哈工大机械原理大作业24题
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班级
1013102
学号 6
机械原理大作业说明书
题目 1、连杆机构运动分析
2、凸轮机构设计
3、齿轮传动设计
学生姓名
1连杆机构运动分析1.设计题目：
一、先建立如下坐标系：
二、划分杆组如下，进行结构分析：
该机构由I级杆组RR（如图1）、II级杆组RPR（如图2、3）和II级杆组RRP（如图4）组成。
（1）（2）
（3）（4）
三、运动分析数学模型：
（1）同一构件上点的运动分析：
如右图所示的原动件1,已知杆1的角速度=10/rad s ω，杆长1l =170mm,A y =0，A x =110mm 。可求得下图中B 点的位置B x 、B y ，速度xB v 、yB v ，加速度xB a 、yB a 。
θcos 1l xB =，θsin 1l yB =
θωυsin 1l xB -=，θωυcos 1l yB =，
222B
2==-cos =-B
xB i d x a l x dt ωϕω
222
2
==-sin =-B yB i B d y a l y dt
ωϕω。
（2）RPRII 级杆组的运动分析： a. 如右图所示是由2个回转副和1个移
动副组成的II 级组。已知两个外运动副C 、B 的位置（B x 、B y 、c x =110mm 、C y =0）、速度（xB υ，yB υ，
xC
υ=0，
yC
υ=0）和加速度
（0,0,,==yC xC yB xB a a a a ）。可确定下图中D 点的位置、速度和加速度。确定构件3的角位移1ϕ、角速度1ω、角加速度1α。
1sin 31..ϕϕl x dt
dx C B
-= 1sin 131cos 13.....2ϕϕϕϕl l x dt x d C B --= 1cos 31..ϕϕl y dt
dy C B
+=
1cos 131sin 13.....2ϕϕϕϕl l y dt y d C B +-= 根据关系：1111d 122..11.
αϕϕωϕϕ====dt
d dt ， 故可得出： D x =)1cos(
4βϕ++l x C
D y =)1sin(4βϕ++l y C
b. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副组
成的II 级组。已知杆5的长度5l =650mm,E 点的坐标（320,0-）， 可确定下图中F 点的位置、速度和加速度。确定构件5的角位移2ϕ、角速度2ω、角加速度2α。
2sin 42.ϕϕl x dt
dx E D -= 2cos 42.ϕϕl y dt
dy E D
+= 2sin 422cos 42..2...
ϕϕϕϕl l x dt
dx E D --= 2cos 422sin 42..2...
2
2ϕϕϕϕl l x dt
y d E D +-= 根据关系：222,2222
2...
αϕϕωϕϕ====dt d dt d 故可得出： 2
cos 5ϕl x x E F +=
2sin 5ϕl y y E F +=
（3）RRPII 级杆组的运动分析;
如右图所示是由2个回转副和1个移
动副组成的II 级组。已知杆6的长度为
6l =500mm ，可确定下图中G 点的位置、速
度和加速度。确定构件6的角位移3ϕ、角速度3ω、角加速度3α。
1）G 点的位置方程
3
sin 63
cos 6ϕϕl y y l x x F G F G +=+=
为求解上式，应先求出3ϕ。
3
cos 6sin
a 3ϕϕF x k l k
rc -== 为保证机构能够存在；应满足装配条件3ϕ≤k ，求出3ϕ后可按上
式求出G G y x ,。
2）G 点的速度方程
6l 杆的角速度3ω和滑块7移动的速度7υ：
2
62
666.
66.66.
7.
33
cos 3sin 3)3sin 3cos (32)
3cos 3sin (313
/)3sin 23cos 1(63/3cos 23sin 13ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕυϕϕϕωl l Q l l y Q l l x Q Q l Q l Q l Q Q Q F F +=-+=+-=+-==+-==式中：
）（
G 点速度可表示为：
3
cos 3sin 3sin 3cos .
.
36.
6.
36.
6..ϕϕυϕϕυϕϕl l y y l l x x F D yD F D xD ++==-+==
3）G 点的加速度方程
6l 杆的角加速度3α和滑块7沿导轨的移动加速度a: 3
/)3sin 53cos 4(3/)3cos 53sin 4(3366..
Q l Q l Q a Q Q Q ϕϕϕϕϕα--=+-==
式中：
3cos 32)3cos 3sin (3)3sin 3cos (33sin 353
sin 2)3sin 3cos (3)3cos 3sin (33cos 34.
.
6662
.66..
62
...
.
6662
.66..
62
...
2ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕl l l l l l y Q l l l l l l x Q F F ++--++-=---+-+-=
G 点的加速度yG xG a a ,为
3
cos 323sin 33cos 33sin 3
sin 323cos 33sin 33cos .
.62
.6..
6..6......
.662
...
6..
6..
..
ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕl l l l y y a l l l l x x a F D yD F D xD +-++==---+==