1、平面连杆机构运动分析大作业(一)平面连杆机构的运动分析 班 级: 姓 名: 姓 名: 姓 名:指 导 教 师: 完 成 日 期: 一、题目及原始数据、平面连杆机构的运动分析题目: 如图所示,为一平面六杆机构。设已知各构件的尺寸如表 所示,又知原动件1以等角速度= 1rad/s 沿逆时针方向回转,试求各从动件的角位移、角速度及角加速度以及位移E点的位移、速度及加速度的变化情况。 表 平面六杆机构的尺寸参数=65mm,=,=题 号ABC1-A2560=24=要求每组(每三人为一组,每人一题)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
2、出各组应的运动线图以及 E 点的轨迹曲线。图二、平面连杆机构运动分析方程、位移方程: 、速度方程:、加速度方程:三、计算程序框图四、计算源程序主程序%输入已知数据clearl1=;l2=;l3=;l4=;l5=;l6=;l22=;xg=;yg=;omega1=1;alph1=0;hd=pi/180;du=180/pi;t1=1:10:361;theta2=1:10:361;theta3=1:10:361;theta5=1:10:361;theta6=1:10:361;omega2=1:10:361;omega3=1:10:361;omega5=1:10:361;omega6=1:10:361;
3、alph2=1:10:361;alph3=1:10:361;alph5=1:10:361;alph6=1:10:361;xe=1:10:361;ye=1:10:361;V=1:10:361;a=1:10:361;theta1=0;options=gaoptimset(PopulationSize,100,Generations,10000,StallGenLimit,500,TolFun,1e-100);theta0=ga(thet) weiyi_0(thet,theta1),4,options);if theta0(1)2*pi theta0(1)=theta0(1)-2*pi;endif
4、theta0(2)2*pi theta0(2)=theta0(2)-2*pi;end if theta0(3)2*pi theta0(3)=theta0(3)-2*pi;endif theta0(4)2*pi theta0(4)=theta0(4)-2*pi;end%调用子函数Fun_jixie计算该六杆机构的各杆角位移、角速度、角加速度以及E点的角位移、角速度、角加速度for n1=1:10:361 theta1=(n1-1)*hd; t1(n1)=theta1*du; theta=fsolve(thet) weiyi(thet,theta1),theta0);if theta(1)2*pi
5、 theta(1)=theta(1)-2*pi;endif theta(2)2*pi theta(2)=theta(2)-2*pi;end if theta(3)2*pi theta(3)=theta(3)-2*pi;endif theta(4)2*pi theta(4)=theta(4)-2*pi;end xe(n1),ye(n1)=weiyi_E(theta1,theta,l1,l2,l22); omega,alph = Fun_jixie(theta1,omega1,l1,l2,l3,l5,l6,l22,theta); V(n1),a(n1)=sudu_jasudu_E(omega(1)
6、,alph(1),theta,theta1,omega1,l1,l2,l22,alph1); theta2(n1)=theta(1);theta3(n1)=theta(2);theta5(n1)=theta(3);theta6(n1)=theta(4);omega2(n1)=omega(1);omega3(n1)=omega(2);omega5(n1)=omega(3);omega6(n1)=omega(4); alph2(n1)=alph(1);alph3(n1)=alph(2);alph5(n1)=alph(3);alph6(n1)=alph(4); theta0=theta;end%绘制
7、各杆件的角位移、角速度、角加速度n2=1:10:361;n1=1:10:361;figure(1);% subplot(2,2,1)%绘制位移线图plot(n1-1),theta2(n2)*du,r-,(n1-1),theta3(n2)*du,g-,(n1-1),theta5(n2)*du,y-,(n1-1),theta6(n2)*du,k-,LineWidth,;title(各杆角位移线图);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(角位移/circ);grid on;hold on;text(200,60,2);text(200,150,3);text(200,350
8、,5);text(200,260,6);% subplot(2,2,2)%绘制角速度线图plot(n1-1),omega2(n2),r-,(n1-1),omega3(n2),g-,(n1-1),omega5(n2),y-,(n1-1),omega6(n2),k-,LineWidth,;title(各杆角速度线图);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(角速度/radcdots-1);grid on;hold on;% subplot(2,2,3)%绘制角加速度线图plot(n1-1),alph2(n2),r-,(n1-1),alph3(n2),g-,(n1-1),al
9、ph5(n2),y-,(n1-1),alph6(n2),k-,LineWidth,;title(各杆角加速度线图);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(角加速度/radcdots-2);grid on;hold on;%求E点的位移figure(2)subplot(2,2,1)plot(xe(n1),ye(n1),r-,LineWidth,;title(E的位移线图);xlabel(E在x方向位移);ylabel(E在y方向位移);grid on;hold on;%求E点角速度与角加速度subplot(2,2,2)%绘制E点角速度plot(n1-1),V(n1),r
10、-,LineWidth,;title(E点角速度);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(E点角速度/radcdots-1);grid on;hold on;subplot(2,2,3)%绘制E点角加速度plot(n1-1),a(n1),r-,LineWidth,;title(E点角加速度);xlabel(原动件1theta_1/circ);ylabel(E点角加速度/radcdots-2);grid on;hold on;%将数据输出到Exel表中xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,t1(n1),sheet1,A1);xlswrite(
11、E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta2(n1)*du,sheet1,B1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta3(n1)*du,sheet1,C1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta5(n1)*du,sheet1,D1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,theta6(n1)*du,sheet1,E1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,omega2(n1),sheet1,F1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆
12、机构Matlab程序,omega3(n1),sheet1,G1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,omega5(n1),sheet1,H1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,omega6(n1),sheet1,I1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph2(n1),sheet1,J1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph3(n1),sheet1,K1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph5(n1),sheet1
13、,L1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,alph6(n1),sheet1,M1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,V(n1),sheet1,N1);xlswrite(E:机械原理大作业平面六杆机构Matlab程序,a(n1),sheet1,O1);从动件角位移,角速度,角加速度function omega,alph = Fun_jixie( theta1,omega1,l1,l2,l3,l5,l6,l22,theta)%从动件角位移theta2=theta(1);theta3=theta(2);theta5=theta(3)
14、;theta6=theta(4);%计算从动件角速度 A= -l2*sin(theta2), l3*sin(theta3), 0, 0; l2*cos(theta2), -l3*cos(theta3), 0, 0; -l22*sin(theta2 - pi/3), -l3*sin(theta3), -l5*sin(theta5), l6*sin(theta6); l22*cos(theta2 - pi/3), l3*cos(theta3), l5*cos(theta5), -l6*cos(theta6); B=l1*sin(theta1);-l1*cos(theta1);0;0; omega=
15、A(omega1*B); omega2=omega(1);omega3=omega(2);omega5=omega(3);omega6=omega(4);%计算角从动件角加速度 A= -l2*sin(theta2), l3*sin(theta3), 0, 0; l2*cos(theta2), -l3*cos(theta3), 0, 0; -l22*sin(theta2 - pi/3), -l3*sin(theta3), -l5*sin(theta5), l6*sin(theta6); l22*cos(theta2 - pi/3), l3*cos(theta3), l5*cos(theta5),
16、 -l6*cos(theta6); At=-l2*omega2*cos(theta2),l3*omega3*cos(theta3), 0, 0; -l2*omega2*sin(theta2),l3*omega3*sin(theta3), 0, 0; -l22*omega2*cos(theta2 - pi/3),-l3*omega3*cos(theta3),-l5*omega5*cos(theta5),l6*omega6*cos(theta6); -l22*omega2*sin(theta2 - pi/3),-l3*omega3*sin(theta3),-l5*omega5*sin(theta5
17、),l6*omega6*sin(theta6); Bt=omega1*l1*cos(theta1);omega1*l1*sin(theta1);0;0; alph=A(-At*omega+omega1*Bt); end 点角速度,角加速度function V,a=sudu_jasudu_E(omega,alph,theta,theta1,omega1,l1,l2,l22,alph1)%求E点角速度A=-l1*sin(theta1),-l2*sin(theta(2)+l22*sin(pi/3-theta(1);l1*cos(theta1),l2*cos(theta(1)-l22*cos(pi/3
18、-theta(1);B=omega1;omega(1);Vx=-l1*sin(theta1)*omega1-l2*sin(theta(2)+l22*sin(pi/3-theta(1)*omega(1);Vy=l1*cos(theta1)*omega1+l2*cos(theta(1)-l22*cos(pi/3-theta(1)*omega(1);V=sqrt(Vx2+Vy2);%求E点角加速度D1=alph1;alph(1);D2=-l1*cos(theta1)*omega1,-l2*cos(theta(1)*omega(1)-l22*cos(pi/3-theta(1)*omega(1);-l1
19、*sin(theta1)*omega1,-l2*sin(theta(2)*omega(1)+l22*sin(pi/3-theta(1)*omega(1);a1=A*D1+D2*B;a=sqrt(a1(1)2+a1(2)2);end E点位移function xe,ye = weiyi_E( theta1,theta,l1,l2,l22)xe=l1*cos(theta1)+l2*cos(theta(1)+l22*cos(pi/3-theta(1);ye=l1*sin(theta1)+l2*sin(theta(2)+l22*sin(pi/3-theta(1);end五、计算结果 1-C各杆角位移变
20、化主动杆1从动杆2从动杆3从动杆5从动杆6 /()0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 各杆角加位移变化主动杆1从动杆2从动杆3从动杆5从动杆6 /() /(rad/s)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260
21、270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 各杆角加位移变化主动杆1从动杆2从动杆3从动杆5从动杆6E点速度 E点加速度 /() /(rad/s)/(rad/s) /(rad/s)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 1-A各杆角位移变化:主动杆1 从动杆2 从动杆3 从动杆5 从动杆6 角速度变化:主动杆1 从动杆2 从动杆3 从动杆5 从动杆6 角加速度变化:从动杆2 从动杆3 从动杆5 从动杆6 E点速度 E点加速度0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200