哈工大威海机械原理大作业连杆机构原创优秀.doc

机械原理
大作业
课程名称: 机械原理
设计题目: 连杆机构

班级:机械四班(1213104)
姓名: 刘胜男
学号: 121310402
哈尔滨工业大学(威海)
大作业1 连杆机构运动分析


(1)按比例画出机构运动简图
见图纸。
对机构进行结构分析,找出组成机构的基本杆组
该机构由Ⅰ级杆组RR(原动件1),Ⅱ级杆组RRR(杆2、杆3),Ⅱ级杆组RRP(杆4、滑块5)组成,所以该机构为Ⅱ级机构。
所拆杆组如下图所示:
Ⅰ级杆组RR(原动件1): Ⅱ级杆组RRR(杆2、杆3): Ⅱ级杆组RRP(杆4、滑块5):
+ +

建立组成机构的各基本杆组的运动分析数学模型
①Ⅰ级杆组RR(原动件1)运动分析的数学模型
位置分析:


②Ⅱ级杆组RRR(杆2、杆3)运动分析的数学模型
位置分析:
设两构件的长度R1,R2及外运动副N1,N2的位置已知,求两个构件的位置角,及运动副N3的位置。
选定坐标系及相应的标号如下图,构件的位置角约定从响应构件的外运动副引轴的方向线,按逆时针量取。
设外运动副,的位置坐标分别为(,),(,),则




运动副点坐标为:


构件的位置角:

位置分析过程中应注意两个问题:
(1) 因为,的位置及杆长,都是给定的,这就可能出现>或的情况。在这两种情况下实际上不可能形成RRR杆组,计算过程中应及时验算上述条件,如满足上述条件应中止运算并给出相应信息。
(2)在给定,,,的条件下,可能有两个位置如上图中的和,相应的和,我们称为杆组的两种工作状态。对于实际构件而言,杆组只可能在一种工作状态下运动,而且在机构运动过程中只要不出现的情况(这种情况下,机构处于瞬时运动不确定状态,设计时应避免)杆组就不会从一种工作状态变为另一种工作状态,所以运动分析时可预先按机构的实际工作位置,指明杆组是哪一种工作状态。约定状态参数:为逆时针读取时=1,为顺时针时= -1。
速度分析:
设外运动副,点的速度,及,已知,求点的速度, 及构件,的角速度,。
因为
将上式对时间t微分:
(1)
(2)
注意到:

则式(1)(2)可写为
(3)
令:
则:

将,值代入式(1)(2) 即可求得,。
加速度分析:
设外运动副,点的加速度已知,求点的加速度及构件的角加速度。
将式(3)对时间t微分得:

式中:



运动副点的加速度可由,的微分式求得。
③平面运动构件(单杆)的运动分析的数学模型
已知构件上的点的位置,,速度为,,加速度为,及过点的点的线段的位置角,构件的角速度ω,角加速度ε,求构件上点和任意指定点(位置参数=,=)的位置、速度、加速度。
,点的位置为:

,点的速度,加速度为:

④Ⅱ级杆组RRP(杆4、滑块5)运动分析的数学模型
位置分析:
设已知内运动副点及移动副导路上任意一选定参考点的位置,构件的长度及导路的位置角,求构件的位置角及内运动副点的位置(如右图)。角从水平线到度量。
由向导路作垂线,垂足为,令=,=,= 则


点相对于导路上参考点的滑移距离: