动力学系统设计运动机构设计部分报告书专业年级：机械设计制造及其自动化2007级小组成员：吴关生、马俊睿、李帝达对应学号：07601253、07601193、06601109 指导老师：程西云教授2010年6月1日目录设计要求： (3)分析： (3)详细设计： (4)程序编写： (6)运行结果： (9)总结： (13)设计要求：设计惯性筛，画出机构运动简图，惯性筛示意图如下：设计要求：构件1即曲柄长Lab长度小于90mm，筛体长度不超过1000mm, 宽度不超过600mm，高度不超过700mm, 筛分过程中，筛体前部（D点）、中部、后部（E点）三点加速度度大于5m/s2。
电机转速：1470rpm.编写计算机程序，画出惯性筛机构运动简图，设计筛体结构，给出筛体前部（D点）、中部、后部（E点）三点加速度曲线。
分析：由于振动筛的结构比较复杂，为方便运动求解，四连杆部分先确定选用平行四边形结构，这样杆7（包括整个三角形筛体）只有平动，没有转动，其上每一点的角速度，角加速度都相同，使求解方便。
只要给定全部杆的长度尺寸，几个重要绞点的位置坐标，则可以列位置方程，可以看出只有sita1，sita2，sita4是未知的变量，以sita1为自变量取值，只需要两条位置方程，很容易求得sita2和sita4的相应值，进而求出筛体上各点的角加速度。
根据设计要求中，曲柄长L1长度小于90mm，筛体长度不超过1000mm,高度不超过700mm,可以先确定l1长度，F，G点的大致位置坐标。
然后列出振动筛机构的位置方程，求导得出角速度方程，再求导，得出角加速度方程，最后设计程序，用matlab求解，调试，得出最终方案。
详细设计：先列出位置方程，求解出角速度方程，角加速度方程，编制程序，再输入数据调试。
为符合振动筛长度不超过1000mm, 宽度不超过600mm，高度不超过700mm,先大致设计了一个比较合理的杆长，如下：杆L1=60mm 杆L2=600mm 杆L3=L5=300mm 杆L6=L4=400mm 杆L7=GF=500mm先假设sita5=15度，由上面假设的杆长，可以求解出sita3=arccos（L7/L4/2）-15=18.557度画出振动筛的结构简图，如下：建立如图坐标系，G点的位置设为（Xg，Yg），则有如下的位置方程：Xg=L1*cosθ1+L2*cosθ2+L3*cosθ3-L4*sinθ4; （1）Yg=L1*sinθ1+L2*sinθ2+L3*sinθ3+L4*cosθ4; （2）其中由已知假设可解得：L3*cosθ3=0.28440 L3*sinθ3=0.09547对（1），（2）式求导得角速度方程：-L2*sin θ2*w2-L4*cos θ4*w4=L1*sin θ1*w1; （3） L2cos θ2*w2-L4*sin θ4*w4=- L1*cos θ1*w1; （4）对（3），（4）式求导得角加速度方程：-L2*a2*sin θ2-L2*22w *cos θ2-L4*a4*cos θ4+L4*24w *sin θ4 =L1*21w *cos θ1; (5) L2*a2*cos θ2-L2*22w *sin θ2-L4*a4*sin θ4-L4*24w *cos θ4=L1*21w *sin θ1; (6).程序编写根据以上的方程，编制程序如下：主文件：%%%矩阵法对振动筛机构进行运动学分析%%%2010年5月30日clear all;clc;global l00 l0 l1 l2 l3 l4 th1 w1l1= （待定）;l2= （待定）;l3=（待定）;l4=（待定）;l0=（待定）;l00= （待定）;w1=（待定）;i=0;th0=[0,0];for th1=0:0.05:2*pi%%求该时刻点的角位移th24=fsolve('Position',th0);th2=th24(1);th4=th24(2);%%求该时刻点的角速度A=[-l2*sin(th2) -l4*cos(th4);l2*cos(th2) -l4*sin(th4)];B=[l1*sin(th1);-l1*cos(th1)];w24=inv(A)*(w1*B);w2=w24(1);w4=w24(2);%%求该时刻点的角加速度Adot=[-w2*l2*cos(th2) w4*l4*sin(th4);-w2*l2*sin(th2) -w4*l4*cos(th4)];Bdot=[w1*l1*cos(th1);w1*l1*sin(th1)];a24=inv(A)*(-Adot*w24+w1*Bdot);a2=a24(1);a4=a24(2);%%求该时刻点的加速度Ad=[(l2*w2*w2).^2;(l4*w4*w4).^2];Bd=[l2*l2*a2*a2;l4*l4*a4*a4];ad24=((Ad+Bd).^0.5)*abs(a4)./a4;%%将结构存放到一个数组中i=i+1;th(i,:)=th24;w(i,:)=w24';a(i,:)=a24';ad(i,:)=ad24';%%th0=th24;endth1=0:0.05:2*pi;plot(th1,w(:,2))xlabel('sita1(rad）')ylabel('w4（rad/s)')title('杆4的角速度')grid on;figure(2)plot(th1,a(:,2))xlabel('sita1(rad）')ylabel('a4（rad/s2)')title('杆4的角加速度')grid on;figure(3)plot(th1,ad(:,2))xlabel('sita1(rad）')ylabel('a7（m/s2)')title('杆7（筛体）的加速度')grid on;%%以下开始制作动画演示figure(4);xb=l1*cos(th1);yb=l1*sin(th1);xc=0.8+l4*sin(th( :,2))-0.28440;yc=0.55-l4*cos(th( :,2))-0.09547;xd=0.8+l4*sin(th( :,2));yd=0.55-l4*cos(th( :,2));xe=0.3170+l4*sin(th( :,2));ye=0.6794-l4*cos(th( :,2));axis([-0.06,1.0,-0.06,0.7])%%画初始位置gan1=line([0,xb(1)],[0,yb(1)],'linewidth',3,'color','b','erasemode','xor');gan2=line([xb(1),xc(1)],[yb(1),yc(1)],'linewidth',3,'color','r','erasemode','xor'); gan3=line([xc(1),xd(1)],[yc(1),yd(1)],'linewidth',3,'color','g','erasemode','xor'); gan4=line([xd(1),0.8],[yd(1),0.55],'linewidth',5,'color','k','erasemode','xor');gan5=line([xc(1),xe(1)],[yc(1),ye(1)],'linewidth',3,'color','g','erasemode','xor'); gan6=line([xe(1),0.3170],[ye(1),0.6794],'linewidth',3,'color','k','erasemode','xor'); gan7=line([xd(1),xe(1)],[yd(1),ye(1)],'linewidth',3,'color','g','erasemode','xor'); %%开始动画for i=1:length(th1)pause(0.2);set(gan1,'XData',[0,xb(i)],'YData',[0,yb(i)]);set(gan2,'XData',[xb(i),xc(i)],'YData',[yb(i),yc(i)]);set(gan3,'XData',[xc(i),xd(i)],'YData',[yc(i),yd(i)]);set(gan4,'XData',[xd(i),0.8],'YData',[yd(i),0.55]);set(gan5,'XData',[xc(i),xe(i)],'YData',[yc(i),ye(i)]);set(gan6,'XData',[xe(i),0.3170],'YData',[ye(i),0.6794]);set(gan7,'XData',[xd(i),xe(i)],'YData',[yd(i),ye(i)]);drawnow;end调用文件（求解位置方程组）：%%%矩阵法对铰链四杆机构进行运动学分析,子函数用于求解角位移function f=Position(x)global l1 l2 l3 l4 th1 w1f=[l2*cos(x(1))+0.28440-l4*sin(x(2))+l1*cos(th1)-0.8;l2*sin(x(1))+0.09547+l4*cos(x(2))+l1*sin(th1)-0.55];.运行结果根据反复调试，得出最终方案：l1=0.06; l2=0.6; l3=l5=0.3; l4=l6=0.4; l7=0.5；Xg=l0=0.8; Yg=l00=0.55; Xf=0.3170 Yf=0.6794 (长度单位均为m)sita5=15度宽度l8=0.5 w1=3.5*pi rad/s;其运行结果：.总结在本次动力学系统设计中的机构设计中，我们发现以下一些特性：1、在机构图中杆L1的长度对DE杆加速度的影响很大。