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1、H arbin Institute o f T e chn o log y机 楸 原 理 大 隹 业 爱 计 说 明书（论 文）瞟 程 名 称：机 僦 原 理设 计 题 目：连 杆 机 构 运 动 分 析院 系:能 舜 科 学 与 工 程 学 院班 级:1 0 0210 7设 计 者:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学 号：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _指 导 教 师：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 赵 永 强 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _设 计 时 间：2023年6月7 0
2、日6月2 4日运动分析题目一一第二十七题2 7 如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=2 80mm,BC=350mm,C D=3 20mm,AD=1 60mm,BE=17 5 mm,EF=2 20mm,x c=25mm,yg=8 0mm,构件一的角速度为w 1 =1 0 r a d/s,试求构件2 上点F 的轨迹及构件5 的一、建立坐标系以A点为原点建立如图所示坐标系x-y,如上图所示二、机构结构分析该机构可认为由一个I 级杆组R R（杆A B）、I I 级杆组RRR（杆 2、3）、II级杆组RPR（杆 5 及滑块4）组成。如下图所示。AR。1 级杆组RRI I 级杆组RRRI I 级杆组
3、RPR三、拟定已知参数和设计流程-)A B (I级杆组RR)运动副A的位置坐标XA=0,%=。，速度匕A=，4*=0,加速度%=，认=。为AB=280mmB 的位置坐标 Xb=280cosd yB=280 sin。，速度 LB=一 280 sin(P，vyB=280 cos。，加 速 度=-280 cos(p,ayB=-280 sin 夕二)BCD杆(I I级杆组RRR)xD=0,yD=0,速度匕 0=0,vyD=0,加速度 a.g=0,avD=0.运动副D的位置坐标BC=350mm,CD=3 2 0mmBD=.AD2+AB2-2A D*ABcos(Q+1)由余弦定理,可求得 V 2兀ABsi
4、n(-(p)ZA DB arc s in-由正弦定理得 BD由余弦定理得 2xD C xD Bx=CDsin(-AADB-ZBDC)y=AD-CCOS(T-ZA D B-Z.CDB)由此可以求出运动副C的位置坐标(X,Y),速度(vx,v y)和加速度(ax,ay),杆BC与x轴的夹角，杆B C的角速度,杆B C的角加速度，杆C D与x轴的夹角，角速度,角加速度。三)G F(I I级xG=-25,yc=80,速度=，U、，G=。，加 速 度=，G=。杆组RPR)G点的位置坐标由此可以求出构件G F的转角，角速度和角加速度四)构件B C上E点的运动BE=1 7 5mm，根据前面求出的量，可以得到
5、E的位置坐标，速度和加速度，同理可以得到F点的运动规律。四、编程计算编程语言为VB,编程环境为v i su a 1 basic6.0精简版源代码如下Dim xAAs Double，点A的坐标，速度,加速度Dim yA A s Dou b 1 eDim vxA As D o ubleDim vyA As D o ub 1 eDim a x A As Doub 1 eD im a y A As DoubleDim x B A s Doub 1 e 点B的坐标，速度，加速度Dim y B A s Do u b 1 eD im v x B A s Doubl eDim vy B As DoubleD
6、i m ax B As DoubleDim ay B A s DoubleDim x C As Doubl e 点C的坐标，速度，加速度Dim yC As Doubl eDim vx C As D o u b leD im vyC As D o u bleDim a x C As Dou b leDim ayC A s Do u bl eDim x D As Dou b le 点D的坐标，速度，加速度Dim yD A s DoubleDim vxD A s Do u bl eD i m vyD A s Do u bleD i m axD A s D o u bleD i m ay D As D
7、 o u b 1 eD i m xE A s D o u b le，点E的坐标，速度,加速度D i m y E As D o u b leDim v x E A sD o u b 1 eDim v yEA s Doubl eD i m ax E A s D o ub 1 eD i m ayE As DoubleDim xF As Double，点F的坐标，速度,加速度Dim y F As Do u bleD im v x F As Do u bleD i m v y F As D o ubleDim a x F As DoubleD im ayF As Doub 1 eDim xG As Do
8、 u bl e，点G的坐标，速度，加速度D i m yG As D o u bleDim vxG As Do u bleD im vyG A s Doub 1 eDim a x G As D o u bleDim a y G As Doub 1 eD i m del t A s Do u b 1 e，构件1 的初始角位移Dim lab A s Double 杆 AB 的长度D i m 1 b c As D o u b le，杆 BC 的长度D i m led As Double 杆 CD 的长度Dim la d As Double，杆 A D 的长度Dim lb e As D o ub 1 e
9、 杆 BE 的长度Dim le f As Do u bl e，杆 EF 的长度Dim IbfA s Doub 1 e BF两点间的距离Dim fab A s Double，杆 A B 的角位移D i m f b c As D o uble 杆 B C 的角位移D i m fed As D o u b 1 e，杆 CD 的角位移D i m fe f As Doub 1 e，杆 EF 的角位移Dim f f g As Doubl e，杆 FG 的角位移Dimfeb f As Doub 1 e 角 EBF 的角度Dim fjl As Doub 1 eDim wab As Double，杆 AB 的角
10、速度Dim wbcAsDouble 杆 BC 的角速度Dim w c d As Doub 1 e 杆 CD 的角速度Dim w c e As D ouble 1 杆 CE 的角速度Dim wef As Doubl e，杆 EF 的角速度Dim w f g A s Doub 1 e，杆 FG 的角速度Dim eab As D o uble,杆AB的角加速度D i m ebc As D o uble，杆 BC的角加速度Dim ecd As D o ub 1 e,杆 CD的角加速度Dim ece As Double，杆C E 的角加速度D i m eef As D o u b le 杆E F 的角加
11、速度D i m efgA s Double，杆 FG的角加速度D i m LB D As Dou b le BD 的长度Dim LGFAs D o u ble 7 GF 的长度Dim JCBD As D o u b 1 e，角 CBD 的角度D i m fbd A s Doub 1 e 杆 BD 的角位移Dim Ci As Double R R 杆组的中间变量D i m Cj A s Dou b leDim Si As D o u bl eDim Sj As Dou b leDim G1 A s Do u b 1 eD im G2 As Doub 1 eDim G3 As DoubleD i
12、m va 1 As D o ub 1 e，角 CBD 的余弦值D i m pi As Double圆周率Dim p a A s Double 角度与弧度转换的系数D i m i A s D o ubl e 彳盾环变量Pri v a t e Sub F o rm _ L o ad()附值lab=2801 be=3501 c d=3201 a d=1 6 0lbe=175lef=2 20wab=10eab=0del t=0 xA=0yA=0vxA=0vyA=0axA=0ayA=0 xD=0y D=1 60v xD=0vyD=0a xD=0ayD=0 xG=-2 5y G=8 0vxG=0vyG=0
13、axG=0ayG=0pi=3.141 5926pa=pi/180f j 1 =0End SubPrivate Sub Comm a nd 1 _Cli c k()点F 的轨迹Pict urel.Scal e(-200,25 0)-(100,-50)P i ct u re 1.Li n e(-2 00,0)-(100,0)XPic t u r e l.L i ne(0,25 0)-(0,-50)YFor i=-1 80 To 1 20 Step 3 0 X 轴坐标Pict u rel.Dr a w S ty 1 e=2Pi c t urel.Line(i,2 50)-(i,-5 0)Pict u
14、 rel.C u rrentX=i-10：P i c t ure 1.Curren t Y=0Pictu r el.Pr i nt iNext iF o r i=-6 0 To 240 S t e p 30 Y 轴坐标Pi c tur e 1.Dra wSt y 1 e=2P i cture 1.Line(-2 00,i)(1 0 0,i)P i c turel.Cur r entX=-10:P i c tu r el.C ur r en t Y=iP i c tu r e 1 .P r int iN e xt iForfjl=0 To 36 0 Step 0.01fab=fj 1 *paCa
15、l 1 RR1C a 1 1 RRRCal 1 RR2Pi c tu r el.PSet(xF,yF)Nex t f j 1End SubPrivate Su b Com man d 2_Click()杆 5 的角位移P i ctu re2.Seal e(-10,8)-(3 80,-2)Picture2.Line(-1 0,0)-(380,0)XPicture?.Line(0,8)(0,-2)YFori=-30T o 39 0 Step 30 X 轴坐标Picture 2.Draw S tyle=2P i ctu r e2.Line(i,8)-(i,-2)Pictu r e 2.C urre
16、n tX=i1 0:Pic t u r e2.CurrentY=0Pict u re2.P rint iN e xt iFor i=-2 To 8 S t e p 1 ”轴坐标P i cture2.D r awStyl e=2Pic t ure2.L ine(-10,i)(38 0,i)P i c tu r e 2.C ur r entX=-10:Pic t ur e 2.C u rrentY=iPicture!.Print iNext iForfjl=0 To 3 60 Step 0.01f a b=Ijl*paCall RR 1C a l l RRRCal 1 RR 2Cal 1 RPRP
17、 i c ture2.P Set(f j 1,f f g)Next f j 1En d SubPrivate S ub C ommand 3 _C 1 ic k()杆 5 的角速度Picture 3.S c ale(-2 0,90)-(38 0,-1 0)Pic t ure3.L i ne(-2 0,0)-(380,0”XPictures.Line(0,9 0)-(0,-10)YFor i=0 To 360 Step 30 X 轴坐标Pict u re3.D r awS t y le=2Picture3.Line(i,90)-(i,-10)Pictur e 3.Curr e n tX=i-10
18、:Pictur e 3.C u r r e n tY=0Pict u r e3.Print iNext iFor i=-1 0 To 9 0 S t ep 5 Y 轴坐标P i c ture3.Line(0,i)-(38 0,i)P i c t u r e3.C u rren t X=-2 0：P i cture 3.Cu r re n t Y=iP ictur e 3.Pr i nt iN e xt iFor f j 1 =0 To 36 0 Step 0.01fab=ij 1*paCal 1 RR 1Call RRRCa11RR2Cal 1 RPRPicture3.PSe t(f j 1,
19、w f g)Next f j 1End SubPr i vat e Sub Comm a nd4_C 1 ic k()，杆 5 的角加速度Pict u re4.S cale(-2 0,8 0 0)-(3 80,-8 00)Pictur e 4.L i ne(-20,0)-(3 8 0,0)XP i cture 4.Line(0,800)-(0,-800)YFo r i=0 To 3 60 S tep 30 X 轴坐标Pi c t u r e 4.Dr a w S t yle=2Picture 4.Lin e(i,800)-(i,-800)Pi c tur e 4.Cu r r entX=i10
20、:Pict u r e 4,CurrentY=0Pi c tur e 4.P r i n t iNex t iFor i=-800 To 800 S t ep 80 Y 轴坐标Pi c tu r e4.Li n e(0,i)-(3 8 0,i)Pic t ure4.Cur r en t X=-25:P ict u re4.Curren t Y=i+5Picture4.Pri n t iNext iFor f jl=0To3 6 0 Step 0.01fab=f j 1 *p aP r i vate Sub RR1()I 级杆组 RR1(原动件 1)*Cos(fab+de It)Call RR1
21、Call RRRCallRR2Call RPRPic t ure4.PS e t(fj 1,efg)Ne xtfjlEn d Subx B=xA+laby B=yA+la b*Sin(fab+delt)vxB=vxA wab*lab*Sin(f ab+d e 1 t)v y B=v yA+wab*1 ab*C o s(fab+d e It)ax B=axA-wab A 2*la b*C o s(f a b+d e 1 t)eab*1 a b*S i n(fab+d elt)a y B=ay A-w a b 2*lab*Si n(fab+de 1 t)+e ab*lab*S in(f ab+de
22、 1 t)En d S ubPriva t e Sub R R 2()构件2 上点F 的运动分析Ib f=Sq r(lbeA 2+le f 八 2)f ebf=Atn(lef/Ibe)xF=xB+Ibf*Cos(fbc+febf)y F=yB+Ibf*S in(fbc+febf)vxF=v xB-wbc*Ibf*Sin(fbc+febf)vyF=v y B+w bc*Ib f*Cos(fbc+febf)ax F=axB-w b c 人 2*l b f*C o s(fbc+febf)-ebc*1 bf*Sin(f b c+f eb f)a y F=a y B-wbc 2*1 bf*Sin(fbc
23、+f e b f)+ebc*lb f*Si n(f be+febf)End S ubPrivate Sub RRR()II 级杆组 RRR(杆 2、杆 3)xB=xA+lab*Cos(f a b+delt)yB=y A+lab*Sin(fab+delt)LBD=S q r(xD-xB)八 2+(y D-yB)A 2)val=(Ibc A2+LBD A 2-ledA 2)/(2*1 be*L B D)JC BD=At n(-v a 1 /Sqr(-val*val+1)+2*A t n(l)I f xD xB And yD y B Then第一象限fb d=At n(yD-y B)/(xD-xB)
24、fbc=fb d-JCBDElseEnd I fIfxD=y B Then 第二象限f bd=A tn(yD -y B)/(xD-xB)+p if be=fbd-JCBDElseEnd I fI fxDxB A nd y D xB And y D y B The n y 轴正向fed=0.5*piEls eEnd IfI fxB=xDAnd y D xD A n d yC =y D T h e n 第一象限fed=Atn(yC-y D)/(xC-x D)Els eEnd IfI f xC=yD T hen第二象限fe d =At n(yC-yD)/(xC-xD)+piElseEnd IfI f
25、 xC xDAndyC yD T h e n 第三象限fc d=Atn(y C-yD)/(xC-xD)+piElseEnd IfI f x O xD A n d y C yD T h e n 8 轴正向f cd=0.5*piE 1 s eEnd IfIf x C=xD And y C xG And yFyD Th e n 第一象限ffg=Atn(yF-yG)/(xF-xG)ElseEnd IfI f x F=y D The n 第二象限ffg=A t n(yF-yG)/(xF-xG)+p iEl s eEnd I fI f xF xG And y F xG An d yF yG The n,轴
26、正向ffgEls e0.5*piE nd I fI f x F=xG And y F yG T hen，y 轴负向f f g=1.5*p iEl s eEnd Ifwfg=(vy F*Cos(f f g)-vx F*Sin(ffg)/L GFe fg=(a yF*Cos(ffg)axF*Sin(ffg)2*(vxF*C os(f f g)+vyF*Sin(f fg)*wfg)/LGFEnd S ub点F 的运动轨迹点 F 的x 坐标随杆AB角位移的变化点 F 的y 坐标随杆A B角位移的变化点 F 的速度随杆AB角位移的变化点F 的绝对加速度随杆AB角位移的变化杆 5 的角位移所以1 的角位移的变化杆5的角速度杆5的角加速度五、对计算结果的分析1、点 F 的速度在x 方向的分量和在y 方向的分量在大小上变化规律基本一致，在A B 杆角位移在50 1 0 0 是速度增长不久，其绝对速度增长也较快，从加速度的图像可以明显看出此时加速度增长迅速。2、从图像可以看出A B杆转动一周，GF杆转动两周，并且其角速度变化较大,适合应用于规定杆件在不同阶段速度差异较大的场合。杆件5 的角速度在积极件角位移约为8 9 时取得最大值，角加速度在积极件角位移约为7 8 和 101时分别取得正向和负向最大值。其角加速度变化规律不明显且起伏较大,这对杆件的冲击较大，应注意杆件的强度。