哈工大机械原理大作业连杆机构运动分析报告16.doc

word机械原理大作业连杆机构运动分析课程名称：机械原理院 系：能源科学与工程学院 班 级：完 成 者：学 号：完成内容： 在完成题目计算要求的同时，扩展了内容，程序为该结构的通用程序，可解决机构在不同条件下的运动情况，文本最末为几种情况的分析如下列图机构，机构各构件的尺寸为，试求构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结构进展分析。1、结构分析从侧面看原机构为此机构分为级杆组原动件1，级杆组RRP(2号套筒、3号杆)，级杆组RRP(4号套筒、5号杆)2、建立坐标系3、各个杆组的运动分析采用逆推法，从RRP杆组4号套筒、5号杆开始分析，现在假定，其中，即消去，可得可求得，也可以通过书上3-23式求得通过正弦定理可求得再来看看角速度关系对于加速度，有如下关系其中到此4、5杆就分析完毕了，别忘记之前的假设，我假设了，为求，现在来分析RRP杆组2号套筒、3号杆，其中，即消去，可得反解，即可求得，也可以通过书上3-23式求得通过正弦定理可求得继续，我们来看看角速度关系对于加速度，有如下关系其中现在，只需将所求得的，和，关联起来这是同一根杆，现在来看，由题目得，和是未知的，但不影响整体，不然给一个初值，当然，这是可以随意更改的。基于以上的根本原理，matlab R2012b程序如下syms theta theta1 theta2 lamuda lamuda1 lamuda2 sigma sigma1 sigma2 beta beta1 beta2 l1 l11 l2 l21 t output itheta1=10;theta2=0;i=0;for theta3=60:420theta=theta3/180*pi;beta=asin(100/200)*sin(theta)+theta;l1=0.2*sin(beta)/sin(theta);beta1=(-theta1*(l1*sin(theta)*sin(theta)+theta1*(l1*cos(theta)*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);l11=-(theta1*(l1*sin(theta)*l1*cos(beta)+theta1*(l1*cos(theta)*l1*sin(beta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);C=(theta12)*0.2*cos(beta)-theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)-2*l11*theta1*sin(theta);D=(theta12)*0.2*cos(beta)+theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)+2*l11*theta1*sin(theta);beta2=(-C*sin(theta)+D*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);lamuda=beta-pi/2;lamuda1=beta1;lamuda2=beta2;sigma=asin(100/200)*sin(lamuda)+lamuda;l2=0.2*sin(sigma)/sin(lamuda);sigma1=(-lamuda1*(l2*sin(lamuda)*sin(lamuda)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);l21=-(lamuda1*(l2*sin(lamuda)*l2*cos(sigma)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*l2*sin(sigma)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);A=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)-lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)-2*l21*lamuda1*sin(lamuda);B=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)+lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)+2*l21*lamuda1*sin(lamuda);sigma2=(-A*sin(lamuda)+B*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);i=i+1;output(i,1)=fix(theta/pi*180);output(i,2)=fix(sigma/pi*180);output(i,3)=fix(sigma1);output(i,4)=fix(sigma2);endoutputa=output(:,1);b=output(:,2);c=output(:,3);d=output(:,4);h1=plot(a,b);hold on;h2=plot(a,c);hold on;h3=plot(a,d);hold on;set(h1,'color',1 0 0,'linewidth',2);set(h2,'color',0 1 1,'linewidth',1);set(h3,'color',0 0 1,'linewidth',2);m=legend('角位移','角速度','角加速度');xlabel('');title('平面连杆机构运动分析');figure;h1=plot(a,b);hold on;xlabel('');ylabel('角位移');title('平面连杆机构运动 角度角位移 图');figure;h2=plot(a,c);hold on;xlabel('');ylabel('角速度');title('平面连杆机构运动 角度角速度 图');figure;h3=plot(a,d);hold on;xlabel('');ylabel('角加速度');title('平面连杆机构运动 角度角加速度 图');结果如下：角度角位移(°)角速度角加速度 60-6-9-3 61-4-10-11 62-2-10-18 630-11-25 641-11-31 652-11-37 664-12-43 676-12-48 688-12-53 6910-13-59 7012-13-64 7113-13-70 7215-13-75 7317-13-81 7419-13-87 7520-13-93 7622-12-100 7724-12-106 7825-12-112 7927-12-118 8029-11-124 8130-11-129 8232-11-133 8333-10-137 8435-10-141 8537-9-143 8638-9-144 8740-8-145 8841-8-144 8943-7-141 9044-7-138 9145-6-134 9247-6-128 9348-5-121 9450-5-113 9551-4-104 9652-4-94 9754-3-84 9755-3-72 9956-2-61 10058-2-48 10159-1-36 10260-1-23 10361-1-10 1036202 10564014 10665026 10766038 10867050 10868060 11069070 11170180 11272188 11373196 114741103 114751110 116761115 117771120 117781123 119791127 120801129 121801131 121811132 123821132 124831132 125841132 125851131 127861130 128871128 129880126 130880124 131890122 132900119 133910117 134920114 135920112 136930109 137940107 138950104 139950102 140960100 14197-198 14297-196 14398-194 14499-193 145100-191 146100-290 147101-289 148101-288 149102-288 150103-287 151103-287 152104-387 153105-387 154105-387 155106-387 156106-387 157107-387 158108-388 158108-488 160109-489 161109-489 162110-490 162111-491 164111-491 165112-492 166112-492 167113-493 168113-493 169114-493 170114-493 171115-494 172115-494 173116-593 174116-593 175117-593 176117-592 177118-592 178118-591 179119-590 180120-10157 181120-488 182120-486 183121-485 184121-483 184122-481 186122-479 187123-477 188123-475 189124-473 190124-470 191125-467 192125-465 193126-462 194126-459 195127-356 195127-352 197128-349 198128-346 199129-342 200129-339 201130-336 202130-332 203131-229 204131-225 205131-222 206132-218 206132-215 207133-212 209133-28 210134-25 211134-12 212135-10 213135-1-3 214136-1-6 215136-1-8 216137-1-11 217137-1-13 2171380-15 2181380-17 2201390-19 2211390-21 2221390-22 2231400-23 2241400-24 2251410-25 2261410-25 2271420-26 2281420-26 2291430-25 2291430-25 2311440-24 2321440-23 2331450-22 2341450-21 2351460-19 2351460-18 2371470-15 2381470-13 2391480-11 2401480-8 2401490-5 2421490-3 24315000 24315003 24515106 24615109 247152013 248152017 249153020 250153024 251154028 251154031 252155035 254155038 255156042 256156046 257157049 258157052 259158055 260159058 261159-161 262160-164 263160-167 264161-169 265161-171 266162-273 267162-274 268163-276 269163-277 270164-278 271165-279 272165-379 272166-379 274166-379 275167-379 276167-378 277168-377 278168-376 279169-475 280170-473 280170-471 282171-470 283171-467 284172-465 285173-462 286173-460 287174-457 288174-454 289175-451 290175-448 291176-445 292177-442 293177-439 294178-436 295179-332 296179-329 297180-326 298180-323 299181-320 300182-317 301182-215 302183-212 303184-29 304184-27 305185-24 306186-11 307186-10 308187-1-2 309188-1-5 3101880-7 3111890-10 3121900-13 3131900-15 3141910-18 3151920-21 3161930-25 3171930-29 3171940-33 3191950-37 3201960-42 3211970-48 3221970-54 3231980-61 3241990-68 3252000-76 3252010-85 3272010-95 3282020-106 3292030-117 3302040-130 3312050-143 3322060-157 3332070-173 334208-1-189 335209-1-206 336210-2-223 337211-2-241 338212-3-260 339213-3-279 340214-4-298 341215-4-317 342216-5-337 343217-5-355 344218-6-373 345220-7-390 346221-7-407 347222-8-421 348223-9-434 349224-9-445 350226-10-455 351227-10-461 352228-11-466 353230-12-467 354231-12-467 355232-13-463 356234-13-456 357235-14-447 358237-14-435 359238-14-421 360240-9-157 361241-15-386 362243-15-366 363244-15-345 364246-15-322 365247-15-300 366249-15-277 367251-14-254 368252-14-232 368254-14-212 369256-13-192 370257-13-175 372259-12-159 373261-12-144 374263-11-132 375264-11-122 376266-10-114 377268-9-107 378270-8-101 379272-8-97 380274-7-94 381276-6-91 382277-5-88 383279-4-86 384281-4-82 385283-3-78 386285-2-73 387287-1-67 388289-1-60 3892910-51 3902930-41 3902950-30 3912970-18 3922991-5 39430117 395303121 396305134 397307148 398309160 399311171 400313182 401315190 402317197 4033190102 4043210105 4053230107 4063250106 407327-1104 408329-199 409331-294 410333-287 411335-379 412337-470 413339-461 413341-551 414343-641 415345-632 417347-722 418349-813 419351-84 420353-9-3汇总图各自的图像结果分析，上面的图形只是在一个初值，的条件下得出的，为了能解决所有问题，修改程序如下syms theta theta1 theta2 lamuda lamuda1 lamuda2 sigma sigma1 sigma2 beta beta1 beta2 l1 l11 l2 l21 t output iprompt='输入：', '输入' ,'输入' ;%设置提示字符串name='输入初值'%设置标题numlines=1;%指定输入数据的行数defAns='60','10','0'%设定默认值Resize='on'%设定对话框尺寸可调节answer=inputdlg(prompt,name,numlines,defAns,'on');%创建输入对话框h= str2num(answer1);theta1= str2num(answer2);theta2= str2num(answer3);i=0;for theta3=h:(360+h)theta=theta3/180*pi;beta=asin(100/200)*sin(theta)+theta;l1=0.2*sin(beta)/sin(theta);beta1=(-theta1*(l1*sin(theta)*sin(theta)+theta1*(l1*cos(theta)*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);l11=-(theta1*(l1*sin(theta)*l1*cos(beta)+theta1*(l1*cos(theta)*l1*sin(beta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);C=(theta12)*0.2*cos(beta)-theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)-2*l11*theta1*sin(theta);D=(theta12)*0.2*cos(beta)+theta2*l1*sin(theta)-(theta12)*l1*cos(theta)+2*l11*theta1*sin(theta);beta2=(-C*sin(theta)+D*cos(theta)/(0.2*(sin(theta)*sin(beta)+cos(theta)*cos(beta);lamuda=beta-pi/2;lamuda1=beta1;lamuda2=beta2;sigma=asin(100/200)*sin(lamuda)+lamuda;l2=0.2*sin(sigma)/sin(lamuda);sigma1=(-lamuda1*(l2*sin(lamuda)*sin(lamuda)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);l21=-(lamuda1*(l2*sin(lamuda)*l2*cos(sigma)+lamuda1*(l2*cos(lamuda)*l2*sin(sigma)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);A=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)-lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)-2*l21*lamuda1*sin(lamuda);B=(lamuda12)*0.2*cos(sigma)+lamuda2*l2*sin(lamuda)-(lamuda12)*l2*cos(lamuda)+2*l21*lamuda1*sin(lamuda);sigma2=(-A*sin(lamuda)+B*cos(lamuda)/(0.2*(sin(lamuda)*sin(sigma)+cos(lamuda)*cos(sigma);i=i+1;output(i,1)=fix(theta/pi*180);output(i,2)=fix(sigma/pi*180);output(i,3)=fix(sigma1);output(i,4)=fix(sigma2);endoutputa=output(:,1);b=output(:,2);c=output(:,3);d=output(:,4);h1=plot(a,b);hold on;h2=plot(a,c);hold on;h3=plot(a,d);hold on;set(h1,'color',1 0 0,'linewidth',2);set(h2,'color',0 1 1,'linewidth',1);set(h3,'color',0 0 1,'linewidth',2);m=legend('角位移','角速度','角加速度');xlabel('');title('平面连杆机构运动分析');figure;h1=plot(a,b);hold on;xlabel('');ylabel('角位移');title('平面连杆机构运动 角度角位移 图');figure;h2=plot(a,c);hold on;xlabel('');ylabel('角速度');title('平面连杆机构运动 角度角速度 图');figure;h3=plot(a,d);hold on;xlabel('');ylabel('角加速度');title('平面连杆机构运动 角度角加速度 图');这样，在运行程序时就会弹出一个如如下图所示的对话框，可以任意给定初值，解决不同问题。这里仅仅给图一些运行之后的图像，具体数值因为太占篇幅，就不一一列出在原动件的初始角为30°，角速度为20rad/s，角加速度为10rad/s2的情况下在原动件的初始角为90°，角速度为10rad/s，角加速度为20rad/s2的情况下在原动件的初始角为75°，角速度为10rad/s，角加速度为50rad/s2的情况下结果分析：从以上几种情况来看，在变化初值条件之后，这些图像都大致相似，我认为，这应该是因为是同一机构的原因，这些图像应该都反响了此机构的运动特性。40 / 40