机械原理大作业——牛头刨床

大作业（一）平面连杆机构的运动分析题号：6班级：03020801姓名：钟华学号：2008300696同组者：杜鹏2008300678刘人玺2008300685成绩：完成时间：2011年1月5日目录题目、原始数据及要求................................................................................................1一平面连杆机构运动分析方程..................................................................................11.1速度计算公式..........................................................................................21.2加速度计算公式......................................................................................2二程序..........................................................................................................................32.1计算程序框图..............................................................................................32.2计算源程序..................................................................................................4三3.1（一组数据Lab=200mm）计算结果.....................................................93.2运动线图........................................................................................................103.3体会.............................................................................................................12四4.1（第二组数据Lab=150mm）计算结果.....................................................124.2运动线图...................................................................................................134.3体会.............................................................................................................15五5.1（第三组数据Lab=220mm）计算结果.....................................................165.2运动线图.......................................................................................................175.3体会...............................................................................................................21六参考资料..........................................................................................................21题目、原始数据及要求：图所示为一牛头刨床（Ⅲ级机构）。设已知各构件的尺寸如下所示，又如原动件1（AB杆）以角速度ψ1=1rad/s沿逆时针方向回转，试求各从动件的位移、角速度及角加速度以及刨头C点的位移、速度及加速度的变化情况。第六组数据（6-A，6-B，6-C）：Lcd=960mm，Lde=160mm，h=900mm，h1=460mm，h2=120mmA：Lab=200mmB：Lab=150mmC：Lab=220mm要求：每组至少打印一份源程序，每个同学计算出原动件从0°到360°时（计算点数N=36）所要求各运动变量的大小，并绘制出各组相应的运动线图。一平面连杆机构运动分析方程：先建立一直角坐标系。其中共有四个未知量θ3、θ4、S3及Sc。为求解需要建立两个封闭矢量方程，为此需利用两个封闭图形ABCA及CDEGC，由此可得L4+L3=Le+Sc；La’+L1=S3+L4并写成投影方程为L4*cos4+L3*cos3-Sc=0L4*sin4+L3*sin3-Le=0La'*cos1+L1*cos1-S3*cos3-L4*cos4=0La'*sin1+L1*sin1-S3*sin3-L4*sin4=0由以上各式即可求得θ3、θ4、S3及Sc四个运动变量，而滑块2的方位角θ2=θ3。然后，分别将上列各式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，即得以下速度和加速度方程式速度计算公式：-L4*sin4,-L3*sin3,-1,040L4*cos4,L3*cos3,0,030*L4*sin4,S3*sin3,0,-cos3L1*1*sin1-L4*cos4,-S3*cos3,0,-sin33-L1*1*cos1cS加速度计算-L4*sin4,-L3*sin3,-1,04L4*cos4,L3*cos3,0,03*L4*sin4,S3*sin3,0,-cos3-L4*cos4,-S3*cos3,0,-sin33-L4*4*cos3,-L3*3*cos3,0,0-L4*4*sin3,-L3*3*siacS4n3,0,03*L4*4*cos3,S3*sin3+S3*3*cos3,0,3*sin3;L4*4*sin4,-S3*cos3+S3*3*sin3,0,-3*cos33001*1*1*cos31*1*sin3cSLL二程序2.1计算程序框图：开始读入LabLcdLdehh1h2w1计算θ3、θ4、S3及Sc计算α3α4αc输出θ3θ4S3Scw3、w4Vcα3α4αc计算w3、w4、Vc结束2.2计算源程序：（1）数据输入程序使用Matlabguide设计的界面输入原始数据，使数据输入方便，变化灵活，结：disp('牛头刨床（Ⅲ级机构）:');L1=str2num(get(handles.edit1,'string'));L3=str2num(get(handles.edit2,'string'));L4=str2num(get(handles.edit3,'string'));H=str2num(get(handles.edit4,'string'));Y=str2num(get(handles.edit5,'string'));X=str2num(get(handles.edit6,'string'));W1=1;n=36;fprintf('Lab=%d\nLcd=%d\nLde=%d\nH(Yce)=%d\nXae=%d\nYae=%d\n角速度W1=%drad/s\n计算点数n=%d\n',L1,L3,L4,H,X,Y,W1,n);（2）解方程源程序functionpushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles)L=sqrt(X^2+Y^2);th0=atan(Y/X);th1=0:2*pi/n:2*pi;opt=optimset('display','off');ths=zeros(length(th1),4);t=[0.10.788];fori=1:length(th1)ths(i,:)=fsolve(@Work,t,opt,th1(i),th0,L3,L4,H,L,L1);t=ths(i,:);endd=calculate(ths,n,L1,L3,L4,W1);ths(:,4)=[];th1=th1.*(180/pi);data=[th1'thsd];title={'转角';'杆CD转角';'杆DE转角';'C点位移';'杆CD角速度';'杆DE角速度';'C点速度';'杆CD加速度';'杆DE加速度';'C点加速度'};xlswrite('data.xls',title');xlswrite('data.xls',data,'A2:J38');disp('计算点的运动量在当前文件夹下data.xls文件内');functionf=Work(th,th1,th0,L3,L4,H,L,L1)f=[L3*cos(th(1))+L4*cos(th(2))-th(3);...L3*sin(th(1))+L4*sin(th(2))-H;...L*cos(th0)+L1*cos(th1)-th(4)*cos(th(1))-L4*cos(th(2));...L*sin(th0)+L1*sin(th1)-th(4)*sin(th(1))-L4*sin(th(2))];（3）画运动线图源程序function[data]=calculate(ths,N,L1,L3,L4,W1)th1=0:2*pi/N:2*pi;C=zeros(4,length(th1));figure(1)x=th1.*(180/pi);y1=ths(:,1)'.*(180/pi);y2=ths(:,2)'.*(180/pi);y3=ths(:,3)';clfreset,h_ap=axes('Position',[0.13,0.13,0.7,0.75]);set(h_ap,'Xcolor','b','Ycolor','b','Xlim',[0,360],'Ylim',[-30,330]);nx=12;ny=12;pxtick=0:(360/nx):360;pytick=-30:(390/ny):360;set(h_ap,'Xtick',pxtick,'Ytick',pytick,'Xgrid','on','Ygrid','on')line(x,y1,'Color','b');text(x(1,8),y1(1,8),'CD杆角度θ3','Color','b');line(x,y2,'Color','k');text(x(1,16),y2(1,16),'ED杆角度θ4')set(get(h_ap,'Xlabel'),'String','AB杆角度θ1/(°)')set(get(h_ap,'Ylabel'),'String','θ3、θ4/(°)')%plot(x,y1,'b*');plot(x,y2,'kx');h_at=axes('Position',get(h_ap,'Position'));set(h_at,'Colo