('时间(s)');ylabel('角速度(rad)'); title('构件5角速度'); gridon; 角加速度 %下面是杆5的角加速度程序 clear; clf; f1=0: (pi/1000): 1.12575; w=10; t1=f1./w; xb1=100.*cos(f1); yb1=100.*sin(f1); xd1=xb1+2*sqrt(200.^2-yb1.^2); yd1=0-yb1; lde1=xd1-400; ldd1=yb1; p1=atan(ldd1./lde1); theta1=0-p1; alpha1=diff(theta1,2); t1(60)=[];t1 (1)=[]; w=10; f2=1.12575: (pi/1000): pi; t2=f2./w; xb2=100.*cos(f2); yb2=100.*sin(f2); xd2=xb2+2*sqrt(200.^2-yb2.^2); yd2=-yb2; lde2=400-xd2; ldd2=yb2; p2=atan(ldd2./lde2); theta2=p2-pi; alpha2=diff(theta2,2); t2(200)=[];t2 (1)=[]; f3=pi: (pi/1000): 2*pi-1.12575; t3=f3./w; xb3=100.*cos(f3); yb3=100.*sin(f3); xd3=xb3+2*sqrt(200.^2-yb3.^2); yd3=-yb3; lde3=400-xd3; ldd3=yd3; p3=atan(ldd3./lde3); theta3=-p3-pi; alpha3=diff(theta3,2); t3(200)=[];t3 (1)=[]; f4=2*pi-1.12574: (pi/1000): 2*pi; t4=f4./w; xb4=100.*cos(f4); yb4=100.*sin(f4); xd4=xb4+2*sqrt(200.^2-yb4.^2); yd4=-yb4; lde4=xd4-400; ldd4=yd4; p4=atan(ldd4./lde4); theta4=p4-2*pi; alpha4=diff(theta4,2); t4(60)=[];t4 (1)=[]; plot(t1,alpha1,'r',t2,alpha2,'r',t3,alpha3,'r',t4,alpha4,'r'); xlabel('时间(s)');ylabel('角加速度(rad)'); title('杆5的角加速度'); gridon;
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- 机械 原理 作业 1110417 连杆