哈工大机械原理大作业1
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机械原理课程设计
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p
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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
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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：lAB=200mm ，lBC=500mm ，lCD=800mm ,xF=400mm ，xD=350mm ，yD=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,y
3、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=lAB×cosφ B yB=lAB×sinφ
（2）如图3所示，已知B，D两点坐标分别为（xB,yB）（xD,yD）和 lBC lCD
（x−xB）+(y−yB)2=lBC2
利用方程组 可以求解出C点坐标 222(x−xD)+(y−yD)=lCD
（3）如图4所示，已知C点坐标、xF 、xD 、yD
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 lEF
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 2
sn+h−sn−h s−2sn+sn−han=n+hvn=
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
#include
#define pi 3.[***********]46
//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
#include #include
#define pi 3.[***********]46 //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
//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
Vf[i]=(Yf[i+1]-Yf[i-1])/(2*t); }
//用定义求加速度 for (i=1;i
Af[i]=(Yf[i+1]-2*Yf[i]+Yf[i-1])/pow(t,2); }
//输出语句
for (i=1;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
−s（mm）） 点F的位移线图如图5所示。（φ ° −v（m/s）） 点F的速度线图如图6所示。（φ ° −a（m/s2）） 点F的加速度线图如图7所示。（φ °
6.2程序计算结果