哈工大机械原理大作业1 连杆机构运动分析 牛头刨床 学号5号

机械原理大作业2 凸轮机构设计

大作业1 连杆机构运动分析

运动分析题目

图1-13 牛头刨床机构简图

一、按比例画出机构运动简图

见A3图纸

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二、机构的结构分析及基本杆组的划分

（1）机构的结构分析

该机构为平面连杆机构，活动构件数n=5；有A、B、C、E、F五个转动副和B、F两个移动副，没有高副，故低副数PL=7，高副数PH=0。机构的自由度F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1。机构有确定运动轨迹。 （2）基本杆组的划分

图1-13中，原动件构件1为Ⅰ级杆组，移除之后按照拆杆组法对机构进行拆分，可得由滑块2和杆3组成的RPRⅡ级杆组，以及由杆4和滑块5组成的RRPⅡ级杆组。拆分图如下：

图1-13-2 RPRⅡ级杆组

图1-13-3 RRPⅡ级杆组

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图1-13-1 Ⅰ级杆组

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三、各杆组的运动分析数学模型

图1-13-1 Ⅰ级杆组

xB=xA+lABcosyB=yA+lABsin

图1-13-2 RPRⅡ级杆组

xE=xB+(lCE-s)cosjyE=yB+(lCE-s)sinj

j=arctan(B0/A0) A0=xB-xC B0=yB-yC S=A02B02

图1-13-3 RRPⅡ级杆组 F的位置

xF=xE -lEFcosiyF=yE+lEFsini i=arcsin(A1/lEF) A1=H-H1-yE

F的速度

F的加速度

四、建立坐标系

以A为原点建立坐标系，则A（0,0）

五、编程

使用MATLAB编写程序如下

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lAB=108; lCD=620; lEF=300; H1=350; H=635; xC=0; yC=-350; syms t;

f=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(f); yB=lAB*sin(f); A0=xB-xC; B0=yB-yC;

S=sqrt(A0^2+B0^2); f1=atan(B0/A0);

xE=xB+(lAB-S)*cos(f1); yE=yB+(lAB-S)*sin(f1); A1=H-H1-yE; f2=asin(A1/lEF); xF=xE-lEF*cos(f2); yF=yE+lEF*sin(f2); a=0:0.001:0.5; xF=subs(xF,t,a); plot(a,xF)

title('位移x随时间t变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(X')

lAB=108; lCD=620; lEF=300; H1=350; H=635; xC=0; yC=-350; syms t;

f=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(f); yB=lAB*sin(f); A0=xB-xC; B0=yB-yC;

S=sqrt(A0^2+B0^2); f1=atan(B0/A0);

xE=xB+(lAB-S)*cos(f1); yE=yB+(lAB-S)*sin(f1);

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A1=H-H1-yE; f2=asin(A1/lEF); xF=xE-lEF*cos(f2); yF=yE+lEF*sin(f2); vF=diff(xF,t); a=0:0.001:0.5; vF=subs(vF,t,a); plot(a,vF)

title('速度v随时间t变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(V')

lAB=108; lCD=620; lEF=300; H1=350; H=635; xC=0; yC=-350; syms t;

f=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(f); yB=lAB*sin(f); A0=xB-xC; B0=yB-yC;

S=sqrt(A0^2+B0^2); f1=atan(B0/A0);

xE=xB+(lAB-S)*cos(f1); yE=yB+(lAB-S)*sin(f1); A1=H-H1-yE; f2=asin(A1/lEF); xF=xE-lEF*cos(f2); yF=yE+lEF*sin(f2); aF=diff(xF,t,2); a=0:0.001:0.5; aF=subs(aF,t,a); plot(a,aF)

title('加速度a随时间t变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(A')

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六、位移、速度、加速度图像

位移xE随时间t变化图像

速度vE随时间t变化图像

加速度aE随时间t变化图像

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七、运动分析

由MATLAB编程后绘制所得图线分析可知，牛头刨床的刨头F行程约为500mm，在0.06s~0.17s之间速度和加速度波动较大，在0.17s~0.29s 之间速度和加速度波动较小，这就保证了刨头在空行程时有急回运动，而在工作行程是由较均匀的切削速度，运动连续，且运动性能良好稳定。

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