机械原理大作业一-33题

机械原理大作业（一）作业名称：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：xxxxxx设计者：xxx学号：xxxxxx指导教师：xxxxx设计时间：6.25---7.1哈尔滨工业大学机械设计一，运动分析题目二，建立以点G为原点的固定平面直角坐标系G-x,y三，对机构进行结构分析该机构由原动件AB（Ι级组),EFG(RRRⅡ级杆组），EHK（RRRⅡ级杆组),ECD(RRRⅡ级杆组)组成。四，各基本杆组的运动运动分析数学模型（1）原动件AB（Ⅰ级组）已知原动件AB的转角ψ1=0~2π原动件AB的角速度ω1=10rad/s原动件AB的角加速度α1=0运动副A的位置坐标XA=0YA=0A点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副A的速度VxA=0VyA=0运动副A的加速度aXA=0aYA=0原动件AB长度lAB=200mm可求出运动副B的位置坐标XA=XA+lABcosψ1YB=YA+lABsinψ1运动副B的速度vXB=vXA-ω1lABsinψ1vYB=vYA+ω1lABcosψ1运动副B的加速度aXB=aXA-ω12lABcosψ1-α1lABsinψ1aYB=aYA-ω12lABsinψ1+α1lABcosψ1（2）ECD（RRRⅡ级杆组）由（1）知B点位置坐标、速度、加速度运动副D点位置坐标XD=XA+lADcosψ2YD=YA+lADsinψ2D点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副D的速度vXD=0vYD=0运动副D的加速度aXD=0aYD=0杆BC长lBC=800mm杆CD长lCD=448mm可求得BC杆相对于X轴正方向转角Ψ3=2arctan（)00/()0202020(CACBAB）CD杆相对于x轴正方向转角Ψ4=arctan（（YC-YD）/（XC-XD）)其中，A0=2lBC(XD-XB)B0=2lBC(YD-YB)C0=l２BC+l２BD-l２CDl２BD=(XD-XB)２+(YD-YB)２求导可得BC杆ω3、α3和CD杆ω4、α4最后求导得vXC、vYC以及aXC、aYCC的轨迹即是E的轨迹（3）EFG（RRRⅡ级杆组）运动副G点位置坐标XG=XA+lAGcosψ5YG=YA+lAGsinψ5G点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副G的速度vXG=0vYG=0运动副G的加速度aXG=0aYG=0杆GF长lGF=534mm杆EF长lEF=326mm可求得EF杆相对于X轴正方向转角Ψ6=2arctan（)11/()1212121(CACBAB）FG杆相对于x轴正方向转角Ψ7=arctan（（YF-YG）/（XF-XG））其中，A1=2lEF(XG-XE)B1=2lEF(YG-YE)C1=l２EF+l２EG-l２FGl２EG=(XG-XE)２+(YG-YE)２求导可得EF杆ω6、α6和FG杆ω7、α7（4）EHK（RRRⅡ级杆组）运动副K点位置坐标XK=XA+lAKcosψ8YK=YA+lAKsinψ8K点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。运动副K的速度vXK=0vYK=0运动副K的加速度aXK=0aYK=0杆KH长lKH=534mm杆EH长lEH=326mm可求得EH杆相对于X轴正方向转角Ψ9=2arctan（)22/()2222222(CACBAB）HK杆相对于x轴正方向转角Ψ10=arctan（（YH-YK）/（XH-XK））其中，A2=2lEH(XK-XE)B2=2lEH(YK-YE)C2=l２EH+l２EK-l２HKl２EK=(XK-XE)２+(YK-YE)２求导可得EH杆ω9、α9和HK杆ω10、α10五，计算编程以下程序段采用MATLAB编写（1）用RR类模块求B点运动f1=0:pi/180:2*pi;%原动件AB杆转角范围0~2π%?w1=10;%AB杆角速度%?e1=0;%AB杆角加速度%?xA=0;yA=0;vxA=0;vyA=0;axA=0;ayA=0;%运动副A位置、速度、加速度%?l1=200;%杆AB长%?xB=xA+cos(f1)*l1;%运动副B位置%?yB=yA+sin(f1)*l1;vxB=vxA-w1*l1*sin(f1);%运动副B速度%?vyB=vyA+w1*l1*cos(f1);axB=axA-w1^2*l1*cos(f1)-e1*l1*sin(f1);%运动副B加速度%ayB=ayA-w1^2*l1*sin(f1)+e1*l1*cos(f1);plot(xB,yB)%绘出运动副B运动轨迹%?（2）用RRRⅡ级杆组模块求E点运动f2=0:pi/180:2*pi;%原动件CD杆转角范围0~2π%l2=650;%杆AD长%?xD=xA+cos(f2)*l2;yD=yA+sin(f2)*l2;vxD=0;vyD=0;axD=0;ayD=0;%运动副D位置、速度、加速度%?l3=800;%杆BC长%l4=448;%杆CD长%?LBD=realsqrt((xD-xB).^2+(yD-yB).^2);%BD间距离%?A0=2*l3*(xD-xB);B0=2*l3*(yD-yB);C0=l3^2+LBD.^2-l4^2;f3=2*atan((B0+1*realsqrt(A0.^2+B0.^2-C0.^2))./(A0+C0));%杆BC转角%xC=xB+l3*cos(f3);yC=yB+l3*sin(f3);%运动副C位置%?f4=atan((yC-yD)./(xC-xD))+pi;%杆CD转角%C3=l3*cos(f3);S3=l3*sin(f3);C4=l4*cos(f4);S4=l4*sin(f4);G1=C3.*S4-C4.*S3;w3=(C4.*(vxD-vxB)+S4.*(vyD-vyB))./G1;%杆BC角速度%?w4=(C3.*(vxD-vxB)+S3.*(vyD-vyB))./G1;%杆CD角速度%?vxC=vxB-l3*w3.*sin(f3);%运动副C速度%?vyC=vxB+l3*w3.*cos(f3);G2=axD-axB+w3.^2.*C3-w4.^2.*C4;G3=ayD-ayB+w3.^2.*S3-w4.^2.*S4;e3=(G2.*C4+G3.*S4)./G1;%杆BC角加速度%?e4=(G2.*C3+G3.*S3)./G1;%杆CD角加速度%?axC=axB-l3*e3.*sin(f3)-l3*w3.^2.*cos(f3);%运动副C加速度%?ayC=ayB+l3*e3.*cos(f3)-l3*w3.^2.*sin(f3);xE=xC;yE=yC;%运动副C的运动轨迹即是点E的轨迹%vxE=vxC;vyE=vyC;axE=axC;ayE=ayC;plot(xE,yE)%绘出点E运动轨迹%(3)用RRRⅡ级杆组模块求构件7角位移，角速度和角加速度f5=0:pi/180:2*pi;%原动件AG杆转角范围0~2π%?l5=1000;%杆AG长%xG=xA+cos(f5)*l5;yG=yA+sin(f5)*l5;vxG=0;vyG=0;axG=0;ayG=0;%运动副G位置、速度、加速度%?l6=534;%杆GF长%l7=326;%杆EF长%?LEG=realsqrt((xE-xG).^2+(yE-yG).^2);%EG间距离%?A1=2*l7*(xG-xE);B1=2*l7*(yG-yE);C1=l7^2+LEG.^2-l6^2;f7=2*atan((B1+1*realsqrt(A1.^2+B1.^2-C1.^2))./(A1+C1));%杆EF转角%xF=xE+l7*cos(f7);yF=yE+l7*sin(f7);%运动副F位置%?f6=atan((yF-yG)./(xF-xG))+pi;%杆FG转角%C7=l7*cos(f7);S7=l7*sin(f7);C6=l6*cos(f6);S6=l6*sin(f6);G4=C7.*S6-C6.*S7;w7=(C6.*(vxG-vxE)+S6.*(vyG-vyE))./G4;%杆EF角速度%?w6=(C7.*(vxG-vxE)+S7.*(vyG-vyE))./G4;%杆GF角速度%?vxF=vxE-l7*w7.*sin(f7);%运动副F速度%?vyF=vxE+l7*w7.*cos(f7);G5=axG-axE+w7.^2.*C7-w6.^2.*C6;G6=ayG-ayE+w7.^2.*S7-w6.^2.*S6;e7=(G5.*C6+G6.*S6)./G4;%杆EF角加速度%?e6=(G5.*C7+G6.*S7)./G4;%杆FG角加速度%?plot(f1,f6);%绘出构件7的角位移%plot(f1,w6);%绘出构件7的角速度%plot(f1,e6);%绘出构件7的角加速度%（4）用RRRⅡ级杆组模块求构件6角位移，角速度和角加速度f8=0:pi/180:2*pi;%原动件AK杆转角范围0~2π%l8=826;%杆AK长%xK=xA+cos(f8)*l8;yK=yA+sin(f8)*l8;vxK=0;vyK=0;axK=0;ayK=0;%运动副K位置、速度、加速度%?l9=534;%杆KH长%l10=326;%杆EH长%?LEK=realsqrt((xE-xK).^2+(yE-yK).^2);%EK间距离%?A2=2*l10*(xK-xE);B2=2*l10(yK-yE);C2=l10^2+LEK.^2-l9^2;f10=2*atan((B2+1*realsqrt(A2.^2+B2.^2-C2.^2))./(A2+C2));%杆EH转角%xH=xE+l10*cos(f10);%运动副H位置%?yH=yE+l10*sin(f10);f9=atan((yH-yK)./(xH-xK))+pi;%杆HK转角%C10=l10*cos(f10);S10=l10*sin(f10);C9=l9*cos(f9);S9=l9*sin(f9);G7=C10.*S9-C9.*S10;w10=(C9.*(vxK-vxE)+S9.*(vyK-vyE))./G7;%杆EH角速度%?w9=(C10.*(vxK-vxE)+S10.*(vyK-vyE))./G7;%杆KH角速度%?vxH=vxE-l10*w10.*sin(f10);%运动副H速度%?vyH=vxE+l10*w10.*cos(f10);G8=axK-axE+w10.^2.*C10-w9.^2.*C9;G9=ayK-ayE+w10.^2.*S10-w9^2.*S9;e10=(G8.*C9+G9.*S9)./G7;%杆EH角加速度%?e9=(G8.*C10+G9.*S10)./G7;%杆HK角加速度%?plot(f1,f9);%绘出构件6的角位移%plot(f1,w9);%绘出构件6的角速度%plot(f1,e9);%绘出构件6的角加速度%六，计算结果（1）B的运动轨迹（2）E的运动轨迹（3）构件7角位移，角速度，角加速度角位移角速度角加速度（4）构件6角位移，角速度，角加速度角位移角速度角加速度（七）计算结果分析（部分）xE=Columns73through90-62.6878-79.7897-96.8673-113.9155-130.9289-147.9024-164.8309-181.7092-198.5321-215.2946-231.9915-248.6177-265.1682-281.6379-298.0218-314.3149-330.5123-346.6090Columns163through180-980.4657-979.2223-977.6806-975.8411-973.7044-971.2711-968.5419-965.5177-962.1994-958.5880-954.6846-950.4904-946.0066-941.2347-936.1761-930.8323-925.2050-919.2958Columns253through27062.687879.789