哈工大机械原理大作业连杆23付帅磊.docx
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哈工大机械原理大作业连杆23付帅磊
HarbinInstituteofTechnology
课程设计说明书(论文)
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:
1208105班
设计者:
付帅磊
学号:
**********
**********************
设计时间:
5月25日-5月30日
哈尔滨工业大学
一、运动分析题目
如图1所示机构,已知AB=180mm,β=130°,BC=290mm,CD=300mm,e=65mm,
AD=150mm,DE=180mm,EF=500mm,构件1的角速度为
,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。
图一
二、连杆结构分析
这是两个二级杆组的组合
原动件RRR杆组
RRP杆组
三、各杆组运动的数学模型
对原动件一
设AB杆逆时针转动,则其位移方程为
对RRR杆组
对RRP杆组
F点坐标为(L,65)
四、建立坐标系
建立如下坐标系
图2
以图2所示状态为时间起点(t=0s,)此时CD垂直于X轴。
AD为最短杆,可知该AB、CDE均可作圆周运动。
在上图所示状态中,连接AC,则
令
,
杆AB和杆CDE转动过程中,BC长度为定值,即
整理得
即
DE与X轴夹角为
,则
F点坐标(L,65),则
五、计算编程
用matlab编程
对
,在原动件1旋转一周时,杆CDE旋转一周,取
从0到2π
symsxn;
%未知数x为
,n为
w=linspace(0,2*pi,100);
%从0到2π取101组数据,计算不同
时
的值
f=(300*sin(x+1.57)-180*sin(n+2.15))^2+(300*cos(x+1.57)+150-180*cos(n+2.15))^2-84100;
%
R=[];
fork=1:
length(w)
r=double(solve(subs(f,n,w(k))));
R=[Rr];
end
disp(w)
disp(R)
利用求得的
的值,计算滑块位移
symsxn;
w=R-40;
%数组R为
f=(180*cos(n)+150-x)^2+(180*sin(n)-65)^2-250000;
X=[];
fork=1:
length(w)
r=solve(subs(f,n,w(k)));
X=[Xr];
end
disp(w)
disp(X)
求得X即为滑块F的位移
因为原动件1角速度
则周期
在一个周期内取101个时间点对应100个时间间隔,
可用每个时间间隔上的平均速度表示瞬时速度,每个时间间隔上的平均加速度表示瞬时加速度。
V=diff(X/6.28)
a=diff(V/6.28)
%diff函数可求数组相邻项之差,除以6.28ms,可得平均速度和加速度
六、计算结果
t=0s到t=0.628s,每隔0.00628s的
,单位度
[0.000002.537005.006207.442109.8442012.212114.545516.843819.106721.333923.525325.680427.79929.881831.92833.938135.912137.850539.753541.621643.455545.255947.023548.759250.463952.138953.785355.404356.997458.566060.111761.636263.141464.629166.101567.560769.009270.449471.884373.316874.750276.188477.635379.095880.575082.079183.615285.191686.818188.506890.089691.949693.926996.050498.3576100.8981103.7387106.9720110.7284115.1972120.6588127.5370136.4709148.3722164.2639184.3280206.1170225.3257239.9432250.7181258.9547265.5965271.2188276.1648280.6444284.7904288.6897292.4012295.9658299.4128302.7635306.0337309.2353312.3772315.4666318.5087321.5077324.4669327.3887330.2751333.1276335.9472338.7348341.4907344.2155346.9091349.5716352.2029354.8029357.3711360]
滑块F的位移,单位毫米(t=0s到t=0.628s,每隔0.00628s)
754.1526761.4953768.3565774.8295780.9069786.5843791.8596796.7325801.2053805.2825808.9703812.2763815.2096817.7818820.0037821.8882823.4486824.6989825.6532826.3259826.7315826.8842826.7981826.4868825.9635825.2407824.3304823.2438821.9912820.5822819.0255817.3288815.4987813.5412811.4607809.2611806.9446804.5127801.9649799.3001796.5153793.6053790.5640787.3817784.0474780.5460776.8589772.9630768.8293764.4210760.1869755.0920749.5439743.4457736.6700729.0505720.3585710.2828698.3919684.0799666.5013644.5107616.7278582.0908541.7378502.2930474.8571464.0772464.5245469.9090477.0879484.9009492.9742501.2071509.5876518.1287526.8458535.7502544.8467554.1340563.6049573.2468583.0427592.9710603.0083613.1267623.2969633.4880643.6673653.8018663.8583673.8032683.6042693.2287702.6472711.8299720.7500729.3824737.7049745.6962753.6133
滑块一个周期内的速度(单位米/秒)
1.16921.09251.03070.96770.90400.84000.77590.71220.64920.58720.52640.46710.40960.35380.30010.24850.19910.15200.10710.06460.0243-0.0137-0.0496-0.0833-0.1151-0.1450-0.1730-0.1995-0.2244-0.2479-0.2702-0.2914-0.3117-0.3313-0.3503-0.3689-0.3872-0.4057-0.4243-0.4434-0.4634-0.4843
-0.5067-0.5309-0.5575-0.5871-0.6204-0.6582-0.7020
-0.6742-0.8113-0.8835-0.9711-1.0788-1.2134-1.3841
-1.6044-1.8935-2.2790-2.7991-3.5017-4.4240-5.5154-6.4256-6.2810-4.3688-1.71650.07120.85741.14311.24411.28561.31101.33451.36001.38811.41791.44851.47891.50811.53531.55991.58091.59831.61121.61951.62281.62091.61381.60141.5836
1.56071.53261.49981.46221.42041.37461.32521.27251.2607
滑块一个周期内的加速度(单位
)
-0.0767-0.0618-0.0630-0.0637-0.0640-0.0641-0.0637-0.0630-0.0620-0.0608-0.0593-0.0575-0.0558-0.0537-0.0516-0.0494-0.0471-0.0449-0.0425-0.0403-0.0380-0.0359-0.0337-0.0318-0.0299-0.0280-0.0265-0.0249-0.0235-0.0223-0.0212-0.0203-0.0196-0.0190-0.0186-0.0183-0.0185-0.0186-0.0191-0.0200-0.0209-0.0224-0.0242-0.0266-0.0296-0.0333-0.0378-0.0438-0.0278-0.1371-0.0722-0.0876-0.1077-0.1346-0.1707-0.2203-0.2891-0.3855-0.5201-0.7026-0.9223-1.0914-0.91020.14461.91222.65231.78770.78620.28570.10100.04150.02540.02350.02550.02810.02980.03060.03040.02920.02720.02460.02100.01740.01290.00830.0033-0.0019-0.0071-0.0124-0.0178-0.0229-0.0281-0.0328-0.0376-0.0418-0.0458-0.0494-0.0527-0.0118
七、计算结果分析
滑块位移图像
从位移图像可以看出,滑块做往复直线运动,周期为0.628s,向左运动时间约为0.289s,向右运动时间约为0.339s。
滑块速度图像
从速度图像可以看出在向左运动时,从0.3s到0.4s滑块速度明显增大
加速度图像
从加速度图像可以看出,加速度多数情况在
以内,在0.3s到0.45s内急剧变化。
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