哈工大机械原理大作业连杆

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： 设计时间：

1.运动分析题目

(11)在图所示的六杆机构中，已知：

AB l =150mm, AC l =550mm, BD l =80mm, DE l =500mm,曲柄以等角速度1w =10rad/s 沿逆时针方向回转，求构件3的角速度、角加速度和构件5的位移、速度、加速度。

2.机构的结构分析

建立以点A 为原点的固定平面直角坐标系A-x, y,如下图： 机构结构分析

该机构由Ⅰ级杆组RR （原动件1）、Ⅱ级杆组RPR （杆2及滑块3）和Ⅱ级杆组RRP （杆4及滑块5）组成。

3.建立组成机构的各基本杆组的运动分析数学模型

原动件1（Ⅰ级杆组RR ）

由图所示，原动件杆1的转角a=0-360°，角速度1w =10rad/s ，角加速度1a =0,运动副A 的位置坐标A x =A y =0,速度

(A，

A)，加速度

（A

，

A ），

原动件1的长度AB l =150mm 。

求出运动副B 的位置坐标（B x , B y ）、速度

（B

，B）和加速度

（B ，

B）。

杆2、滑块3杆组（RPR Ⅱ级杆组）

已出运动副B 的位置（B x , B y ）、速度

（B

，B ）

和加速度

（B

，

B ），

已知运动副C 的位置坐标C x =0, C y =550mm,速度，加速度，杆长AC l =550mm 。

求出构件2的转角b,角速度2w 和角加速度2a . 构件二上点D 的运动

已知运动副B 的位置（B x , B y ）、速度

（B

，

B ）、

加速度

（B

，

B ），

已经求出构件2的转角b ，角速度2w 和角加速度2a ，杆BD 的长度BD l =80mm 。

根据Ⅰ级杆组RR 的运动分析数学模型求出点D 的位置坐标（D x ,D y ）、速度

（D

，D ）

和加速度

（D ，

D）。构件4、5杆组（RRPⅡ级杆组）

已求出运动副D 的位置坐标（D x ,D y ）、速度

（D

，D ）

和加速度

（D

，

D ），

已知滑块5导路参考点K 的位置坐标K x =0, K y =0,参考点K 的位置角c=0,速度

,加速度

。

求出滑块5的位置s （E x ,E y ）、速度v

（E

，E ）

和加速度

a(E

，E)曲线。

4.用C语言编程

#include <>

#include <>

#define PI

main()

{

double lAB=,lAC=,lBD=,lDE=,w1=10;/*各杆长度、位置尺寸以及原动件角速度*/ double a,b,c,d,e,f;/*机架间角度*/

double lBC,lAD,lAE;/*任意瞬时BC、AD、AE间距离*/

double w2,w3,w4;/*杆1、滑块3、杆4角速度*/

double a2,a3,aB,aE;/*杆2、滑块3角加速度以及B、E点加速度*/

double xE,yE=0,rE,vB,vDB,vCr,vE;/*E点位置以及B、C、D、E点速度*/

printf("滑块E和滑块C的运动数据：\n");

for (f=0;f<=(2*PI+PI/9);f=f+(PI/9))/*角度a以20度间隔变化一周*/

{

vB=w1*lAB;/*B 点速度*/

lBC=pow(lAB*lAB+lAC*lAC-2*lAB*lAC*sin(f),;/*任意瞬时B 、C 两点间距离*/ a=acos((lAC*lAC+lBC*lBC-lAB*lAB)/(2*lAC*lBC));/*杆2与竖直方向的夹角*/

lAD=pow(lAB*lAB+lBD*lBD+2*lAB*lBD*cos(a+f-(PI)/6),;/*任意瞬时A 、D 两点间距离*/

b=acos((lAB*lAB+lAD*lAD-lBD*lBD)/(2*lAB*lAD));/*任意瞬时角度b 的值*/

lAE=lAD*cos(f-b)+pow(lDE*lDE-lAD*lAD*sin(f-b)*sin(f-b),;/*任意瞬时A 、E 两点间距离*/

c=acos((lAE*lAE+lDE*lDE-lAD*lAD)/(2*lAE*lDE));/*任意瞬时角度c 的值*/ d=acos((lAD*lAD+lDE*lDE-lAE*lAE)/(2*lAD*lDE));/*任意瞬时角度d 的值*/ e=acos((lBD*lBD+lAD*lAD-lAB*lAB)/(2*lAD*lBD));/*任意瞬时角度e 的值*/ xE=lAB*cos(f)+lDE*cos(c)+lBD*cos(PI/6-a);/*点E 在X 轴上的分量*/ rE=pow((xE*xE+yE*yE),;/*任意时刻点E 距A 点的距离*/ vCr=-vB*cos(a+f);/*任意瞬时滑块C 相对于杆2的速度*/ w2=-vB*sin(a+f)/lBC;/*任意瞬时杆2的角速度*/ w3=w2;/*任意瞬时滑块3的角速度*/

vDB=w2*lBD;/*任意瞬时点D 相对于点B 的速度*/

vE=-(vDB*sin(e+d)+vB*sin(f)*cos(c)+vB*cos(f)*sin(c))/(cos(c));/*任意瞬时E 点的速度*/

w4=(vDB*cos(d+c+e)-vB*cos(f))/(lDE*cos(c));/*任意瞬时杆4的角速度*/ aB=w1*w1*lAB;/*任意瞬时B 点的加速度*/

a2=(-aB*cos(a+f)-2*w2*vCr)/lBC;/*任意瞬时杆2的角加速度*/ a3=a2;/*任意瞬时杆2的角加速度*/

aE=(-w4*w4*lDE-a2*lBD*sin(d+e)+w2*w2*lBD*cos(d+e)+aB*sin(f)*sin(c)-aB*cos(f)*cos(c))/cos(c);/*任意瞬时点E 的加速度*/

printf("%lf\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\n",f,rE,vE,aE,w3,a3); } }

5.绘制运动轨迹、运动线图，并作相应分析。

滑块3的运动线图

A.角速度3w (2w ) 随角度a 的变化

B.加速度3a (2a )随角度a 的变化 滑块5的运动轨迹 滑块5的运动线图

A ．位移E r 随角度a 的变化

B ．速度E v 随角度a 的变化

C ．加速度E a 随角度a 的变化