哈工大机械原理 连杆14题.docx
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哈工大机械原理连杆14题
HarbinInstituteofTechnology
机械原理
大作业设计说明书
(一)
课程名称:
机械原理
设计题目:
连杆运动分析(14)
院系:
能源科学与工程学院
班级:
设计者:
学号:
指导教师:
唐德威赵永强
设计时间:
2013年6月
哈尔滨工业大学
平面连杆机构运动分析
1.题目及原始数据
2.机构结构分析、组成机构的基本杆组划分
拆分基本杆组:
RRRRRRRR
构件1与机架构成一级机构
构件2和3构成二级杆组
构件4与构件5构成二级杆组。
所以整个连杆机构为二级机构
3.各基本杆组的运动分析及数学模型
以A点为原点建立坐标系,可根据题目条件得到个点坐标,如下:
A(0,0)D(300,-500)G(-430,210)
AB以
的角速度逆时针旋转,
B点坐标随时间的变化公式:
C点坐标:
E点坐标:
F点坐标:
4.用matlab编程(程序)
4.1构件5的角位移
xa=0;
ya=0;
xd=300;
yd=-500;
xg=-430;
yg=210;
fe=265;
ab=100;
gf=670;
be=460;
bc=460;
cd=250;
a7=pi/6;
ec=2*bc*sin(a7/2);
a1=0:
0.001:
2*pi;
t=a1./10;
xb=ab.*cos(a1);
yb=ab.*sin(a1);
a2=atan((yd-yb)./(xd-xb))+pi;
bd=sqrt(((yb-yd).*(yb-yd))+((xb-xd).*(xb-xd)));
a3=acos((bd.*bd+cd.*cd-bc.*bc)./(2*bd.*cd));
xc=xd-cd.*sin(a2+a3-pi/2);
yc=yd+cd.*cos(a2+a3-pi/2);
fori=1:
length(a1)
ifatan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i)))>0
a4(i)=atan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i)));
else
a4(i)=atan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i)))+pi;
end
end
fori=1:
length(a1)
ifa4(i)+5*pi/12 ye(i)=yc(i)+ec.*cos(a4(i)-1/12*pi); xe(i)=xc(i)-ec.*sin(a4(i)-1/12*pi); else ye(i)=yc(i)-ec.*sin(a4(i)-7*pi/12); xe(i)=xc(i)-ec.*cos(a4(i)-7*pi/12); end end fori=1: length(a1) ifatan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg))>0 a5(i)=atan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg)); else a5(i)=atan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg))+pi; end end ge=sqrt((ye-yg).*(ye-yg)+(xe-xg).*(xe-xg)); a6=acos((ge.*ge+fe.*fe-gf.*gf)./(2*ge.*fe)); xf=xe-fe.*cos(a5+a6-pi); yf=ye-fe.*sin(a5+a6-pi); a10=acos((ge.*ge+gf*gf-fe*fe)./(2*gf.*ge)); plot(t,a5-a10); >>title('构件5的角位移'); xlabel('t/s'); ylabel('角度rad'); gridon; 4.2构件5的角速度 xa=0; ya=0; xd=300; yd=-500; xg=-430; yg=210; fe=265; ab=100; gf=670; be=460; bc=460; cd=250; a7=pi/6; ec=2*bc*sin(a7/2); a1=0: 0.001: 2*pi; t=a1./10; xb=ab.*cos(a1); yb=ab.*sin(a1); a2=atan((yd-yb)./(xd-xb))+pi; bd=sqrt(((yb-yd).*(yb-yd))+((xb-xd).*(xb-xd))); a3=acos((bd.*bd+cd.*cd-bc.*bc)./(2*bd.*cd)); xc=xd-cd.*sin(a2+a3-pi/2); yc=yd+cd.*cos(a2+a3-pi/2); fori=1: length(a1) ifatan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i)))>0 a4(i)=atan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i))); else a4(i)=atan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i)))+pi; end end fori=1: length(a1) ifa4(i)+5*pi/12 ye(i)=yc(i)+ec.*cos(a4(i)-1/12*pi); xe(i)=xc(i)-ec.*sin(a4(i)-1/12*pi); else ye(i)=yc(i)-ec.*sin(a4(i)-7*pi/12); xe(i)=xc(i)-ec.*cos(a4(i)-7*pi/12); end end fori=1: length(a1) ifatan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg))>0 a5(i)=atan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg)); else a5(i)=atan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg))+pi; end end ge=sqrt((ye-yg).*(ye-yg)+(xe-xg).*(xe-xg)); a6=acos((ge.*ge+fe.*fe-gf.*gf)./(2*ge.*fe)); xf=xe-fe.*cos(a5+a6-pi); yf=ye-fe.*sin(a5+a6-pi); a10=acos((ge.*ge+gf*gf-fe*fe)./(2*gf.*ge)); plot(t(1: 6283),diff(a5-a10)./diff(t)); title('构件5的角速度'); xlabel('t/s'); ylabel('角速度rad/s'); gridon; 4.3构件5的角加速度 xa=0; ya=0; xd=300; yd=-500; xg=-430; yg=210; fe=265; ab=100; gf=670; be=460; bc=460; cd=250; a7=pi/6; ec=2*bc*sin(a7/2); a1=0: 0.001: 2*pi; t=a1./10; xb=ab.*cos(a1); yb=ab.*sin(a1); a2=atan((yd-yb)./(xd-xb))+pi; bd=sqrt(((yb-yd).*(yb-yd))+((xb-xd).*(xb-xd))); a3=acos((bd.*bd+cd.*cd-bc.*bc)./(2*bd.*cd)); xc=xd-cd.*sin(a2+a3-pi/2); yc=yd+cd.*cos(a2+a3-pi/2); fori=1: length(a1) ifatan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i)))>0 a4(i)=atan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i))); else a4(i)=atan((yc(i)-yb(i))./(xc(i)-xb(i)))+pi; end end fori=1: length(a1) ifa4(i)+5*pi/12 ye(i)=yc(i)+ec.*cos(a4(i)-1/12*pi); xe(i)=xc(i)-ec.*sin(a4(i)-1/12*pi); else ye(i)=yc(i)-ec.*sin(a4(i)-7*pi/12); xe(i)=xc(i)-ec.*cos(a4(i)-7*pi/12); end end fori=1: length(a1) ifatan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg))>0 a5(i)=atan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg)); else a5(i)=atan((ye(i)-yg)./(xe(i)-xg))+pi; end end ge=sqrt((ye-yg).*(ye-yg)+(xe-xg).*(xe-xg)); a6=acos((ge.*ge+fe.*fe-gf.*gf)./(2*ge.*fe)); xf=xe-fe.*cos(a5+a6-pi); yf=ye-fe.*sin(a5+a6-pi); a10=acos((ge.*ge+gf*gf-fe*fe)./(2*gf.*ge)); yv=diff(a5-a10)./diff(t); plot(t(1: length(diff(yv)./diff(t(1: 6283)))),diff(yv)./diff(t(1: 6283))); title('构件5的角加速度'); xlabel('t/s'); ylabel('角加速度rad/s*s'); gridon; 5.程序运行结果 6.结果分析 通过对该机构划分基本杆组,使用Matlab数学软件,实现了对各个构件的运动分析。 计算结果分析如下: 随着构件1转动,杆5在一定角度内来回摆动,实现循环工作;当杆5由角度最大转动到角度最小的过程中,加速度逐渐增大至最大,可以实现破碎矿石的过程,破碎后,随着杆1的继续转动,杆5向返回的方向摆动至角度最大,循环往复工作。
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- 哈工大机械原理 连杆14题 哈工大 机械 原理 连杆 14