哈工大机械原理大作业1-第27题

1.运动分析题目如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=108mm，EF=320mm，BC=CE=CD=200mm，FG=162mm，AD=258mm，AG=514mm，DG=384mm，β=80º，构件1的角速度为ω1=10rad/s，试求构件2上点E的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。

2.机构的结构分析，组成机构的基本杆组划分3.各基本杆组的运动分析数学模型（1）RR基本杆组：delt=0xB = xA + AB * Cos(f + delt)yB = yA + AB* Sin(f + delt)vxB = vxA - w * AB * Sin(f + delt)vyB = vyA + w * AB* Cos(f + delt)axB = axA - w ^ 2 * AB * Cos(f + delt):ayB = ayA - w ^ 2 * AB* Sin(f + delt)(2)RRR基本杆组Ci = lbc * Cos(fbc)Si = lbc * Sin(fbc)Cj = lcd * Cos(fcd)Sj = lcd * Sin(fcd)G1 = Ci * Sj - Cj * Siwbc = (Cj * (vxD - vxB) + Sj * (vyD - vyB)) / G1wcd = (Ci * (vxD - vxB) + Si * (vyD - vyB)) / G1vxC = vxB - wbc * lbc * Sin(fbc)vyC = vyB + wbc * lbc * Cos(fbc)G2 = axD - axB + wbc ^ 2 * Ci - wcd ^ 2 * CjG3 = ayD - ayB + wbc ^ 2 * Si - wcd ^ 2 * Sjebc = (G2 * Cj + G3 * Sj) / G1ecd = (G2 * Ci + G3 * Si) / G1axC = axB - ebc * lbc * Sin(fbc) - wbc ^ 2 * lbc * Cos(fbc)ayC = ayB + ebc * lbc * Cos(fbc) - wbc ^ 2 * lbc * Sin(fbc)EB = 2 * BC * Cos(febc)xE = xB + EB* Cos(fbc + febc)yE = yB + EB * Sin(fbc + febc)vxE = vxB – wbc * EB* Sin(fbc + febc)vyE = vyB + wbc * EB* Cos(fbc + febc)axE = axB - wbc ^ 2 * EB * Cos(fbc + delt) - ebc * EB * Sin(fbc + febc)ayE = ayB - wbc ^ 2 * leb * Sin(fbc + delt) + ebc * leb * Sin(fbc + febc) Ci = lef * Cos(fef)Si = lef * Sin(fef)Cj = lfg * Cos(ffg)Sj = lfg * Sin(ffg)G1 = Ci * Sj - Cj * Siwef = (Cj * (vxG - vxE) + Sj * (vyG - vyE)) / G1wfg = (Ci * (vxG - vxE) + Si * (vyG - vyE)) / G1vxF = vxE - wef * lef * Sin(fef)vyF = vyE + wef * lef * Cos(fef)G2 = axG - axE + wef ^ 2 * Ci - wfg ^ 2 * CjG3 = ayG - ayE + wef ^ 2 * Si - wfg ^ 2 * Sjeef = (G2 * Cj + G3 * Sj) / G1efg = (G2 * Ci + G3 * Si) / G1axF = axE - eef * lef * Sin(fef) - wef ^ 2 * lef * Cos(fef)ayF = ayE + eef * lef * Cos(fef) - wef ^ 2 * lef * Sin(fef)4.计算编程Dim xA As DoubleDim yA As DoubleDim vxA As DoubleDim vyA As DoubleDim axA As Double 'A '点加速度x轴分量Dim ayA As Double 'A '点加速度y轴分量Dim xB As Double 'B'点'x轴坐标Dim yB As Double 'B点y轴坐标Dim vxB As Double 'B点速度x轴分量Dim vyB As Double 'B点速度y轴分量Dim axB As Double 'B点加速度x轴分量Dim ayB As Double 'B点加速度y轴分量Dim xC As Double 'C点x轴坐标Dim yC As Double C'点y轴坐标Dim vxC As Double 'C点速度x轴分量Dim vyC As Double 'C点速度y轴分量Dim axC As Double 'C点加速度x轴分量Dim ayC As Double 'C点加速度y轴分量Dim xD As Double 'D点x轴坐标Dim yD As Double 'D点y轴坐标Dim vxD As Double 'D点速度x轴分量Dim vyD As Double 'D点速度y轴分量Dim axD As Double 'D点加速度x轴分量Dim ayD As Double 'D点加速度y轴分量Dim xE As Double 'E点x轴坐标Dim yE As Double 'E点y轴坐标Dim vxE As Double 'E点速度x轴分量Dim vyE As Double 'E点速度y轴分量Dim axE As Double 'E点加速度x轴分量Dim ayE As Double 'E点加速度y轴分量Dim xF As Double 'F点x轴坐标Dim yF As Double 'F点y轴坐标Dim vxF As Double 'F点速度x轴分量Dim vyF As Double 'F点速度y轴分量Dim axF As Double 'F点加速度x轴分量Dim ayF As Double 'F点加速度y轴分量Dim xG As Double 'G点x轴坐标Dim yG As Double 'G点y轴坐标Dim vxG As Double 'G点速度x轴分量Dim vyG As Double 'G点速度y轴分量Dim axG As Double 'G点加速度x轴分量Dim ayG As Double 'G点加速度y轴分量Dim delt As Double ' AB杆初始转角Dim lab As Double 'AB杆长Dim lbc As Double 'BC杆长Dim lcd As Double ' CD杆长Dim lce As Double 'CE杆长Dim lef As Double 'EF杆长Dim lfg As Double 'FG杆长Dim leb As Double 'ED杆长Dim f As Double 'AB杆转角Dim fbc As Double 'BC杆转角Dim fcd As Double 'CD杆转角Dim fce As Double 'CE杆转角Dim fef As Double 'EF杆转角Dim ffg As Double 'FG杆转角Dim fge As Double 'ge杆转角Dim w As Double 'AB杆角速度Dim wbc As Double ' BC角速度Dim wcd As Double 'CD角速度Dim wce As Double 'CE角速度Dim wef As Double 'EF角速度Dim wfg As Double 'FG角速度Dim e As Double 'AB杆角加速度Dim ebc As Double ' BC杆角加速度Dim ecd As Double 'CD杆角加速度Dim ece As Double 'CE杆角加速度Dim eef As Double 'EF杆角加速度Dim efg As Double 'FG杆角加速度Dim LBD As Double 'BD距离Dim leg As Double 'EG距离Dim JCBD As Double '角CBDDim jfeg As Double '角FEGDim fBD As Double 'BD转角Dim feg As Double 'EG转角Dim Ci As DoubleDim Cj As DoubleDim Si As DoubleDim Sj As DoubleDim G1 As DoubleDim G2 As DoubleDim G3 As DoubleDim val As DoubleDim pi As DoubleDim pa As DoubleDim febc As Double '角EBCDim i As DoubleDim fj1 As DoublePrivate Sub Command1_Click() '求点E的轨迹Picture1.Scale (-300, 400)-(10, -15)Picture1.Line (-300, 0)-(10, 0) 'XPicture1.Line (0, 400)-(0, -15) 'YFor i = -300 To 0 Step 50 'X轴坐标Picture1.DrawStyle = 2Picture1.Line (i, 400)-(i, 0)Picture1.CurrentX = i - 10: Picture1.CurrentY = 0 Picture1.Print iNext iFor i = 0 To 350 Step 50 'Y轴坐标Picture1.DrawStyle = 2Picture1.Line (0, i)-(-400, i)Picture1.CurrentX = -20: Picture1.CurrentY = i + 7 Picture1.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.01f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Picture1.PSet (xE, yE)Next fj1End SubPrivate Sub Command2_Click() '求构件5的角位移Picture2.Scale (-20, 5)-(380, -0.5)Picture2.Line (-20, 0)-(380, 0) 'XPicture2.Line (0, 3)-(0, -0.5) 'YFor i = 0 To 360 Step 30 'X轴坐标Picture2.DrawStyle = 2Picture2.Line (i, 3)-(i, 0)Picture2.CurrentX = i - 10: Picture2.CurrentY = 0 Picture2.Print iNext iFor i = -0.5 To 3 Step 0.5 'Y轴坐标Picture2.Line (0, i)-(380, i)Picture2.CurrentX = -25: Picture2.CurrentY = i Picture2.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.01f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Call RRR2Picture2.PSet (fj1, ffg)Next fj1End SubPrivate Sub Command3_Click() '求构件5的角速度Picture3.Scale (-20, 10)-(380, -10)Picture3.Line (-20, 0)-(380, 0) 'XPicture3.Line (0, 10)-(0, -10) 'YFor i = 0 To 360 Step 30 'X轴坐标Picture3.DrawStyle = 2Picture3.Line (i, 10)-(i, -10)Picture3.CurrentX = i - 10: Picture3.CurrentY = 0 Picture3.Print iNext iFor i = -8 To 8 Step 2 'Y轴坐标Picture3.Line (0, i)-(380, i)Picture3.CurrentX = -20: Picture3.CurrentY = i Picture3.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.01f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Call RRR2Picture3.PSet (fj1, wfg)Next fj1End SubPrivate Sub Command4_Click() '求构件5的角加速度Picture4.Scale (-20, 300)-(380, -200)Picture4.Line (-20, 0)-(380, 0) 'XPicture4.Line (0, 300)-(0, -200) 'YFor i = 0 To 360 Step 30 'X轴坐标Picture4.DrawStyle = 2Picture4.Line (i, 300)-(i, -200)Picture4.CurrentX = i - 10: Picture4.CurrentY = 0 Picture4.Print iNext iFor i = -200 To 300 Step 50 'Y轴坐标Picture4.Line (0, i)-(380, i)Picture4.CurrentX = -25: Picture4.CurrentY = i + 5 Picture4.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.01f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Call RRR2Picture4.PSet (fj1, efgNext fj1End SubPrivate Sub Form_Load() '赋初值lab = 108lce = 200lbc = 200lcd = 200lef = 320lfg = 162w = 10e = 0delt = 0xA = 0yA = 0vyA = 0axA = 0ayA = 0xD = -178.311284yD = 186.464704vxD = 0vyD = 0axD = 0ayD = 0xG = -514yG = 0vxG = 0vyG = 0axG = 0ayG = 0pi = 3.1415926pa = pi / 180febc = pa * 50End SubPrivate Sub RR1() 'RR基本杆组xB = xA + lab * Cos(f + delt)yB = yA + lab * Sin(f + delt)vxB = vxA - w * lab * Sin(f + delt)vyB = vyA + w * lab * Cos(f + delt)axB = axA - w ^ 2 * lab * Cos(f + delt) - e * lab * Sin(f + delt)ayB = ayA - w ^ 2 * lab * Sin(f + delt) + e * lab * Sin(f + delt)End SubPrivate Sub RR2() 'RR基本杆组leb = 2 * lbc * Cos(febc)xE = xB + leb * Cos(fbc + febc)yE = yB + leb * Sin(fbc + febc)vxE = vxB - wbc * leb * Sin(fbc + febc)vyE = vyB + wbc * leb * Cos(fbc + febc)axE = axB - wbc ^ 2 * leb * Cos(fbc + delt) - ebc * leb * Sin(fbc + febc) ayE = ayB - wbc ^ 2 * leb * Sin(fbc + delt) + ebc * leb * Sin(fbc + febc) End SubPrivate Sub RRR1() 'RRR基本杆组LBD = Sqr((xD - xB) ^ 2 + (yD - yB) ^ 2)If LBD > lbc + lcd And LBD < Abs(lbc - lcd) ThenIf MsgBox("RRR杆组杆长不符合要求", vbOKOnly, "提示") = 1 Then EndEnd IfElseEnd IfIf LBD < lbc + lcd And LBD > Abs(lbc - lcd) Then val = (lbc ^ 2 + LBD ^ 2 - lcd ^ 2) / (2 * lbc * LBD) JCBD = Atn(-val / Sqr(-val * val + 1)) + 2 * Atn(1) ElseEnd IfIf LBD = lbc + lcd ThenJCBD = 0ElseEnd IfIf LBD = Abs(lbc - lcd) ThenIf lbc > lcd ThenJCBD = 0ElseEnd IfIf lbc < lcd ThenJCBD = piElseEnd IfElseEnd IfIf xD > xB And yD >= yB Then '第一象限fBD = Atn((yD - yB) / (xD - xB))ElseEnd IfIf xD = xB And yD > yB ThenfBD = pi / 2ElseEnd IfIf xD < xB And yD >= yB Then '第二象限fBD = pi + Atn((yD - yB) / (xD - xB))ElseEnd IfIf xD < xB And yD < yB Then '第三象限fBD = pi + Atn((yD - yB) / (xD - xB))ElseEnd IfIf xD = xB And yD < yB ThenfBD = 3 * pi / 2ElseEnd IfIf xD > xB And yD <= yB Then '第四象限fBD = 2 * pi + Atn((yD - yB) / (xD - xB))ElseEnd Iffbc = fBD - JCBDxC = xB + lbc * Cos(fbc)yC = yB + lbc * Sin(fbc)If xC > xD And yC >= yD Then '第一象限fcd = Atn((yC - yD) / (xC - xD))ElseEnd IfIf xC = xD And yC >= yD Thenfcd = pi / 2ElseEnd IfIf xC < xD And yC >= yD Then '第二象限fcd = pi + Atn((yC - yD) / (xC - xD))ElseEnd IfIf xC < xD And yC < yD Then '第三象限fcd = pi + Atn((yC - yD) / (xC - xD))ElseEnd IfIf xC = xD And yC < yD Thenfcd = 3 * pi / 2ElseEnd IfIf xC > xD And yC <= yD Then '第四象限fcd = 2 * pi + Atn((yC - yD) / (xC - xD))ElseEnd IfCi = lbc * Cos(fbc)Si = lbc * Sin(fbc)Cj = lcd * Cos(fcd)Sj = lcd * Sin(fcd)G1 = Ci * Sj - Cj * Siwbc = (Cj * (vxD - vxB) + Sj * (vyD - vyB)) / G1 wcd = (Ci * (vxD - vxB) + Si * (vyD - vyB)) / G1 vxC = vxB - wbc * lbc * Sin(fbc)vyC = vyB + wbc * lbc * Cos(fbc)G2 = axD - axB + wbc ^ 2 * Ci - wcd ^ 2 * CjG3 = ayD - ayB + wbc ^ 2 * Si - wcd ^ 2 * Sj ebc = (G2 * Cj + G3 * Sj) / G1ecd = (G2 * Ci + G3 * Si) / G1axC = axB - ebc * lbc * Sin(fbc) - wbc ^ 2 * lbc * Cos(fbc)ayC = ayB + ebc * lbc * Cos(fbc) - wbc ^ 2 * lbc * Sin(fbc)End SubPrivate Sub RRR2() 'RRR基本杆组leg = Sqr((xG - xE) ^ 2 + (yG - yE) ^ 2)If leg > lef + lfg And leg < Abs(lef - lfg) ThenIf MsgBox("RRR杆组杆长不符合要求", vbOKOnly, "提示") = 1 Then EndElseEnd IfElseEnd IfIf leg < lef + lfg And leg > Abs(lef - lfg) Thenval = (lef ^ 2 + leg ^ 2 - lfg ^ 2) / (2 * lef * leg)jfeg = Atn(-val / Sqr(-val * val + 1)) + 2 * Atn(1)ElseEnd IfIf leg = lef + lfg Thenjfeg = 0ElseEnd IfIf leg = Abs(lef - lfg) ThenIf lef > lfg Thenjfeg = 0ElseEnd IfIf lef < lfg Thenjfeg = piElseEnd IfElseEnd IfIf xG > xE And yG >= yE Then '第一象限feg = Atn((yG - yE) / (xG - xE))ElseEnd IfIf xG = xE And yG > yE Thenfeg = pi / 2ElseEnd IfIf xG < xE And yG >= yE Then '第二象限feg = pi + Atn((yG - yE) / (xG - xE))ElseEnd IfIf xG < xE And yG < yE Then '第三象限feg = pi + Atn((yG - yE) / (xG - xE)) ElseEnd IfIf xG = xE And yG < yE Thenfeg = 3 * pi / 2ElseEnd IfIf xG > xE And yG <= yE Then '第四象限feg = 2 * pi + Atn((yG - yE) / (xG - xE)) ElseEnd Iffef = feg - jfegxF = xE + lef * Cos(fef)yF = yE + lef * Sin(fef)If xF > xG And yF >= yG Then '第一象限ffg = Atn((yF - yG) / (xF - xG))ElseEnd IfIf xF = xG And yF >= yG Thenffg = pi / 2ElseEnd IfIf xF < xG And yF >= yG Then '第二象限ffg = pi + Atn((yF - yG) / (xF - xG)) ElseEnd IfIf xF < xG And yF < yG Then '第三象限ffg = pi + Atn((yF - yG) / (xF - xG)) ElseEnd IfIf xF = xG And yF < yG Thenffg = 3 * pi / 2ElseEnd IfIf xF > xG And yF <= yG Then '第四象限ffg = 2 * pi + Atn((yF - yG) / (xF - xG)) ElseEnd IfCi = lef * Cos(fef)Si = lef * Sin(fef)Cj = lfg * Cos(ffg)Sj = lfg * Sin(ffg)G1 = Ci * Sj - Cj * Siwef = (Cj * (vxG - vxE) + Sj * (vyG - vyE)) / G1wfg = (Ci * (vxG - vxE) + Si * (vyG - vyE)) / G1vxF = vxE - wef * lef * Sin(fef)vyF = vyE + wef * lef * Cos(fef)G2 = axG - axE + wef ^ 2 * Ci - wfg ^ 2 * CjG3 = ayG - ayE + wef ^ 2 * Si - wfg ^ 2 * Sjeef = (G2 * Cj + G3 * Sj) / G1efg = (G2 * Ci + G3 * Si) / G1axF = axE - eef * lef * Sin(fef) - wef ^ 2 * lef * Cos(fef)ayF = ayE + eef * lef * Cos(fef) - wef ^ 2 * lef * Sin(fef)End Sub5．结果及分析图1 E点的运动轨迹（1）由图1所示，E点的运动轨迹呈稍倾斜“8字形”。

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1-13-1 Ⅰ级杆组图1-13-2 RPRⅡ级杆组图1-13-3 RRPⅡ级杆组三、各杆组的运动分析数学模型图1-13-1 Ⅰ级杆组 x B =x A +l AB cos ϕy B =y A +l AB sin ϕ图1-13-2 RPR Ⅱ级杆组 x E =x B +(l CE -s)cos ϕj y E =y B +(l CE -s)sin ϕjϕj =arctan(B 0/A 0)A 0=xB -x CB 0=y B -y CS =2020B A + 图1-13-3 RRP Ⅱ级杆组F 的位置 x F =x E -l EF cos ϕiy F =y E +l EF sin ϕi ϕi =arcsin(A 1/l EF )A 1=H-H 1-y EF 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);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')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。

Harbin Institute of Technology机械原理大作业(一)课程名称：机械原理设计题目：连杆机构设计28院系：班级：设计者：学号：指导教师：丁刚陈明设计时间：2014年6月哈尔滨工业大学能源科学与工程学院一．题目（1-28）如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=61mm，EF=132mm，BC=CE=CD=200mm，FG=160mm，AD=152mm，AG=472mm，DG=332mm，114β=︒，构建1的角速度为110/ rad sω=，试求构件2上点E的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。

二．连杆机构结构分析该机构由包括机架在内的6个构件组成的，各构件之间运动约束都是转动副，其中，杆1为机构的原动件，杆2、3、4、5为从动件。

杆2和杆3组成了1个RRR型Ⅱ级基本杆组，杆4和杆5组成了1个RRR型Ⅱ级基本杆组。

图1 原动件图 2 RRR型II级杆组图表 1 RRR型II级杆组三．组成机构各基本杆组的运动分析数学模型1．原动件杆1的数学模型图 4 原动件杆11) 位置分析 ⎩⎨⎧+=+=ii A B ii A B l y y l x x ϕϕsin cos 2) 速度和加速度分析将上式对时间t 求导，可得速度方程： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==-==i i A B B i i A B Bl y y dt dy l x x dtdx ϕϕϕϕcos cos 将上式对时间t 求导，可得加速度方程: ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-==--==i i i i i i A B B i i i i i iA B B l l y y dt y d l l x x dt x d ϕϕϕϕϕϕϕϕcos sin sin cos 222222 (2) RRR Ⅱ级杆组的运动分析如下图所示，当已知RRR 杆组中两杆长l i 、l j 和两外副B 、D 的位置和运动时，求内副C 的位置及运动以及两杆的角位置、角运动。

Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计院系：能源科学与工程学院班级：1102301设计者：刘平成学号：1110200724指导教师：唐德威设计时间：2013年6月7日凸轮机构设计1．设计题目(1) 凸轮机构运动简图：(2)凸轮机构的原始参数表2-1.凸轮机构原始参数 序号 升程（mm ）升程运动角 升程运动规律升程许用压力角20 110 120° 正弦加速度35°回程运动角回程运动规律 回程许用压力角 远休止角近休止角 90°正弦加速度 65°90°60°（二）凸轮运动方程及相关图像、程序凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图： ○1 凸轮推杆升程、回程方程 πϕπϕϕs)650(πϕ≤≤140)(2=ϕs 511()69πφπ≤≤pi))*5708)/(23.2289)/1.-(sin(2+57083.2289)/1.-(-140(1)(3ϕπϕϕ=s1116()99πφπ≤≤)2914(πϕπ≤≤ 0)(4=ϕs ○2速度方程/2.0944;/2.09440))cos(2-140(1)(1πϕϕ=v 16(2)9πφπ≤≤ 0)(2=ϕv 511()69πφπ≤≤ 708;5708))/1.53.2289)/1.-(cos(2-140(1)(3ϕπϕ=v 1116()99πφπ≤≤ 0)(4=ϕv 16(2)9πφπ≤≤○3加速度方程 .0944^2;/2.0944)/2sin(2280)(1πϕπϕ=a )650(πϕ≤≤0)(2=ϕa 511()69πφπ≤≤08^25708)/1.573.2289)/1.-(sin(2280)(3ϕππϕ=a 1116()99πφπ≤≤ 0)(4=ϕa 16(2)9πφπ≤≤推杆位移、速度、加速度线图matlab编程clear,clcpu=0*pi/180:0.0001:120*pi/180; %升程运动角范围pf=120*pi/180:0.0001:210*pi/180; %远休止角范围pd=210*pi/180:0.0001:300*pi/180; %回程运动角范围pn=300*pi/180:0.0001:2*pi; %近休止角范围h=110e-3; %升程w=10; %凸轮角速度p0=120*pi/180; %升程运动角p01=90*pi/180; %回程运动角ps=90*pi/180; %远休止角%----------推程-----------------------------------------su=h.*(pu./p0-sin(2.*pi.*pu./p0)/(2*pi)); %推杆位移vu=h*w/p0*(1-cos(2*pi*pu./p0)); %推程速度au=2*pi*h*w^2/p0^2*sin(2*pi*pu./p0); %推程加速度%------------远休止----------------------------nf=size(pf);sf=h*ones(nf); %推杆位移vf=zeros(nf); %推程速度af=zeros(nf); %推程加速度%---------------回程------------------------------T=pd-(p0+ps);sd=h/2*(1+cos(pi/p01*T)); %回程位移vd=-pi*h*w/(2*p01)*sin(pi/p01*T); %回程速度ad=-pi^2*h*w^2/(2*p01^2)*cos(pi/p01*T); %回程加速度%--------------------近休止---------------------------------nn=size(pn);sn=zeros(nn); %推杆位移vn=zeros(nn); %推程速度an=zeros(nn); % 推程加速度%------画出推杆位移、速度、加速度线图---------------p=[pu,pf,pd,pn];s=[su,sf,sd,sn];subplot(2,3,1),hold onplot(p,s*1e3,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('s/mm'),grid on,title('推杆位移'),axis([0,2*pi,1.1*min(s)*1e3,1.1*max(s)*1e3]) subplot(2,3,2) v=[vu,vf,vd,vn];plot(p,v,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('v/m/s'),grid on,title('推杆速度'),axis([0,2*pi,1.1*min(v),1.1*max(v)]) subplot(2,3,3) a=[au,af,ad,an];plot(p,a,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('a/m/s^2'),grid on,title('推杆加速度'),axis([0,2*pi,1.1*min(a),1.1*max(a)]) hold off（三）凸轮机构s d ds-ϕ图像及程序代码 %--------------------求ds/d_phi-------------------subplot(2,3,4),plot(v/w*1e3,s*1e3,'linewidth',2),xlabel('ds/d\phi/mm'),ylabel('s/mm'),axis equal,grid on,title('ds/d\phi —s')%---------------------凸轮轴心许用区域--------------------------- alpha_up=35*pi/180; %升程许用压力角 alpha_down=65*pi/180; %回程许用压力角 p1=pi/2-alpha_up; %推程斜率角 p2=alpha_down-pi/2; %回程斜率角 ku=tan(p1); %推程切线斜率 kd=tan(p2); %回程切线斜率 R2=[cos(-p2),-sin(-p2);sin(-p2),cos(-p2)];%推程旋转矩阵 R1=[cos(-p1),-sin(-p1);sin(-p1),cos(-p1)];%推程旋转矩阵 nu=size(pu); for i=1:nu(2)Temp=R1*[vu(i)/w;su(i)];vut(i)=Temp(1); %旋转推程ds/dp-s 曲线 sut(i)=Temp(2); endnd=size(pd); for i=1:nd(2)Temp=R2*[vd(i)/w;sd(i)];vdt(i)=Temp(1); %旋转回程ds/dp-s 曲线 sdt(i)=Temp(2); endfor j=1:nu(2)if sut(j)==min(sut)temu=j; %旋转推程ds/dp-s 曲线后求最低点 end endfor j=1:nd(2)if sdt(j)==min(sdt)temd=j; %旋转回程ds/dp-s曲线后求最低点endendt1=1.2*min(vd/w):0.01:1.2*max(vu/w); %切线定义域t2=min(vd/w)/6:0.01:1.2*max(vu/w);t3=0:0.01:1.2*max(vu/w);s1=ku*(t2-vu(temu)/w)+su(temu); %推程切线s2=kd*(t1-vd(temd)/w)+sd(temd); %回程切线s3=tan(-p1)*t3; %推程起点压力角限制线subplot(2,3,5) %画图hold on,axis equal,grid onplot(v/w*1e3,s*1e3,'linewidth',2)plot(t2*1e3,s1*1e3,'linewidth',1,'color','r')plot(t1*1e3,s2*1e3,'linewidth',1,'color','r')plot(t3*1e3,s3*1e3,'linewidth',1,'color','r')xlabel('ds/d\phi/mm'),ylabel('s/mm'),hold off,title('ds/d\phi—s，轴向许用范围')（四）确定凸轮的基圆半径和偏距、绘制凸轮机圆、偏距圆、理论轮廓曲线---------------画理论廓线图-------------------------e=36e-3;s0=52e-3;r0=sqrt(s0^2+e^2);x=(s0+s).*cos(p)-e.*sin(p);y=(s0+s).*sin(p)+e.*cos(p);x1=r0*cos(p);y1=r0*sin(p);subplot(2,3,6)plot(x*1e3,y*1e3,'linewidth',1),axis equal,grid on,hold on,title('廓线图')plot(x1*1e3,y1*1e3,'linewidth',1,'color','r')%-------------求最小曲率半径-----------------------nx=size(x);nx1=nx(2)-2;dydp=diff(y)./diff(p);%求微分dxdp=diff(x)./diff(p);d2ydp2=diff(dydp)./diff(p(1:nx1+1));d2xdp2=diff(dxdp)./diff(p(1:nx1+1));rho=(dxdp(1:nx1).^2+dydp(1:nx1).^2).^1.5./abs((dxdp(1:nx1).*d2ydp2(1:nx1)-dydp(1:nx1).*d2x dp2(1:nx1)));%理论廓线曲率半径rhomin=min(rho);%最小曲率半径rr=rhomin-3e-3;%----------------实际廓线图----------------X=x(1:nx(2)-1)-rr*dydp./(dxdp.^2+dydp.^2).^0.5;%求实际廓线坐标Y=y(1:nx(2)-1)+rr*dxdp./(dxdp.^2+dydp.^2).^0.5;plot(X*1e3,Y*1e3,'linewidth',2,'color','k')%画实际廓线图Legend('理论廓线','基圆','实际廓线'),axis([1.1*min(x)*1e3,1.1*max(x)*1e3,1.1*min(y)*1e3,1.1*max(y)*1e3])得到基圆半径311mm、偏距36mm。

大作业1 连杆机构运动分析1、运动分析题目如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为280mm AB =,350mm BC =,320mm CD =,160mm AD =，175mm BE = 220mm EF =，25mm G x =，80mm G y =，构件1的角速度为110rad/s ω=，试求构件2上点F 的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。

2、建立坐标系建立以点A 为原点的固定平面直角坐标系图 13、对机构进行结构分析该机构由I级杆组RR（原动件1）、II级杆组RRR（杆2、杆3）和II级杆组RPR（滑块4及杆5）组成。

I级杆组RR，如图2所示；II 级杆组RRR，如图3所示；II级杆组RPR，如图4所示。

图2图 3图 44、各基本杆组运动分析的数学模型（1）同一构件上点的运动分析：图 5如图5所示的构件AB,,已知杆AB 的角速度=10/rad s ω，AB 杆长i l =280mm,可求得B 点的位置B x 、B y ，速度xB v 、yB v ，加速度xB a 、yB a 。

=cos =280cos B i x l ϕϕ; =sin =280sin B i y l ϕϕ;==-sin =-BxB i B dx v l y dt ωϕω； ==cos =;B yB i B dyv l x dt ωϕω222B 2==-cos =-BxB i d x a l x dt ωϕω；2222==-sin =-ByB i B d y a l y dtωϕω。

（2）RRRII 级杆组的运动分析：图 6如图6所示是由三个回转副和两个构件组成的II 级组。

已知两杆的杆长2l 、3l 和两个外运动副B 、D 的位置（B x 、B y 、D x 、D y ）、速度（xB yB xD yD v v v v 、、、）和加速度（xB yB xD yD a a a a 、、、）。

求内运动副C 的位置（C C x 、y ）、速度（xC yC v 、v ）、加速度（xC yC a 、a ）以及两杆的角位置（23ϕϕ、）、角速度（23ϕϕ、）和角加速度（23ϕϕ、）。

班级1013102学号 6机械原理大作业说明书题目 1、连杆机构运动分析2、凸轮机构设计3、齿轮传动设计学生姓名1连杆机构运动分析1.设计题目：一、先建立如下坐标系：二、划分杆组如下，进行结构分析：该机构由I级杆组RR（如图1）、II级杆组RPR（如图2、3）和II级杆组RRP（如图4）组成。

（1）（2）（3）（4）三、运动分析数学模型：（1）同一构件上点的运动分析：如右图所示的原动件1,已知杆1的角速度=10/rad s ω，杆长1l =170mm,A y =0，A x =110mm 。

可求得下图中B 点的位置B x 、B y ，速度xB v 、yB v ，加速度xB a 、yB a 。

θcos 1l xB =，θsin 1l yB =θωυsin 1l xB -=，θωυcos 1l yB =，222B2==-cos =-B xB i d x a l x dt ωϕω2222==-sin =-B yB i B d y a l y dtωϕω。

（2）RPRII 级杆组的运动分析：a. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副组成的II 级组。

已知两个外运动副C 、B 的位置（B x 、B y 、c x =110mm 、C y =0）、速度（xB υ，yB υ，xC υ=0，yC υ=0）和加速度（0,0,,==yC xC yB xB a a a a ）。

可确定下图中D 点的位置、速度和加速度。

确定构件3的角位移1ϕ、角速度1ω、角加速度1α。

1sin 31..ϕϕl x dtdx C B-= 1sin 131cos 13.....2ϕϕϕϕl l x dt x d C B --= 1cos 31..ϕϕl y dtdy C B+=1cos 131sin 13.....2ϕϕϕϕl l y dt y d C B +-= 根据关系：1111d 122..11.αϕϕωϕϕ====dtd dt ， 故可得出：D x =)1cos(4βϕ++l x C D y =)1sin(4βϕ++l y Cb. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副组成的II级组。

班级学号机械原理大作业说明书题目 1、连杆机构运动分析2、凸轮机构设计学生姓名1连杆机构运动分析1.设计题目：一、先建立如下坐标系：二、划分杆组如下，进行结构分析：该机构由I级杆组RR（如图1）、II级杆组RPR（如图2、3）和II级杆组RRP（如图4）组成。

（1）（2）（3）（4）三、运动分析数学模型：（1）同一构件上点的运动分析：如右图所示的原动件1,已知杆1的角速度=10/rad s ω，杆长1l =170mm,A y =0，A x =110mm 。

可求得下图中B 点的位置B x 、B y ，速度xB v 、yB v ，加速度xB a 、yB a 。

θcos 1l xB =，θsin 1l yB =θωυsin 1l xB -=，θωυcos 1l yB =，222B2==-cos =-BxB i d x a l x dt ωϕω2222==-sin =-B yB i B d y a l y dtωϕω。

（2）RPRII 级杆组的运动分析：a. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副组成的II 级组。

已知两个外运动副C 、B 的位置（B x 、B y 、c x =110mm 、C y =0）、速度（xB υ，yB υ，xC υ=0，yC υ=0）和加速度（0,0,,==yC xC yB xB a a a a ）。

可确定下图中D 点的位置、速度和加速度。

确定构件3的角位移1ϕ、角速度1ω、角加速度1α。

1sin 31..ϕϕl x dt dx C B -= 1s i n 131c o s 13.....2ϕϕϕϕl l x dt x d C B --= 1cos 31..ϕϕl y dt dy C B += 1c o s 131s i n 13.....2ϕϕϕϕl l y dty d C B +-= 根据关系：1111d 122..11.αϕϕωϕϕ====dtd dt ， 故可得出： D x =)1cos(4βϕ++l x CD y =)1sin(4βϕ++l y Cb. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副组成的II级组。

机械原理大作业（一）作业名称：连杆机构运动分析设计题目： 20院系：英才学院班级： XXXXXXX设计者：邵广斌学号： XXXXXXXXXX指导教师：林琳设计时间： 2013年05月19日哈尔滨工业大学机械设计1.运动分析题目如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为150AB mm =，97β=︒，400BC mm =，300CD mm =，320AD mm =，100BE mm =，230EF mm =，400FG mm =，构件1的角速度为110/rad s ω=,试求构件2上点F 的轨迹及构件5上点G 的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分析。

2. 机构分析该机构由原动件AB （Ⅰ级杆组）、BCD （RRR Ⅱ级杆组）和FG （RRP Ⅱ级杆组）组成。

3. 建立坐标系如图3，建立以定点A 为原点的平面直角坐标系A-xy 。

图1 运动机构结构图4. 运动分析数学模型4.1 原动件AB原动件AB 的转角： 10~2ψπ= 原动件AB 的角速度：110/rad s ω=原动件AB 的角加速度： 10α= 运动副A 的位置坐标： 0A x = 0A y =运动副A 的速度： 0xA v = 0yA v = 运动副A 的加速度： 0xA a = 0yA a =原动件AB 长度：150AB l mm =运动副B 的位置坐标： 1B A AB x x l cos ψ=+1B A AB y x l sin ψ=+运动副B 的速度： 11 xB xA AB v v l sin ωψ=-11 yB yA AB v v l cos ωψ=+运动副B 的加速度： 2 1111 xBxA AB AB a a l cos l sin ωψαψ=--21111yB yA AB AB a a l sin l cos ωψαψ=-+4.2 RRR Ⅱ级杆组BCD运动副D 的位置坐标： 320D x mm = 0D y = 运动副D 的速度： 0xD v = 0yD v = 运动副D 的加速度： 0xD a = 0yD a = 杆BC 长度： 400BC l mm = 杆CD 长度：300CD l mm =BC 相对于x 轴转角：200ψ=其中02BC D B A l x x =-（） 0 2 BC D B B l y y =-（）2220B B C C l C l D l D =+- 222())(BDD B D B l x x y y =-+- CD 相对于x 轴转角： 3C DC Dy y arctanx x ψ-=-求导可得BC 角速度2ω、角加速度2α以及CD 角速度3ω、角加速度3α。

Harbin Institute of Technology机械原理大作业一课程名称：机械原理设计题目：连杆传动设计院系：船舶与海洋工程学院班级：1513102班分析者：刘康哲学号：*********指导教师：***设计时间：2017.06.051.题目：如图所示机构，已知机构各构件的的尺寸为l AB=100mm,l BD=400mm,l AE=400mm,l BC=200mm,曲柄AB的角速度为w1=10rad/s,试求构件2上点D的轨迹，构件5的角位移、角速度和角加速度，并对结果进行分析。

（题中构件尺寸满足l BD-l AB<l AE<l BD+l AB）。

2．机构的结构分析及基本杆组划分机构各构件都在同一平面内运动，可拆分成一个原动件（构件1），一个RRPⅡ级基本杆组（构件2、3）和一个RPR Ⅱ级基本杆组（构件4、5）。

活动构件数n=5，P L，P H，因此，机构的自由度为F=3*n-2* P L- P H =3*5-2*7=1原动件：RRPⅡ级基本杆组：RPR Ⅱ级基本杆组:3．坐标系的建立以A点为坐标原点，AE方向为x轴正方向，建立平面直角坐标系。

4．各基本杆组的运动分析数学模型（1）原动件：位置分析： X B = X A + L AB * cos(wt) Y B = Y A + L AB * sin(wt) 其中，X A = Y A = 0 ，w = 10rad/s , L AB = 100 mm 速度分析：将上式分别对时间求导，可得速度方程,V XB = V XA – w*L AB *sin(wt)V YB = V YA + w*L AB *cos(wt)其中，V XA = V YA = 0 加速度分析:将上式分别对时间求导，可得速度方程,a XA = a XA – α* L AB * sin(wt) – w*w*L AB *cos(wt)a YA = a YA + α* L AB * cos(wt) – w*w*L AB *sin(wt)其中，a XA = a YA = 0 α= dw/dt（2）RRP Ⅱ级基本杆组:位置分析： X C = LAB*cos(wt)+wt Lab Lbc 222sin *Y C = 0 可求得，β= arcsin (Y B / L BC ) 速度分析：将上式分别对时间求导，可得速度方程,V XC =-w* LAB*cos(wt) – (wt Lab Lbc 222sin * )-1/2 * sin(wt)*wV YC = 0加速度分析：将上式分别对时间求导，可得加速度方程, （3）RPR Ⅱ级基本杆组位置分析： X D = X C + L CD * cos βY D = - L CD * sin β可求得， θ = arctan (-YD / (LAE -XD) ) 速度分析：将上式分别对时间求导，可得速度方程,5．计算编程在MATLAB 中编写如下程序：function [ XD,YD,Q,Q1,Q2] = calculate(t) %UNTITLED4 Summary of this function goes here % Detailed explanation goes here Lab=100; Lbc=200; Lcd=200; Lae=400; w=10;XB=Lab*cos(w.*t); YB=Lab*sin(w.*t); P=asin(YB./Lbc); XC=sqrt(Lbc.^2-YB.^2)+XB; XD=Lcd.*cos(P)+XC; YD=-Lcd.*sin(P); Q=atan(YD./(Lae-XD)); Q1=diff(Q); Q2=diff(Q1); end5．计算结果t 时间 XD D 点横坐标YD D 点纵坐标Q构件5角度Q1 构件5角速度 Q2构件5角加速度5000.10050.003008D点运动轨迹：构件5的角位移线图：构件5的角速度图：构件5的角加速度线图：6．计算结果分析原动件1可做整周回转，同时构件5也可做整周运动。

哈工大机械原理大作业连杆Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020Harbin Institute of Technology机械原理大作业一课程名称：机械原理设计题目：连杆机构运动分析院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：1.运动分析题目(11)在图所示的六杆机构中，已知：AB l =150mm, AC l =550mm, BD l =80mm, DE l =500mm,曲柄以等角速度1w =10rad/s 沿逆时针方向回转，求构件3的角速度、角加速度和构件5的位移、速度、加速度。

2.机构的结构分析建立以点A 为原点的固定平面直角坐标系A-x, y,如下图：机构结构分析该机构由Ⅰ级杆组RR （原动件1）、Ⅱ级杆组RPR （杆2及滑块3）和Ⅱ级杆组RRP （杆4及滑块5）组成。

3.建立组成机构的各基本杆组的运动分析数学模型原动件1（Ⅰ级杆组RR ）由图所示，原动件杆1的转角a=0-360°，角速度1w =10rad/s ，角加速度1a =0,运动副A 的位置坐标A x =A y =0,速度(A ，A)，加速度（A ，A ），原动件1的长度AB l =150mm 。

求出运动副B 的位置坐标（B x , B y ）、速度（B ，B ）和加速度（B ，B ）。

杆2、滑块3杆组（RPR Ⅱ级杆组）已出运动副B 的位置（B x , B y ）、速度（B ，B ）和加速度（B ，B ），已知运动副C 的位置坐标C x =0, C y =550mm,速度，加速度，杆长AC l =550mm 。

求出构件2的转角b,角速度2w 和角加速度2a . 构件二上点D 的运动已知运动副B 的位置（B x , B y ）、速度（B ，B ）、加速度（B ，B ），已经求出构件2的转角b ，角速度2w 和角加速度2a ，杆BD 的长度BD l =80mm 。

一.填空题（本大题共7小题，每空1分， 共15分）1. 按照两连架杆可否作整周回转，平面连杆机构分为 、 和 。

2. 平面连杆机构的 角越大，机构的传力性能越好。

3. 运动副按接触形式的不同，分为 和 。

4．直齿圆柱齿轮正确啮合条件是两齿轮的 和 分别相等。

5. 凸轮从动件按其端部的形状可分为 从动件、 从动件和从动件动件。

6. 机构具有确定运动的条件是： 。

7．通过将铰链四杆机构的转动副之一转化为移动副时，则可得到具有移动副的 机构、 机构、摇块机构和 机构。

二．选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）1. 要实现两相交轴之间的传动，可采用 传动。

A ．直齿圆柱齿轮B ．斜齿圆柱齿轮C ．直齿锥齿轮D ．蜗杆蜗轮2. 我国标准规定，对于标准直齿圆柱齿轮，其ha*= 。

A ．1B ．0.25C ．0.2D ．0.83. 在机械传动中，若要得到大的传动比，则应采用 传动。

A. 圆锥齿轮B. 圆柱齿轮C. 蜗杆D. 螺旋齿轮4. 当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角为 。

A ．0°B ．90°C ．45°D ．15°5. 一般情况凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的 机构。

A ．转动副B ．移动副C ．高副D ．空间副6. 齿轮的渐开线形状取决于它的 直径。

A ．齿顶圆B ．分度圆C ．基圆D ．齿根圆7. 对于滚子从动件盘形凸轮机构，滚子半径 理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径。

A ．必须小于B ．必须大于C ．可以等于D ．与构件尺寸无关8. 渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距p ，法向齿距n p ，基圆齿距b p 三者之间的关系为 。

A.p p p n b <=B.p p p n b <<C.p p p n b >>D. p p p n b =>9. 轻工机械中常需从动件作单向间歇运动，下列机构中不能实现该要求的是 。

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械原理大作业设计三课程名称：机械原理设计题目：齿轮机构设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：哈尔滨工业大学设计题目 如图所示一个机械传动系统，运动由电动机1输入，经过机械传动系统变速后由圆锥齿轮16输出三种不同转速。

原则一组传动系统的原始参数，据此设计该传动系统。

序号 电机转速（r/min ） 输出轴转速（r/min ） 带传动最大传动比 滑移齿轮传动定轴齿轮传动 最大传动比 模数圆柱齿轮圆锥齿轮一对齿轮最大传动比模数 一对齿轮最大传动比模数 27 745 36 40 45 ≤2.5 ≤4 2≤4 3≤4 31.传动比的分配计算总传动比为i i i i i i i i i i i f p f v p f v p 3v max 32max 21max 1556.1645745625.184074594.62036745i =========.23.63694.0245.24,5.22111maxi ===⨯===ii iii v v fv p 令定轴齿轮每对齿轮的传动比2743.13i==i fd2.滑移齿轮传动参数的设计为满足滑移齿轮变速传动系统中齿轮齿数的几点要求，iv1 = z10/z9 = 4, iv2 = z8/z7 = 3.6, iv3 = z6/z5 = 3.2。

由于齿轮在传递动力室要求传动的平稳性和啮合精度，因此一般情况下最小齿数不能小于12,对于传动齿轮的小齿轮，齿数选择17到20之间比较好。

由此可大致让齿轮5和6采用标准齿轮啮合，α’=α=20°，z5=18, z6=57;齿轮7和8采用高度变位啮合，故啮合角α’=α=20°,z7=16, z8=59; 齿轮9和10采用角度变位啮合，α2’=arcos(71/73*cosα)=17.78°,z9=15, z10=61。

[键入公司名称]机械原理课程设计[键入文档副标题]p[选取日期]设计题目连杆机构运动分析机电工程学院1008103班H100811109学号设计者王鹏[在此处键入文档的摘要。

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]1、运动分析题目(12)如图所示的六杆机构中，各构件的尺寸分别为：l AB=200mm ，l BC=500mm ，l CD=800mm ,x F= 400mm ，x D=350mm ，y D=350mm ，ω=100rad s⁄，求构件5上点F的位移，速度和加速度。

2、建立坐标系建立以点A为原点的固定平面直角系A−x,y3、对机构进行结构分析该机构由I级杆组RR（原动件1）、II级杆组RRR（杆2、杆3）和II级杆组PRP（滑块4及滑块5）组成。

I级杆组RR，如图2所示；II级杆组RRR，如图2所示；II级杆组PRP，如图3所示。

4、确定已知参数和求解流程图1所示，规定当φ=10° 时，F 点纵坐标为0 （1）如图2所示，已知原动件杆1的转角，φ=0~360° {x B =l AB ×cos φy B =l AB ×sin φ（2）如图3所示，已知B ，D 两点坐标分别为（x B ,y B ）（x D ,y D ）和 l BC l CD利用方程组{（x −x B ）2+(y −y B )2=l BC 2(x −x D )2+(y −y D )2=l CD2 可以求解出C 点坐标（3）如图4所示，已知C 点坐标、x F 、x D 、y D利用几何关系可以求解出E 点坐标同时，当φ=10° 时，可以求出杆EF 长，记为 l EF进而，可以求出F 点坐标，即F 点位移（4）利用导数的定义与其物理意义v n =s n+h −s n−h2ha n =s n+h −2s n +s n−hh 2利用上述公式，选取适当的步长h ，利用F 点位移就可以得出速度与加速度5、用VC 编程#include <stdio.h>#include <math.h>#define pi 3.14159265358979323846//定义全局变量double Lab,Lbc,Lcd,Xf,Xd,Yd;//定义已知位置量double Wab;//定义角速度量//定义被调用函数void Ccorner (double *a,double *b,double c);//声明C点坐标函数求解函数void Pcorner (double *a,double *b,double c,double d,double e);//声明P点坐标函数求解函数double Kcd (double a,double b);//声明CD直线倾斜角求解函数//主函数main (){Lab=0.200;Lbc=0.500;Lcd=0.800;Xf=0.400;Xd=0.350;Yd=0.350;//赋位置量值Wab=100;//赋角速度值//未知几何与位置参量double Xb,Yb;//定义B点坐标double Xc,Yc;//定义C点坐标double Ye;//定义E点纵坐标double Xp,Yp;//定义瞬心p点坐标double Lef;//定义bp,cp,ef,bd杆长double Yf[720];//定义F点纵坐标//未知速度参量double Vf[720];//定义EF杆速度//未知加速度参量double Af[720];//定义加速度//其余参量double o=10*pi/180,k,k1;//主动杆角度变量与CD杆倾斜角double t=1*pi/180/100;//时间参量，用定义法求速度与加速度int i;//循环控制变量//主函数主体//求位移量for (i=0;i<=361;i++){//准备几何量Xb=Lab*cos(o), Yb=Lab*sin(o);Ccorner (&Xc,&Yc,o);//求C点坐标Pcorner (&Xp,&Yp,Xc,Yc,o);//求瞬心P点坐标k=Kcd (Xp,Yp);//求CD杆倾斜角//求解位移量（规定主动杆10度为Yf零点）if (i==0){k1=k;}Lef=tan(k1)*Xd+Yd;//ef杆长Ye=tan(k)*Xd+Yd;Yf[i]=Ye-Lef;o=o+1*pi/180;}//用定义求速度for (i=1;i<=361;i++){Vf[i]=(Yf[i+1]-Yf[i-1])/(2*t);}//用定义求加速度for (i=1;i<=361;i++){Af[i]=(Yf[i+1]-2*Yf[i]+Yf[i-1])/pow(t,2);}//输出语句for (i=1;i<=180;i++){printf ("%d,%lf,%lf,%lf,\t",i+10,Yf[i]*1000,Vf[i],Af[i]);printf ("%d,%lf,%lf,%lf\n",i+190,Yf[i+180]*1000,Vf[i+180],Af[i+180]); }}//C点坐标值函数void Ccorner(double *a,double *b,double c)//&Xc,&Yc,o{double i,j,x,y,z;//中间参数i=(pow(Lcd,2)-pow(Lbc,2)+pow(Lab*sin(c),2)-pow(Yd,2)+pow(Lab*cos(c),2)-pow((Xd+Xf),2))/(2*(Lab*cos(c)-Xd-Xf));j=(Lab*sin(c)-Yd)/(Lab*cos(c)-Xf-Xd);x=pow(j,2)+1;y=2*(Xf+Xd)*j-2*i*j-2*Yd;z=pow(i,2)-2*(Xf+Xd)*i+pow((Xf+Xd),2)+pow(Yd,2)-pow(Lcd,2);*b=(-y+sqrt(pow(y,2)-4*x*z))/(2*x);*a=i-j*(*b);}//求瞬心P点坐标函数void Pcorner(double *a,double *b,double c,double d,double e)//&Xp,&Yp,Xc,Xp,o{double a1,b1,c1,a2,b2,c2,i,j,k;//中间参量a1=tan(e),a2=(d-Yd)/(c-Xd-Xf);b1=b2=-1;c1=0,c2=(c*(d-Yd)/(c-Xd-Xf))-d;i=a1*b2-b1*a2;j=c1*b2-b1*c2;k=a1*c2-c1*a2;*a=j/i;*b=k/i;}//CD杆倾斜角double Kcd(double a,double b)//Xp,Yp{double k1;//中间参量k1=-atan ((b-Yd)/(a-Xd-Xf));return k1;}6、计算结果（程序计算结果附在图像之后）6.1位移、速度、加速度的图像点F的位移线图如图5所示。

哈工大机械原理大作业——凸轮——1号Harbin Institute of Technology机械原理大作业2课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计院系：机电工程学院哈尔滨工业大学一、设计题目：设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表1序号升程（mm)升程运动角（º）升程运动规律升程许用压力角（º）回程运动角（º）回程运动规律回程许用压力角（º）远休止角（º）近休止角（º）7 70 90 正弦加速度30 80 3-4-5多项式70 95 95二、凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图：（1）凸轮推杆升程运动方程：正弦加速度：0≪φ≪Φ0s=h[φΦ0−12πsin(2πΦ0φ)]v=ℎω1Φ0[1−cos(2πΦ0φ)]a =2πℎω122sin (2π0φ) (2) 凸轮推杆回程运动方程： 3-4-5多项式：πϕπ36533637≤≤ s =h [1−(10T 23−15T 24+6T 25)]v =−30ℎω1Φ0′T 22(1−2T 2) a =−60ℎω12′2T 2(1−3T 2+2T 22) 式中：T 2=φ−(Φ0+Φs )Φ0′[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧Φ-Φ-Φ+=)(cos 12/0'0s h s ϕπ[])(sin 20''1s hw v Φ+Φ-ΦΦ-=ϕππ[])(cos20'2'0212s hw a Φ+Φ-ΦΦ-=ϕππ（3）运用Matlab 软件进行编程，令1w =w =10rad/s ，程序如下：syms h w f0 fs f0s fss a1 a2 l1 l2 t2 s v a F f dsf h=70; w=10;f0=90*pi/180; fs=95*pi/180; f0s=80*pi/180; fss=95*pi/180; a1=30*pi/180; a2=70*pi/180; l1=0; l2=0;F=0.1:360; f=F*pi/180;t2=(f-(f0+fs))/f0s;s=70.*(f/f0-1/(2*pi).*sin(2*pi*f/f0)).*(F<=90)+70.*(F>90&F<=185)+70*(1-(10*(t2).^3-15*(t2).^4+6*(t2).^5)).*(F>185&F<=265)+0.*(F>265&F<=360);+0.*(F>265&F<=360); +0.*(F>265&F<=360); plot(F,s)画图得到推杆位移线图：推杆速度线图：推杆加速度线图：三、凸轮机构的s d ds-ϕ线图，并依次确定凸轮的基圆半径和偏距：plot(dsf,s)凸轮机构的s d ds-ϕ线图：确定凸轮的基圆半径和偏距:由上图和许用压力角可知凸轮基圆半径：r0 = 75mm ，偏距e = 33mm 。

大作业1连杆机构运动分析1.题目（8）如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为==100AC CE l l mm ，==200BC CD l l mm ，90BCD ∠=︒，构件1的角速度为1=10/w rad s ，试求构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。

1.1机构的运动分析AB 为原动件，AB 转动通过转动导杆机构带动杆BCD 转动，BCD 转动通过转动导杆机构带动杆DE 摆动。

1.2 机构的结构分析杆组可以划分为一个RR I级杆组（杆1）、RRPII级杆组（滑块2,杆3）、RPRII 级杆组（滑块4,杆5）（1）RRI级杆组1：（2）RRPII级杆组2,3：（3）RPRII级杆组4,5：2．分析过程 2.1 建立坐标系建立以点E 为原点的固定平面直角坐标系x-E-y ，如图所示。

2.2 建立数学模型（1）构件1、2、3的分析原动件杆1的转角：1θ=0--360。

原动件杆1的角速度：1ω=.1θ=10/rad s 原动件杆1的角加速度：..1αθ==0运动副A 的坐标：0200A A x y mm =⎫⎬=⎭运动副A 的速度及加速度都为零。

构件1为BC （RRP Ⅱ级杆组）上滑块B 的导路 滑块B 的位置为：132cos cos B A C x x s x l θθ=+=+132sin sin B A C y y s x l θθ=+=+消去s,得：0212arcsinA l θθ=+式中：011()sin ()cos C A C A A x x y y θθ=---构件3的角速度i ω和滑块B 沿导路的移动速度D υ：.211213(Q sin Q cos )/Q ωϕθθ==-+ 1322323(Q cos Q sin )/Q D s l l υθθ⋅==-+式中：..11111211321212Q sin ;Q cos ;Q sin sin cos sin l l l θθθθθθθθ=-==+构件3的角加速度和滑块B 沿导路移动的加速度：..241513(Q sin Q cos )/Q αθθθ==-+..4325323(Q cos Q sin )/Q B s l l υθθ==-+式中：122......21142211111Q cos sin cos 2sin l l l s θθθθθθθθ=---- 122......21152211111Q sin cos sin 2cos l l l s θθθθθθθθ=+-+（2）构件3,4,5的分析构件3,4,5,由1个Ⅰ级基本杆组和一个RRP Ⅱ级杆组组成，与构件1,2,3结构相同，只运动分析过程与其相反。

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目: 凸轮机构设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：哈尔滨工业大学一、设计题目如右图所示直动从动件盘形凸轮机构,选择一组凸轮机构的原始参数,据此设计该凸轮机构。

凸轮机构原始参数序号升程（mm）升程运动角升程运动规律升程许用压力角27130150正弦加速度30°回程运动角回程运动规律回程许用压力角远休止角近休止角100°余弦加速度60°30°80°二. 凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图凸轮推杆升程运动方程:)]512sin(2156[130s ϕππϕ-= )512sin(4.374)]512cos(1[156v 211ϕπϕπωω=-=a％ t 表示转角,s 表示位移t=0：0.01:5*pi/6;%升程阶段s= [(6＊t)/(5*pi ）- 1/（2＊pi ）*sin(12＊t/5）］＊130; hold on plot(t ，s ）; t= 5＊pi/6:0。

01:pi; ％远休止阶段s=130； hold on plot(t,s ）;t=pi ：0.01:14*pi/9；%回程阶段s=65*［1+cos(9*（t-pi ）/5)]； hold on plot(t ，s ）;t=14*pi/9：0.01:2＊pi ；s=0；hold onplot（t,s）；grid onhold off％t表示转角,令ω1=1t=0：0。

01:5*pi/6;%升程阶段v=156*1*［1-cos（12＊t/5）]/pi hold onplot(t，v)；t= 5＊pi/6：0。

01:pi;v=0hold onplot(t，v)；t=pi:0.01:14＊pi/9;％回程阶段v=—117*1*sin（9＊(t—pi)/5) hold onplot（t，v)；t=14＊pi/9:0。

大作业计算说明书题目：平面连杆机构设计学院：英才学院班号：1236405班学号：**********姓名：***日期：2014年9月27日哈尔滨工业大学大作业任务书题目：平面连杆机构设计设计原始数据及要求：l为70mm，摆角ψ为35°，摇杆行程速比系设计一曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度3∠，值数K为1.2，摇杆CD靠近曲柄回转中心A一侧的极限位置与机架间的夹角为CDA为50°，试用图解法设计其余三杆的长度，并检验（测量或计算）机构的最小传动角γ。

目录1.设计原始数据及要求 (1)2.设计过程 (1)2.1计算极位夹角θ2.2绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置2.3确定曲柄回转中心2.4确定各赶长度2.5验算最小传动角γ3.参考文献 (2)1. 设计原始数据及要求设计一曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度3l 为70mm ，摆角ψ 为35°，摇杆行程速比系数K 为1.2，摇杆CD 靠近曲柄回转中心A 一侧的极限位置与机架间的夹角为CDA ∠ ，值为50°，试用图解法[1]设计其余三杆的长度，并检验（测量或计算）机构的最小传动角γ 。

2.设计过程2.1计算极位夹角θ 1 1.2118018016.361 1.21K K θ--=︒=︒⨯=︒++ 式中，θ ——极位夹角；K ——摇杆行程速比系数。

2.2绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置平面上任取一点D ，作一水平线AD 作为机架位置线，由∠CDA=50°和50ψ=︒ 确定CD 杆的两个极限位置。

并作CD=70mm 。

如图1所示：2.3确定曲柄回转中心曲柄的回转中心必在A ，C1,C2所在的圆上，只要确定该圆即可作出A 的位置。

由16.36θ=︒ 得出12C C 所对圆心角为∠C 1OC 2=32.72°，则∠OC 1C2=∠OC 2C 1=73.64°，作出该两角，即可确定圆心O 的位置。

作出圆O ，与机架位置线的左侧交点即为A 。