下载文档原格式
Python连杆机构计算程序一、概述连杆机构是机械工程中常见的一种机构，其运动规律和力学性能对于机械设计和分析具有重要的作用。
而在连杆机构的计算中，使用计算程序可以大大简化计算过程，提高计算效率，减少人为误差。
Python 作为一种功能强大的编程语言，它的简洁、易读的语法和丰富的库使得它成为了计算程序的理想选择。
本文将介绍如何使用Python编写连杆机构计算程序，并对其进行详细分析和讨论。
二、连杆机构的基本原理连杆机构是由若干个连接在一起的刚性连杆组成的，它们通过旋转关节连接在一起。
在连杆机构中，常见的有四连杆机构、曲柄曲杆机构、双曲柄曲杆机构等。
这些连杆机构都具有特定的运动规律和力学性能，而这些性能可以通过计算程序来进行分析和预测。
三、Python编程基础在编写连杆机构计算程序之前，我们需要先了解一些Python语言的基础知识。
Python语言具有简洁易读、功能丰富、支持面向对象等特点，这些特点使得我们能够使用Python编写出高效且易于维护的计算程序。
在本文中将不会过多介绍Python语言的基础知识，读者可以通过阅读Python冠方文档或相关的书籍来深入学习Python语言。
四、连杆机构的运动分析在编写连杆机构计算程序之前，我们首先需要对连杆机构的运动进行分析。
以四连杆机构为例，我们需要根据其几何特征和约束关系来建立数学模型，通过求解其运动学方程来得到其运动规律。
为了简化计算过程，我们可以利用Python中的数值计算库来进行数值求解，如NumPy库、SciPy库等。
通过这些库，我们可以高效地进行矩阵运算、数值积分等运算，从而得到连杆机构的运动规律。
五、连杆机构的力学分析除了运动分析之外，连杆机构的力学分析也是十分重要的。
在连杆机构中，连杆和连接件的受力情况直接影响着机构的稳定性和工作性能。
我们需要对连杆机构的受力情况进行分析。
通过建立力学模型和应力分析模型，我们可以计算出连杆和连接件的受力情况，从而评估机构的受力性能。
matlab四连杆机构代码实现
下面是一个使用MATLAB实现四连杆机构的简单示例代码：
```matlab
% 定义连杆参数
a = [2 3 2 3]; % 连杆长度
theta = [pi/4 pi/3 pi/2 pi/6]; % 连杆转角
% 计算连杆末端坐标
x = zeros(1,5);
y = zeros(1,5);
for i = 2:5
x(i) = x(i-1) + a(i-1) * cos(theta(i-1));
y(i) = y(i-1) + a(i-1) * sin(theta(i-1));
end
% 绘制机构图像
figure;
hold on;
axis equal;
for i = 1:4
line([x(i) x(i+1)], [y(i) y(i+1)], 'LineWidth', 2);
plot(x(i+1), y(i+1), 'ro', 'MarkerSize', 8);
end
```
在这个例子中，我们使用数组`a`存储了四个连杆的长度，使用数组`theta`存储了四个连杆的转角。
通过循环计算每个连杆末端的坐标，并使用MATLAB的`line`函数和`plot`函数绘制连杆和末端坐标点。
你可以根据实际情况修改连杆长度和转角，然后运行代码来生成相应的机构图像。
希望对你有帮助！。
⽤matlab分析四杆机构⾸先创建函数FoutBarPosition，函数fsolve通过他确定。
function t=fourbarposition(th,th2,L2,L3,L4,L1)t=[L2*cos(th2)+L3*cos(th(1))-L4*cos(th(2))-L1;…L2*sin(th2)+L3*sin(th(1))-L4*sin(th(2))];主程序如下：disp ' * * * * * * 平⾯四杆机构的运动分析* * * * * *'L1=304.8;L2=101.6;L3=254.0;L4=177.8; %给定已知量，各杆长L1,L2,L3,L4th2=[0:1/6:2]*pi; %曲柄输⼊⾓度从0⾄360度，步长为pi/6th34=zeros(length(th2),2); %建⽴⼀个N⾏2列的零矩阵，第⼀列存放options=optimset('display','off'); %θ_3,第⼆列存放θ_3 for m=1:length(th2) %建⽴for循环，求解θ_3，θ_4th34(m,:)=fsolve('fourbarposition',[1 1],…%调⽤fsove函数求解关于θ_3，θ_4options,th2(m),L2,L3,L4,L1); %的⾮线性超越⽅程，结果保存在th34中endy=L2*sin(th2)+L3*sin(th34(:,1)'); %连杆3的D端点Y坐标值x=L2*cos(th2)+L3*cos(th34(:,1)'); %连杆3的D端点X坐标值xx=[L2*cos(th2)]; %连杆3的C端点X坐标值yy=[L2*sin(th2)]; %连杆3的C端点Y坐标值figure(1)plot([x;xx],[y;yy],'k',[0 L1],[0 0],…%绘制连杆3的⼏个位置点'k--^',x,y,'ko',xx,yy,'ks')title('连杆3的⼏个位置点')xlabel('⽔平⽅向')ylabel('垂直⽅向')axis equal %XY坐标均衡th2=[0:2/72:2]*pi; %重新细分曲柄输⼊⾓度θ_2，步长为5度th34=zeros(length(th2),2);options=optimset('display','off');for m=1:length(th2)th34(m,:)=fsolve('fourbarposition',[1 1],…options,th2(m),L2,L3,L4,L1);endfigure(2)plot(th2*180/pi,th34(:,1),th2*180/pi,th34(:,2)) %绘制连杆3的⾓位移关于曲柄2的⾓位移图plot(th2*180/pi,th34(:,1)*180/pi,…th2*180/pi,th34(:,2)*180/pi) %绘制摇杆4的⾓位移关于曲柄2的⾓位移图axis([0 360 0 170]) %确定XY边界值grid %图形加⽹格xlabel('主动件转⾓\theta_2(度)')ylabel('从动件⾓位移(度)')title('⾓位移线图')text(120,120,'摇杆4⾓位移')text(150,40,'连杆3⾓位移')w2=250; %设定曲柄⾓速度for i=1:length(th2)A=[-L3*sin(th34(i,1)) L4*sin(th34(i,2));…L3*cos(th34(i,1)) -L4*cos(th34(i,2))];B=[w2*L2*sin(th2(i)); -w2*L2*cos(th2(i))];w=inv(A)*B;w3(i)=w(1);w4(i)=w(2);endfigure(3)plot(th2*180/pi,w3,th2*180/pi,w4); %绘制⾓速度线图axis([0 360 -175 200])text(50,160,'摇杆4⾓速度(\omega_4)')text(220,130,'连杆3⾓速度(\omega_3)')gridxlabel('主动件转⾓\theta_2(度)')ylabel('从动件⾓速度(rad\cdot s^{-1})')title('⾓速度线图')for i=1:length(th2)C=[-L3*sin(th34(i,1)) L4*sin(th34(i,2));…L3*cos(th34(i,1)) -L4*cos(th34(i,2))];D=[w2^2*L2*cos(th2(i))+w3(i)^2*L3*cos(th34(i,1))-w4(i)^2*L4*cos(th34(i,2));... w2^2*L2*sin(th2(i))+w3(i)^2*L3*sin(th34(i,1))-w4(i)^2*L4*sin(th34(i,2))];a=inv(C)*D;a3(i)=a(1);a4(i)=a(2);endfigure(4)plot(th2*180/pi,a3,th2*180/pi,a4); %绘制⾓加速度线图axis([0 360 -70000 65000])text(50,50000,'摇杆4⾓加速度(\alpha_4)')text(220,12000,'连杆3⾓加速度(\alpha_3)')gridxlabel('从动件⾓加速度')ylabel('从动件⾓加速度(rad\cdot s^{-2})')title('⾓加速度线图')disp '曲柄转⾓连杆转⾓-摇杆转⾓-连杆⾓速度-摇杆⾓速度-连杆加速度-摇杆加速度' ydcs=[th2'*180/pi,th34(:,1)*180/pi,th34(:,2)*180/pi,w3',w4',a3',a4'];disp(ydcs)>> * * * * * * 平⾯四杆机构的运动分析* * * * * *曲柄转⾓连杆转⾓-摇杆转⾓-连杆⾓速度-摇杆⾓速度-连杆加速度-摇杆加速度1.0e+004 *0 0.0044 0.0097 -0.0125 -0.0125 -0.5478 4.84580.0005 0.0042 0.0094 -0.0126 -0.0107 0.2300 5.5630 0.0010 0.0039 0.0092 -0.0124 -0.0086 0.8946 6.0520 0.0015 0.0037 0.0091 -0.0119 -0.0065 1.4143 6.2982 0.0020 0.0034 0.0090 -0.0114 -0.0043 1.7801 6.3174 0.0025 0.0032 0.0089 -0.0107 -0.0021 2.0027 6.1467 0.0030 0.0030 0.0089 -0.0100 0.0000 2.1046 5.8339 0.0035 0.0028 0.0089 -0.0093 0.0020 2.1134 5.4272 0.0040 0.0026 0.0090 -0.0085 0.0038 2.0566 4.9687 0.0045 0.0025 0.0091 -0.0078 0.0054 1.9578 4.4918 0.0050 0.0023 0.0092 -0.0072 0.0069 1.8356 4.0198 0.0055 0.0022 0.0093 -0.0065 0.0082 1.7040 3.5680 0.0060 0.0021 0.0095 -0.0060 0.0094 1.5725 3.1450 0.0065 0.0019 0.0097 -0.0055 0.0104 1.4474 2.7545 0.0070 0.0018 0.0099 -0.0050 0.01131.33282.3968 0.0075 0.0017 0.0102 -0.0045 0.0121 1.2307 2.0702 0.0080 0.0017 0.0104 -0.0041 0.0128 1.1425 1.7716 0.0085 0.0016 0.0107 -0.0037 0.0134 1.0687 1.4971 0.0090 0.0015 0.0110 -0.0034 0.0138 1.0095 1.2426 0.0095 0.0014 0.0112 -0.0030 0.0142 0.9653 1.0035 0.0100 0.0014 0.0115 -0.0027 0.0145 0.9364 0.7752 0.0105 0.0013 0.0118 -0.0024 0.0148 0.9232 0.5530 0.0110 0.0013 0.0121 -0.0020 0.0149 0.9269 0.3319 0.0115 0.0013 0.0124 -0.0017 0.0150 0.9485 0.1069 0.0120 0.0012 0.0127 -0.0014 0.0150 0.9899 -0.1276 0.0125 0.0012 0.0130 -0.0010 0.0149 1.0530 -0.3773 0.0130 0.0012 0.0133 -0.0006 0.0147 1.1404 -0.6481 0.0135 0.0012 0.0136 -0.0002 0.0145 1.2544 -0.9455 0.0140 0.0012 0.0139 0.0002 0.0141 1.3967 -1.2743 0.0145 0.0012 0.0142 0.0008 0.0136 1.5677 -1.63680.0150 0.0012 0.0144 0.0013 0.0129 1.7648 -2.0314 0.0155 0.0012 0.0147 0.0020 0.0121 1.9807 -2.4495 0.0160 0.0013 0.0149 0.0027 0.0112 2.2018 -2.8735 0.0165 0.0013 0.0151 0.0035 0.0101 2.4071 -3.2754 0.0170 0.0014 0.0153 0.0044 0.0089 2.5697 -3.6186 0.0175 0.0015 0.0155 0.0053 0.0076 2.6616 -3.8650 0.0180 0.0016 0.0156 0.0063 0.0063 2.6609 -3.9849 0.0185 0.0018 0.0157 0.0072 0.0049 2.5591 -3.9674 0.0190 0.0019 0.0158 0.0080 0.0035 2.3638 -3.8244 0.0195 0.0021 0.0159 0.0088 0.0022 2.0959 -3.5866 0.0200 0.0023 0.0159 0.0095 0.0010 1.7823 -3.2931 0.0205 0.0025 0.0159 0.0100 -0.0001 1.4487 -2.9815 0.0210 0.0027 0.0159 0.0105 -0.0011 1.1152 -2.6809 0.0215 0.0029 0.0159 0.0108 -0.0020 0.7942 -2.4103 0.0220 0.0031 0.0158 0.0111 -0.0028 0.4916 -2.1794 0.0225 0.0033 0.0158 0.0112 -0.0035 0.2086 -1.9913 0.0230 0.0036 0.0157 0.0112 -0.0042 -0.0565 -1.8450 0.0235 0.0038 0.0156 0.0111 -0.0048 -0.3071 -1.7375 0.0240 0.0040 0.0155 0.0110 -0.0054 -0.5475 -1.6650 0.0245 0.0042 0.0154 0.0108 -0.0060 -0.7817 -1.6233 0.0250 0.0044 0.0153 0.0104 -0.0065 -1.0139 -1.6089 0.0255 0.0046 0.0151 0.0100 -0.0071 -1.2479 -1.6181 0.0260 0.0048 0.0150 0.0096 -0.0077 -1.4868 -1.6480 0.0265 0.0050 0.0148 0.0090 -0.0082 -1.7336 -1.6955 0.0270 0.0052 0.0146 0.0084 -0.0088 -1.9905 -1.7574 0.0275 0.0054 0.0145 0.0076 -0.0095 -2.2588 -1.8304 0.0280 0.0055 0.0143 0.0068 -0.0101 -2.5391 -1.9100 0.0285 0.0056 0.0141 0.0058 -0.0108 -2.8305 -1.9910 0.0290 0.0057 0.0138 0.0048 -0.0115 -3.1300 -2.06600.0295 0.0058 0.0136 0.0037 -0.0122 -3.4326 -2.1255 0.0300 0.0059 0.0133 0.0024 -0.0130 -3.7297 -2.1572 0.0305 0.0059 0.0131 0.0011 -0.0137 -4.0091 -2.1451 0.0310 0.0059 0.0128 -0.0004 -0.0145 -4.2538 -2.0696 0.0315 0.0059 0.0125 -0.0019 -0.0152 -4.4419 -1.9079 0.0320 0.0058 0.0122 -0.0035 -0.0158 -4.5473 -1.6352 0.0325 0.0058 0.0119 -0.0051 -0.0163 -4.5411 -1.2273 0.0330 0.0056 0.0115 -0.0066 -0.0166 -4.3954 -0.6661 0.0335 0.0055 0.0112 -0.0081 -0.0167 -4.0889 0.0551 0.0340 0.0053 0.0109 -0.0095 -0.0166 -3.6129 0.9243 0.0345 0.0051 0.0105 -0.0106 -0.0161 -2.9781 1.9058 0.0350 0.0049 0.0102 -0.0115 -0.0152 -2.2178 2.9395 0.0355 0.0047 0.0099 -0.0122 -0.0140 -1.3857 3.9473 0.0360 0.0044 0.0097 -0.0125 -0.0125 -0.5478 4.8458 图形输出：图2 连杆3的⼏个位置点图4 ⾓加速度线图图5 ⾓加速度线图。
游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄，连杆和 游梁后臂为三个活动杆所构成的四连结构。
1.1四连杆机构运动分析：l 1 cos 1 l 2 cos 2 = l 4 l 3 cos 3 l 1 sin ] l 2 sin 2 = l 3sin ;3 由此方程组可求得两个未知方位角 %, 3 o当要求解3时，应将2消去可得12 =1； l 「I ：「2I 3I 4COS 3「21*3 cos( 3「「"「Z hJ cos 1解得tan(1/2) =(B 一 •. A 2 B 2 -C 2)/(A-C) “an 瞪A = l 4 -l 1 cos 1其中：B = -l 1s in 1C A 2+B 2+l；-1；C =-⑷式中负号对应的四连杆机构的图形如图 2所示，在求得3之后，可利用（5）求复数矢量法： 为了对机构进行运动分析，先建立坐标系,封闭矢量方程式的复数矢量形式：l 1e i 1 l 2e i 2 l 3e i 3 l 4并将各构件表示为杆矢量 结构(1)应用欧拉公式d”=cos 「isinr 将⑴的实部、虚部分离，得213B图2由于初始状态i有个初始角度，定义为「0，因此，我们可以得到关于J「1°一t ,■是曲柄的角速度。
而通过图形3分析，我们得到OA的角度二。
2因此悬点E的位移公式为s =|0A M，速度v二ds=|OA|Z，加速度dt dt dv d2s d2B* =二即也A|贷图3已知附录4给出四连杆各段尺寸，前臂AO=4315mm，后臂BO=2495mm，连杆BD=3675mm，曲柄半径O'D=R=950mm，根据已知条件我们推出|OO'| |O'D||OB| |BD|违背了抽油系统的四连结构基本原则。
为了合理解释光杆悬点的运动规律，我们对四连结构进行简化，可采用简谐运动、曲柄滑块结构进行研究。
1.2简化为简谐运动时的悬点运动规律一般我们认为曲柄半径|O'|比连杆长度|BD|和游梁后臂|OA|小很多，以至于它与|BD|、|OA|的比值可以忽略。
平面连杆机构的运动分析和动力分析1.1 机构运动分析的任务、目的和方法曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最基本的由转动副组成的四杆机构，它可以用来实现转动和摆动之间运动形式的转换或传递动力。
对四杆机构进行运动分析的意义是：在机构尺寸参数已知的情况下，假定主动件（曲柄）做匀速转动，撇开力的作用，仅从运动几何关系上分析从动件（连杆、摇杆）的角位移、角速度、角加速度等运动参数的变化情况。
还可以根据机构闭环矢量方程计算从动件的位移偏差。
上述这些内容，无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械运动性能和动力性能提供必要的依据。
机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。
当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。
而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘制机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计。
1.2 机构的工作原理在平面四杆机构中，其具有曲柄的条件为：a.各杆的长度应满足杆长条件，即：最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。
b.组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆，且其最短杆为连架杆或机架（当最短杆为连架杆时，四杆机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则为双曲柄机构）。
第一组(2代一套)四杆机构L1=125.36mm,L2=73.4mm,L3=103.4mm,L4=103.52mm最短杆长度+最长杆长度(125.36+73.4) ≤其余两杆长度之和(103.4+103.52)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构第二组(2代二套)四杆机构L1=125.36mm,L2=50.1mm,L3=109.8mm,L4=72.85mm最短杆长度+最长杆长度(125.36+50.1) ≤其余两杆长度之和(109.8+72.85)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构第三组(3代)四杆机构L1=163.2mm,L2=61.6mm,L3=150mm,L4=90mm最短杆长度+最长杆长度(163.2+61.6) ≤其余两杆长度之和(150+90)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构在如下图1所示的曲柄摇杆机构中，构件AB为曲柄，则B点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置。
1.3 机构的数学模型的建立图1机构结构简图1.3.1建立机构的闭环矢量位置方程 在用矢量法建立机构的位置方程时，需将构件用矢量来表示，并作出机构的封闭矢量多边形。
如图1所示，先建立一直角坐标系。
设各构件的长度分别为L1 、L2 、L3 、L4 ，其方位角为、、、。
以各杆矢量组成一个封闭矢量多边形，即ABCDA 。
其个矢量之和必等于零。
即：式1式1为图1所示四杆机构的封闭矢量位置方程式。
对于一个特定的四杆机构，其各构件的长度和原动件2的运动规律，即 为已知，而=0，故由此矢量方程可求得未知方位角、。
角位移方程的分量形式为：式2闭环矢量方程分量形式对时间求一阶导数（角速度方程）为：式3其矩阵形式为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--2222224344334433cos sin cos cos sin sin θωθωωωθθθθL L L L L L 式4联立式3两公式可求得： 式5式6闭环矢量方程分量形式对时间求二阶导数（角加速度方程）矩阵形式为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+++-=⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛--424432332222222232334244sin sin sin cos cos cos 434cos 43cos 34sin 43sin 3θωθωθωθωθωθωααθθθθL L L L L L L L L L式7由式7可求得加速度：式8式9注：式1~式9中，Li(i=1,2,3,4）分别表示机架1、曲柄2、连杆3、摇杆4的长度； （i=1,2,3,4）是各杆与x 轴的正向夹角，逆时针为正，顺时针为负，单位为 rad; 是各杆的角速度，，单位为 rad/s;为各杆的角加速度，单位为。
1.3.2求解方法（1）求导中应用了下列公式：式10（2）在角位移方程分量形式（式2）中，由于假定机架为参考系，矢量1与x 轴重合， =0，则有非线性超越方程组：式11可以借助牛顿-辛普森数值解法或Matlab 自带的fsolve 函数求出连杆3的角位移和摇杆4的角位移。
（3）求解具有n 个未知量 （i=1,2,…,n ）的线性方程组：式12式中，系列矩阵是一个阶方阵：式13的逆矩阵为;常数项b是一个n维矢量：式14因此，线性方程组解的矢量为：式15式11是求解连杆3和摇杆4角速度和角加速度的依据。
2 平面连杆机构的动力学分析机构的动力分析，主要是在运动学分析的基础上，由已知工作阻力，求出运动副的约束反力和驱动力(或力矩)，为选择和设计轴承、零部件强度的计算及选择原动机提供理论依据。
本章以机构的组成原理为出发点，主要以应用最为广泛的平面连杆II级机构为分析对象，用复数向量推导出曲柄原动件、RRR杆组、RRP杆组、RPR杆组、PRP杆组和RPP杆组的动力学矩阵数学模型，并编制相应仿真M函数。
在Matlab／simulink仿真平台，可以搭建所有平面连杆II级机构的动力学仿真模型并进行动力学仿真。
2.1曲柄的动力学矩阵表达式曲柄AB复向量的模ri为常数,幅角θi为变量。
质心到转动副A的距离为rci，质量为mi，绕质心的转动惯量为Ji,作用于质心上的外力为Fxi和Fyi,外力矩为Mi, 曲柄与机架联接，转动副A的约束反力为Rxa和Rya,驱动力矩为M1.由理论力学可得：由运动学知识可推得：合并整理得2.2 RRR II级杆组动力学矩阵表达式如图所示，RRR II级杆组，分别以2个构件BC(长度为)和CD(长度为）为受力分析对象进行受力分析，其受力情况同曲柄，只是不受驱动力矩，则转动副B，C，D的约束反力推导如下。
构件BC受力分析得对构件CD受力分析得由运动学可推得代入、化简、合并写成矩阵为3基于MATLAB程序设计四连杆机构的解析法同样可以用MA TLAB 的计算工具来求值，并结合MATLAB 的可视化手段，把各点的计算值拟合成曲线，得到四连杆机构的运动仿真轨迹。
3.1 程序流程图4 栏杆机各机型的分析结果4.1 2代1机构尺寸参数各构件的尺寸为r1=73.4mm,r2=103.4mm,r3=103.52mm,r4=125.36mm ； 质心为rc1= mm ，rc2＝ mm ．rc3＝ mm 质量为m1＝ kg ，m2＝ kg ．m3＝ kg ；转动惯量为J1＝ kg •m2，J2＝ kg •m2，J3＝ kg •m2， 构件3的工作阻力矩M3＝ N •m ．顺时针方向， 其他构件所受外力和外力矩(弹簧拉力大小及位置) 构件1以等角速度5.326 rad ／s 逆时针方向回转 2代1型运动时间0.6s 曲柄角速度()tπθω*180/12=θ12为曲柄两极限点的转角范围1.352.21812-=θ=183.1 θ31为摇杆两极限点转角范围θ31=169.6412-79.2815=90.36图4-1 连杆3的空间位置点图4-2 连杆3和摇杆4的角位移曲线 图4-3 工作区间内连杆3和摇杆4的角位移曲线曲柄两极限点的转角范围1.352.21812-=θ=183.1 摇杆两极限点转角范围θ31=169.6412-79.2815=90.36主动件转角θ2(度)从动件角速度(r a d ⋅ s -1)图4-4 连杆3和摇杆4角速度曲线 图4-5 工作区间内连杆3和摇杆4角速度曲线 工作区间内摇杆角速度最大值:曲柄转角121度，摇杆转角126.6188，摇杆角速度3.9335 工作区间内摇杆角速度最小值:曲柄转角35度，摇杆转角79.2817，摇杆角速度-0.0196 角速度变化量：3.9335+0.0196=3.9531图3-6 连杆3和摇杆4角加速度曲线 图3-7工作区间内连杆3和摇杆4角加速度曲线 工作区间内摇杆角加速度最大值:曲柄转角35度，摇杆转角79.2817，摇杆角加速度49.5924 工作区间内摇杆角加速度最小值:曲柄转角181度，摇杆转角164.2275，摇杆角速度-22.8097 角速度变化量：49.5924+22.8097=72.40214.2 2代2机构尺寸参数各构件的尺寸为r1=50.1mm,r2=109.8mm,r3=72.85mm,r4=125.36mm ； 质心为rc1= mm ，rc2＝ mm ．rc3＝ mm 质量为m1＝ kg ，m2＝ kg ．m3＝ kg ；转动惯量为J1＝ kg •m2，J2＝ kg •m2，J3＝ kg •m2， 构件3的工作阻力矩M3＝ N •m ．顺时针方向， 其他构件所受外力和外力矩(弹簧拉力大小及位置) 构件1以等角速度3.38594 rad ／s 逆时针方向回转 2代2型运动时间0.9s 曲柄角速度()tπθω*180/12=θ12为曲柄两极限点的转角范围4.2620112-=θ=174.6 θ31为摇杆两极限点转角范围θ31=162.9068-75.5916=87.3152 下表为曲柄转动一周,各参数变化量,角度间隔5度图4-21 连杆3的空间位置点图4-22 连杆3和摇杆4角位移曲线 图4-23 工作区间内连杆3和摇杆4角位移曲线曲柄两极限点的转角范围4.2620112-=θ=174.6摇杆两极限点转角范围θ31=162.9068-75.5916=87.3152图4-24 连杆3和摇杆4角速度曲线图4-25 工作区间内连杆3和摇杆4角速度曲线工作区间内摇杆角速度最大值:曲柄转角116度，摇杆转角122.1706，摇杆角速度2.4237工作区间内摇杆角速度最小值:曲柄转角26度，摇杆转角75.5927，摇杆角速度-0.0147角速度变化量：2.4237 +0.0147=2.4384图4-26 连杆3和摇杆4角加速度曲线图4-27 工作区间内连杆3和摇杆4角加速度曲线工作区间内摇杆角加速度最大值:曲柄转角26度，摇杆转角75.5927，摇杆角加速度15.1795工作区间内摇杆角加速度最小值:曲柄转角181度，摇杆转角160.3728，摇杆角速度-10.0923角加速度变化量：15.1795+10.0923=25.27184.3 3代机构尺寸参数各构件的尺寸为r1=61.6mm,r2=150mm,r3=90mm,r4=163.2mm ； 质心为rc1= mm ，rc2＝ mm ．rc3＝ mm 质量为m1＝ kg ，m2＝ kg ．m3＝ kg ；转动惯量为J1＝ kg •m2，J2＝ kg •m2，J3＝ kg •m2， 构件3的工作阻力矩M3＝ N •m ．顺时针方向， 其他构件所受外力和外力矩(弹簧拉力大小及位置) 构件1曲柄以等角速度逆时针方向回转 3曲柄角速度()tπθω*180/12=θ12为曲柄两极限点的转角范围6.236.20312-=θ=180 θ31为摇杆两极限点转角范围θ31=156.4020-70.0143=86.3877连杆3的几个位置点水平方向(m)垂直方向(m )图4-31 连杆3的空间位置点图4-32 连杆与摇杆的角位移曲线(0.6s) 图4-33 工作区间内连杆与摇杆的角位移曲线(0.6s)曲柄两极限点的转角范围2520512-=θ=180摇杆两极限点转角范围θ31=156.3986-70.0381=86.3605主动件转角θ2(度)从动件角速度(r a d ⋅ s -1)角速度线图主动件转角θ2(度)从动件角速度(r a d ⋅ s )角速度线图图4-34 连杆与摇杆的角速度曲线(0.6s) 图4-35 工作区间内连杆与摇杆的角速度曲线(0.6s)工作区间内摇杆角速度最大值:曲柄转角109度，摇杆转角113.0777，摇杆角速度3.6366 工作区间内摇杆角速度最小值:曲柄转角205度，摇杆转角156.3986，摇杆角速度-0.0313 角速度变化量：3.6366 +0.0469=3.68352从动件角加速度(r a d ⋅ s -2)从动件角加速度从动件角加速度(r a d ⋅ s -2)图4-36 连杆与摇杆的角加速度曲线(0.6s) 图4-37工作区间内连杆与摇杆的角加速度曲线(0.6s)工作区间内摇杆角加速度最大值:曲柄转角25度，摇杆转角70.0381，摇杆角加速度35.4232 工作区间内摇杆角加速度最小值:曲柄转角182度，摇杆转角153.7688，摇杆角速度-19.4765 角加速度变化量：35.4232+19.4765=54.8997主动件转角θ2(度)从动件角速度(r a d ⋅ s -1)角速度线图图4-38 工作区间内连杆与摇杆的角速度曲线(0.9s)工作区间内摇杆角速度最大值:曲柄转角109度，摇杆转角113.0777，摇杆角速度2.4244 工作区间内摇杆角速度最小值:曲柄转角205度，摇杆转角156.3986，摇杆角速度-0.0313 角速度变化量：2.4244 +0.0313=2.4557)从动件角加速度从动件角加速度(r a d ⋅ s -2)角加速度线图图4-39 工作区间内连杆与摇杆的角加速度曲线(0.9s)工作区间内摇杆角加速度最大值:曲柄转角25度，摇杆转角70.0381，摇杆角加速度15.7436 工作区间内摇杆角加速度最小值:曲柄转角182度，摇杆转角153.7688，摇杆角速度-8.6562 角加速度变化量：15.7436+8.6562=24.3998下表为3代栏杆机曲柄转动20-210度,各参数变化量,角度间隔1度(运动时间0.9s)3代型栏杆机(运动时间1.3S)运动分析图4-40 工作区间内连杆与摇杆的角速度曲线(1.3s)工作区间内摇杆角速度最大值:曲柄转角109度，摇杆转角113.0777，摇杆角速度1.6784工作区间内摇杆角速度最小值:曲柄转角205度，摇杆转角156.3986，摇杆角速度-0.0216角速度变化量：1.6784 +0.0216=1.7图4-41 工作区间内连杆与摇杆的角加速度曲线(1.3s)工作区间内摇杆角加速度最大值:曲柄转角25度，摇杆转角70.0381，摇杆角加速度7.5458工作区间内摇杆角加速度最小值:曲柄转角182度，摇杆转角153.7688，摇杆角速度-4.1488角加速度变化量：7.5458+4.1488=11.6946下表为3代栏杆机曲柄转动20-210度,各参数变化量,角度间隔1度(运动时间0.9s)。
