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
机械原理大作业一
课程名称：连杆机构分析
院系：机电工程学院
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
设计时间：
一、运动分析题目
如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=180mm，β=130°，BC=290mm，CD=300mm，e=65mm，AD=150mm,DE=180mm,EF=500mm，构件1的角速度为ω1=10rad/s，试求构件5上点F的位移，速度和加速度，并对计算结果进行分析。
二、机构杆组划分
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RRP（杆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RRP，如图所示。
三、各基本杆组的运动分析数学模型
根据一级杆组AB求出B点的坐标，再根据二级杆组RRR求出E点的轨迹，最后根据三级杆组公式求出F点的位移、速度和加速度
四、建立坐标系
建立以点A为原点的固定平面直角系
五、计算编程
t=[0:0.01:pi./5]; %时间步长为0.01，周期为2π/10=π/5 xb=180.*cos(10.*t); %B点的横纵坐标
yb=180.*sin(10.*t);
a0=580.*(150-xb); %RRR杆组求解BC与x轴正向夹角所用参数b0=580.*(-yb);
c0=290^2+(150-xb).^2+(-yb).^2-300^2;
w1=2.*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^0.5)./(a0+c0)); %BC与x轴正向夹角
xc=xb+290.*cos(w1); %C点横纵坐标
yc=yb+290.*sin(w1);
w2=atan(yc./(xc-150)); %CD与x轴正向夹角X
Y
xe=150+180.*cos(w2-(130*pi)/180); %E点坐标
ye=180.*sin(w2-(130*pi)/180);
w3=asin((65-ye)./500); %EF与x轴正向夹角
xf=xe+500.*cos(w3);
yf=65;
vf=diff(xf); %对xf求导得到速度af=diff(vf); %对vf求导得到加速度plot(t,xf); %输出xf与时间的图像
若要输出速度或者加速度图像只需要把最后一条程序改为如下两条：
plot(t,vf);
plot(t,af);
六、计算结果
1、位移、速度、加速度的图像
点F的位移线图如图所示。
点F的速度线图如图所示。
点F的加速度线图如图所示。
错误！未找到引用源。
2、程序计算结果
序号角度位移（mm）速度（m/s）加速度
（m/s2）
序
号
角度位移（mm）速度
（m/s）
加速度
（m/s2）
1 0.0000 478.521
2 -15.1920 21.8530 32 177.6169 468.7692 -1.7471 0.3703
2 5.7296 463.3292 6.6610 5.1611 3
3 183.3465 467.0221 -1.3768 0.3435
3 11.4592 469.9902 11.8221 1.034
4 34 189.0761 465.6454 -1.0333 0.3182
4 17.1887 481.8122 12.8564 0.4040 3
5 194.8057 464.6121 -0.7150 0.2947
5 22.9183 494.6687 13.2604 0.3948 3
6 200.5352 463.8971 -0.4203 0.2731
6 28.6479 507.9291 13.6553 0.4532 3
7 206.264
8 463.4768 -0.1473 0.2536
7 34.3775 521.5843 14.1085 0.4820 38 211.9944 463.3295 0.1063 0.2363
8 40.1070 535.6928 14.5905 0.4705 39 217.7240 463.4358 0.3426 0.2215
9 45.8366 550.2833 15.0610 0.4233 40 223.4535 463.7784 0.5641 0.2094
10 51.5662 565.3443 15.4843 0.3473 41 229.1831 464.3426 0.7735 0.2000
11 57.2958 580.8286 15.8316 0.2486 42 234.9127 465.1161 0.9735 0.1938
12 63.0254 596.6601 16.0802 0.1333 43 240.6423 466.0896 1.1674 0.1911
13 68.7549 612.7403 16.2135 0.0065 44 246.3719 467.2570 1.3585 0.1924
14 74.4845 628.9538 16.2200 -0.1265 45 252.1014 468.6155 1.5509 0.1984
15 80.2141 645.1738 16.0934 -0.2611 46 257.8310 470.1664 1.7493 0.2100
16 85.9437 661.2672 15.8324 -0.3929 47 263.5606 471.9157 1.9593 0.2289
17 91.6732 677.0996 15.4395 -0.5180 48 269.2902 473.8750 2.1882 0.2571
18 97.4028 692.5390 14.9215 -0.6332 49 275.0197 476.0633 2.4453 0.2979
19 103.1324 707.4605 14.2882 -0.7359 50 280.7493 478.5086 2.7432 0.3566
20 108.8620 721.7487 13.5523 -0.8240 51 286.4789 481.2518 3.0998 0.4412
21 114.5916 735.3010 12.7283 -254.6745 52 292.2085 484.3516 3.5410 0.5652
22 120.3211 748.0293 -241.9462 235.5080 53 297.9381 487.8926 4.1063 0.7515
23 126.0507 506.0832 -6.4381 0.6457 54 303.6676 491.9989 4.8578 1.0408
24 131.7803 499.6450 -5.7924 0.6151 55 309.3972 496.8567 5.8986 1.5099
25 137.5099 493.8526 -5.1773 0.5839 56 315.1268 502.7553 7.4085 2.3116
26 143.2394 488.6752 -4.5935 0.5522 57 320.8564 510.1638 9.7201 3.7711
27 148.9690 484.0818 -4.0412 0.5205 58 326.5859 519.8840 13.4912 6.6213
28 154.6986 480.0406 -3.5207 0.4891 59 332.3155 533.3751 20.1125 12.5266
29 160.4282 476.5199 -3.0316 0.4581 60 338.0451 553.4876 32.6391 24.2424
30 166.1578 473.4883 -2.5735 0.4279 61 343.7747 586.1267 56.8816 34.8344
31 171.8873 470.9148 -2.1456 0.3985
七、计算结果分析
首先可以看出，在120度与212度左右滑块分别到达远端和近端，在远端时，发现推程速度变化较为平缓，但是在回程时突然速度会变大许多，将会产生较大的动量，在近端时速度变化也较平稳。
对于加速度，在滑块运动方向改变时会产生较大的加速度，由牛顿第二定律此时会产生较大的惯性力。