第一次免試作業(yè)復雜機構(gòu)計算機模擬

:TOC\o"1-2"\h\z\u題目內(nèi) 機構(gòu)尺度設 建立坐標 、建立機構(gòu)的幾何方 機構(gòu)運動特性的計算機模擬分 結(jié)構(gòu)分 單桿及桿組的數(shù)學模 繪制計算流程 結(jié)果輸 對該機構(gòu)的運動和傳力特性分 運動特 急回運動特 傳力特 機構(gòu)的性能評 機構(gòu)的改 運動特 新結(jié)果輸 新運動特 新機構(gòu)急回運動特性的數(shù)據(jù)和計 新機構(gòu)傳力特性的數(shù)據(jù)和計 6、收獲與體 參考文 附 復雜機構(gòu)的計算機：六桿機構(gòu)是機器裝置中的一種常用傳構(gòu)。本文針對給定的題目，基于：Theplanesix—barmechanismisonetransmissionmechanismthathasbeenusedinmanykindsofmechanicaltransmission.Inthispaperagivensubject,basedon'sbargrouplawplanarsix-barmechanismmotionysis,writtenwiththebargroupmethodtocarryoutthekinematicysisofideasandsolvingsteps,theoutputCDandFinamotioncycleofdisplacement,andcalculatetheoutputaccordingtotheresultsoftheoriginalbodiesofworkcharacteristicsofplanarmechanismysis,againstaformeragencyproblems,yzecauses,andproposedimprovementmeasuresforimprovedorganizationandre-output:transportsector;bargroupmethod;motionysis;已知：圖示的搬運機構(gòu)中，lAB100mmlCDlEF200mm；圖示機構(gòu)位置13BCD90115rads逆時針方向回轉(zhuǎn)。3DE段長度lED（5。采用桿組法計算在一個運動循環(huán)中桿件3（CD桿）的角位移、角速度和角加速度，以及滑塊上點F的位移、速度和加速度（7分。存在問題，分析其原因，并提出改進措施（3分。建立坐標系yyOx、建立機構(gòu)的幾何方程設計BC桿l2的長度為200mm.用解析法求桿件3中DE段長設F達到兩極限位置時，B、C、E所達到的位置分別稱為B1、C1、E1B2、C2、E2解析方法一利用余弦定理求得L2LED的關系，以1為步距，輸L2長度數(shù)據(jù)，相應輸出一組滿足條件的LED長度。開輸入開輸入L2長度變化范圍用不等式判斷L2滿足ABCD時曲柄連桿機構(gòu)的條利用余弦定理解對L2LED長度YN由圖1可知需要余弦定理分別解△AC1D和△AC2D，從而得到角度和圖3兩個△ACD根據(jù)余弦定理

)2)2

22*l22*l

**

相應的兩個 根據(jù)余弦定理，有l(wèi)EF12lED2lDF122* *lDF1*cos(1801) lEF

2

2

DF

22*lED*

DF

滑塊F的行程AD桿與地面的夾角

lDF1lDF2arctanl3

聯(lián)立上面6個式子，可以得到以下方

)2)2

2

22*l22*l

**

* *cos 2

2

22* *

*cos(1801)EF

EF

2ED

DF

22* * *cos(1802 DF

DF

l arctan 解析方法二①當F達到左極X^2+(Y-Y)2=l2 (X-l2)+Y=l 設E1=（X11,Y11，E1位于直線C1Dy=-4/3*(x-l2)]和以F（l2+a,0）點為圓心l4mm為半Y-4/3*(X-l2 2(X-l2-a)+Y=l44得到 (3/4*Y11+a)2+Y2=l 4②當F達到右極C2=（X2Y2，C2位于分別以A為圓心（l1+l2）mm為半徑的圓，和以D為圓為半徑的圓的交點處X2+(Y-l)2=(l

)2 (X-l2)2+Y2=l3 設E2=（X22,Y22，E2位于直線C2D[y=2*(xl2)]和以F（l1+l2+a,0）點為圓心l4mm為半Y-4/3*(X-l2 2(X-l1-l2-a)+Y=l44得到 (1/2*Y22-l1-a)2+Y222=l 4①E點在CD桿上的位置，可以得到Y(jié)11和Y22Y22/Y2=Y11/ 將等式

2=l (1/2*Y-l-a)2+Y2=l 解得：Y，Y，a22 Y22/Y2=Y11/因此，已E點和D點的坐標，可以據(jù)此求得lED的長Y22*Y22*(11/K22結(jié)構(gòu)分單桿及桿組的數(shù)學模型單桿構(gòu)件的運動分析yBAyBAOlAB100mm15rad/s，桿件的角位置118圖 角加速度，求構(gòu)件上另一點B的位置坐標xB，y，速度v a 位置分構(gòu)件上點B的位置用矢量AB表示，則其在x軸和y軸的分量分別xBxAl1cos100 yByAl1sin100100sin速度分 xBxAl1sin500sin vByyByAl1cos500cos加速度分

BB

2

y

2500cos

aAy2yByAxBxA2500sinRRRB(100cos,100

BCBC已知速度vB，vD，加速度aB，aD，桿AlBC，lCD。求構(gòu)件BC和CD的角位2，3，角速度2，32，3，以及構(gòu)件其內(nèi)副C的位置坐 O

圖 xC，yC，速度vC和加速度aC位置分xx2 64cos設BD兩點之間的距離為d，該雙桿組的裝配條dl2l3和dlxx2 64cosd 100 矢量d與x軸夾的銳角為arctanyDxD矢量d與矢量l2d2l2l

arctancos1sin

3arccos(1/4由圖可知，構(gòu)件2

64cos2sin 2 式中的正負號表明2有兩個解，它們分別對應與圖中的藍色線位置BCD和黑色線中角的方向是不變的，因此在編寫該雙桿組運動分析子程序時，可將上式寫成2 求得 xCxBl2cos2而構(gòu)件3

yCyBl2sin2

3arctanyC 3

xC

rCrBl2rD 即

xBl2cos2xDl3cos3yBl2sin2yDl3sin3 2sin 3sin3 yBl22cos2yDl33cos3

3vBxl22sin2vDxl33sin33用

2cos2

3cos l2sin2yCyBlcos2

xBl2sinyCy

Dl3cos3xCxD2yCyB3yCyDvDxvBx2xx3

x

vDxvxx yyD2 Bx D yCyDxCxByCyBxCxDvDx

x

yy

B yyxx yxx

由于B,C同為構(gòu)件2上的兩點，故在求得 vCxvBx2yCyB

2xx

加速度分

B2yCyB3yCyD2xCxB3xCxD

E

2 x2 xD FaDyaBy2 yB2yCyD ExCxDFyCyD xxyyxxxx B D

B Ex xxyyxxyy B由于A，B同為構(gòu)件2上的兩點，故在求得2后，B點的加速度可由式(即

2xx2yCyB

22

B

aBy2yCyB2xCxBRRP已知構(gòu)件4的長度 （xE，yE）=(xD+99.682/200*(xC-xD),99.682/200*yCvE99.682/200*vC，加速度aE99.682/200*aC，及移動副導 的位置坐標（xP，yP速度vP，加速度aP和滑塊5的位置角5（矢量Sr的正方向與x軸正方向的夾角，逆時針為正，角速度5和角加速度5。求構(gòu)件4的位置角4，角速度4，角加速度4，內(nèi)副F的位置坐標（xF，yF，速度vF，加速度aF，及滑塊5上F點相對參考點P的位移Sr，速度vr和加速度ar。位置分由圖可知，內(nèi)副F

rFrEl4rP

xEl4cos4xPSrcos5yEl4sin4yPSrsin5

S2ESF E2xPxEcos5yPyEsin5Fxx2yy2l2d2l

EE E2

2

EE E2Sr 式中，M是位置模式系數(shù)。在調(diào)用該子程序時，應事先根據(jù)機構(gòu)的初始位置確定雙桿組的裝配形式，給M賦值，1或－1。求得Sr后，點F的位置坐標（xF，yF）和構(gòu)件4的位置角4xFxPSrcos5yFyPSrsin5yFyE

4

xFxE速度分l44sin4vrcos5E1lcosvsin

E1vPxvExSr5sinF1vPyvEySr5解式（2.28）

E1sin5F1 lsin4sin5lcos4cos

54 5v E1cos4F1sin4 sin4sin5cos4 求出4以后，可進一步求得FvFxvExl44sin4

加速度分

vEyl44cos4l44sin4arcos5E2lcosasin

l2 2vsinSsin2S 4 5 5 5 l2sin2vcosS 2Ssin 4 5 5 5 解式（1） E2sin5F2 lsin4sin5cos4cos5

a E2cos4F2sin sin4sin5cos4 求出4以后，可進一步求得F

244244

sin

4l4sin44lcos4

4繪制計算流程圖開開YY調(diào)用RRRC點的位移、速度和加速度l2l2N塊F是否能滿足行程要求輸入BCRRP雙桿組運DE的長度調(diào)用調(diào)用RRP雙桿組運動分析子程序滑塊5的位置、速度和加速結(jié)結(jié)結(jié)果輸取L2=150mm進行該機構(gòu)的運動特性的計算機模擬分析B點運動特性C點運動特性CD桿的運動特性F點運動特性主動曲柄轉(zhuǎn)動一周機構(gòu)的運動軌跡圖其中（0，0表C點的運動軌跡，綠色軌跡線代表E點的運動軌跡，紫色軌跡線代表F點的運動軌跡。運動特圖分析機構(gòu)的運動特性主要分析搬運處的運動特性，由上圖可以看出滑塊F的運動特性，其中紅色點和綠色點處分別標出了滑塊F在主動曲柄運轉(zhuǎn)過程中，F(xiàn)點在x方向的坐標、速度、加速度的極大值和極小值。急回運動特性滑塊F位于左右極限位置時，利用求輸出數(shù)據(jù)的極值和最值，可以找到t0.6730s，192.8000，左極限xF1t0.0110s，3.1510，右極限xF2FBCE（-由于由l2得到的led是采FBCE（- yB1100rtn rtan((78.325100)/(97.624))1 x 100arctan arctan((104.9979100)/99.8750) xB 極位夾角180o行程速度變化系數(shù)K 180o1大一些的形成速度變化系數(shù)，來說明機構(gòu)具有良好的急回運動特性。從對該機構(gòu)F點運動特性的分析，和該機構(gòu)的形成速度變化系數(shù)K來看，該機構(gòu)具有一傳力特根據(jù)搬運機構(gòu)的工作特性，滑塊F是此機構(gòu)的工作部件，通過對桿EF的傳動角EF最小傳動角為了保證機構(gòu)具有良好的傳力性能，設計時通常應使min40o功率的 械，應使min50o，考慮搬運機構(gòu)的工作特性，故應使

Ft0.6730s，192.8000，滑塊達到左極限時，yE1t0.0110s，3.1510，滑塊達到右極限時，yE2cos(l -(ll)2-l2)/(-2*(ll)*l)max290o

90o

2由計算結(jié)果可知，該L2=150mm的長度對應的傳動角滿足min40o的條件，可以機構(gòu)的性能評價輸出一組L2值對應的衡量機構(gòu)特性的參數(shù)由‘test.mL2=100：5：300，運行該程序，在‘draw.m’程序中會得到對應這一組L2Led長度、行程速比系K和傳動角γ。行程速比系數(shù)衡量機構(gòu)運動特性的參數(shù)隨L2長度變化的趨led長度、行程速比系數(shù)K、一級傳動角gama1、二級傳動角gama2隨L2長度的變化趨ledl2由圖aled隨l2leddra.m’程序中求led的長度是通過對兩極限角的無限近來取得合適的led。而近的精度不同時，得到的led長度不同，由于精度問題可能造成ed隨l2的增大呈‘局部波動，整體增加’的趨勢。Kl2l2=135~150mm的變化過程總中，行程速比系數(shù)k迅速增大，在l2=200~225mm階段達到最大值k=1.2739，隨著l2的繼續(xù)增大k值緩慢減小，但仍處于比較理想的值域狀態(tài)。機構(gòu)一級傳動角gama1l2l2<133.333mml2=135mm21.7868°，l2=140mm時，傳動角41.4096°，是傳動角迅速增加的過程，l2=140~300mm過程l2的增大一級傳動角gama1呈比較穩(wěn)定的線性增加。機構(gòu)最小二級傳動角gama2l2該機構(gòu)的最小二級傳動角隨l2的增大呈先小幅減小，再小幅增大，然后大幅減小的趨勢，在l2=165~200mm之間的gama2值都比較理想，l2再增大gama2隨之減小。機構(gòu)的整體運動特性分析（以l2=150mm的機構(gòu)為例由機構(gòu)的運動軌跡圖可知，該機構(gòu)可以實現(xiàn)搬運機構(gòu)的功能（即滑塊F可以①分析傳力桿節(jié)點C和滑塊F間速度和加速度的突然增加或減少，這種速度和加速度的突然變化盡量快速，以保證效率。用計算出該機構(gòu)的行程速比系數(shù)為的傳械，應使，考慮該機構(gòu)比較簡單，故應使傳動角至少大于40°。用計算出該機構(gòu)的傳動角為15.6019°，傳動角過小，壓力角過大，導致主動曲柄轉(zhuǎn)動的過程中，傳動件受到很大的內(nèi)力，同時較大運動特考慮因②搬運機構(gòu)時間效率選擇機構(gòu)行程速比系數(shù)盡量大的l2值，這樣使去程（即搬運貨物的過程）慢和穩(wěn)，回程（即③滑F(xiàn)處的運l2桿長的增長，F(xiàn)處的最大速度和加速度都在提高，不利④機構(gòu)的緊湊型：在滿足條件的情況下使l2新結(jié)果輸出BC點運動特性CD的運動特性F運動特性主動曲柄轉(zhuǎn)動一周機構(gòu)的運動軌跡圖：新運動特性新機構(gòu)急回運動特性的數(shù)據(jù)和計算滑塊F位于左右極限位置時，利用求輸出數(shù)據(jù)的極值和最值，可以找到兩t0.7571s，216.8930，左極限xF1t0.0533s，15.2690，右極限xF2FBCE（-160. yB1100 arctan(59,9925/80.0056) arctan arctan(26.2874/96.4830) xB 極位夾角180o行程速度變化系數(shù)K 180o新機構(gòu)傳力特性的數(shù)據(jù)和計算EF最小傳動角由二力桿特性，以及Ft0.0533s，15.2690

sinyEyFyE

4

arcsin(79.7456/200)190o

66.501

90o

由計算結(jié)果可知，該L2我在心里感受方面最大的收獲和得編程的一點皮毛，也不會用來計算，但是在這個大作業(yè)中，這個環(huán)節(jié)是最重要的，所有數(shù)據(jù)都要通過來解決，于是我花了很長時間和編程，在解題的5分鐘就可以解決一個小問題，我卻需要用一兩個小時來查閱書上的語我在對機械原理理解方面最大的收獲和體會difdif的默認計算時向量中后一個元素與前一個元素相D桿的角速度特性時需要兩個維數(shù)的向量進行運算，結(jié)果出錯。后來改換了法計算CD的，花多和精申永勝.機械原理輔導與習題（第2版：申永勝.機械（第2版 ：值，并直接運行‘test.m’程序（drawm’被調(diào)用），可以輸出單獨的l2和所需的其他數(shù)據(jù)，也可以通過定義向量的形式同時輸出一組l2和其他所需的數(shù)據(jù)。%以l2的長度為變量，可以輸入如下一組數(shù)值，也可以輸入單獨的l2數(shù)值，都可以得到想要forl2=%給l2一個范圍，通 不等式的限制，來輸出合適范圍內(nèi)的l2長 (m3+m6)>=(l1+l2+l3+lad-m3-display('****您輸入l2桿長不滿足長度范圍，請重新輸入*****');

%以dt為步長，主動件轉(zhuǎn)一周w=dt=t=0:dt:2*pi/phi=w.*xa=zeros(1,numel(t))+0;ya=zeros(1,numel(t))+100;xb=xa+100.*cos(phi);yb=ya+100.*sin(phi);xd=zeros(1,numel(t))+l2;yd=zeros(1,numel(t))+%求B點的位置、速度和加速度vbx=(xb(2:numel(xb))-xb(1:numel(xb)-1))./vby=(yb(2:numel(yb))-yb(1:numel(yb)-1))./abx=(vbx(2:numel(vbx))-vbx(1:numel(vbx)-1))./aby=(vby(2:numel(vby))-vby(1:numel(vby)-1))./%輸出B點的運動特性圖plot(t(1:numel(vbx)),vbx);plot(t(1:numel(vby)),vby);plot(t(1:numel(abx)),abx);plot(t(1:numel(aby)),aby);%C點的位置、速度和加速%此處是用附件中所附的另一個‘equation.m’的程序解了xc和yc的方程的 -2.*xb.^4.*yd.^2-xb.^2.*yd.^4-2.*xd.^4.*yd.^2-xd.^2.*yd.^4-15.*xd.^2.*xb.^4-.*xd.*xb.*yd-4.*yb.^2.*yd+4.*xb.^2.*yd+4.*yb.^3+4.*xd.^2.*yd-4.*yb.*yd.^2-*l2.^2.*xd.^2-8.*yb.^2.*l2.^2.*xb.*xd-^4.*yd.^2-xb.^2.*yd.^4-2.*xd.^4.*yd.^2-xd.^2.*yd.^4-15.*xd.^2.*xb.^4-*xb.^5+6.*xd.^5.*xb+20.*xd.^3.*xb.^3+4.*xb.^4.*l2.^2+4.*xd.^4.*l2.^2+8.*xb.^3.*yb.^2.*xd- 1./2./(-8.*xd.*xb-b-8.*xd.*xb.*yd-4.*yb.^2.*yd+4.*xb.^2.*yd+4.*yb.^3+4.*xd.^2.*yd-4.*yb.*yd.^2-vxc=(xc(2:numel(xc))-xc(1:numel(xc)-1))./vyc=(yc(2:numel(yc))-yc(1:numel(yc)-1))./axc=(vxc(2:numel(vxc))-vxc(1:numel(vxc)-1))./ayc=(vyc(2:numel(vyc))-vyc(1:numel(vyc)-1))./%輸出C點的運動特性plot(xc,yc);axis'equal';subplot(2,3,plot(t(1:numel(vx