一、 设计小组人员构成
解析组 程序组 杨欣兴 胥婷婷 陈杨 廖恒 丁玉平 唐容 杨涛 马伟 韦淦元 杨黄玺 苟伟维 李逊 二、 设计任务
1、机构结构分析 2、机构运动分析
建立数学模型，解析法进行运动分析； 程序编写； 上机调试程序；
位移、速度和加速度运动曲线图与分析；
三、 设计参数
长度l1（mm） 125
L3（mm） 600
L4（mm） 150 其他参数 L6（mm） 275 L6’（mm） 575 原动件1参数 方位角θ1（度0） 0-360 角速度ω1（rad/s） 1 四、 设计分工
姓名 马伟 陈杨 廖恒 丁玉平 杨欣兴 胥婷婷 唐容 杨涛 韦淦元 杨黄玺 苟伟维 李逊 年级\\专业\\班级 3 4 4 4 4 4 4 4 8 3 8 8 学号 3125 3127 3125 3123 3124 3126 3125 3123 3129 3124 联系方式 设计内容 程序分析 60o 300 120 180 240 0 角度汇总 其他 其他 其他 其他
五、 设计内容
如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形ABCA及CDEGC，由此可得:
′⃑⃑⃑ 𝑠⃑⃑ ⃑⃑⃑ ⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑ 𝑙⃑ ⃑⃑ , 𝑙6+𝑙3=⃑33+𝑙4=𝑙6+𝑆𝐸
投影方程式为:
𝑠3 cos𝜃3=𝑙1 cos𝜃1 𝑠3sin𝜃3=𝑙6+𝑙1sin𝜃1 𝑙3cos𝜃3+𝑙4cos𝜃4−𝑠𝐸=0
′
𝑙3sin𝜃3+𝑙4sin𝜃4=𝑙6
有以上各式即可求得𝑠3 、𝜃3 、𝜃4 四个运动那个变量，二滑块2的方位角𝜃2=𝜃3。然后，分别将上式对时间去一次、二次导数，并写成矩阵形式，即得以下速度和加速度方程式： cos𝜃3−𝑠3sin𝜃3
sin𝜃3s3cos𝜃3[
0 −𝑙3sin𝜃30𝑙3cos𝜃3cos𝜃3−𝑠3sin𝜃3sin𝜃3s3cos𝜃3 [
0 −𝑙3sin𝜃30𝑙3cos𝜃3
0 0𝑠3−𝑙1sin𝜃1
0 0𝜔
] [3]=ω1[𝑙1cos𝜃1]
−𝑙4sin𝜃4−1𝜔40
𝑣𝐸0𝑙4cos𝜃40
0 0𝑠30 0𝛼
] [𝛼3] =
−𝑙4sin𝜃4−14
𝛼𝐸𝑙4cos𝜃40
0 0𝑠30 0𝜔
] [𝜔3]
−𝑙4𝜔4cos𝜃4 04
𝑣𝐸−𝑙4𝜔4sin𝜃4 0
−𝜔3sin𝜃3 −𝑠3sin𝜃3−𝑠3𝜔3sin𝜃3
𝜔cos𝜃3 𝑠3cos𝜃3−𝑠3𝜔3sin𝜃3
- [3
0 −𝑙3𝜔3cos𝜃30 −𝑙3𝜔3sin𝜃3−𝑙1𝜔1cos𝜃1−𝑙𝜔sin𝜃1
+ 𝜔1[11]
00而𝜔2=𝜔3 、𝛼2=𝛼3 。
根据以上各式，将已知参数带入，编写程序，利用计算机辅助计算，求得的数值列于下表。并根据数值做出机构运动的位置线图、速度线图、家速度线图。 六、结论
A、计算数据
𝜃1 𝜃3 𝜃4 𝑠𝐸 𝜔3 𝜔4 𝑣𝐸 𝛼3 𝛼4 𝛼𝐸 0 65.5560 168.9382 0.1011 0.1712 0.2888 -0.1018 0.2477 0.2927 -0.1387
10.0000 67.4668 172.0273 0.0814 0.2093 0.3239 -0.1227 0.1908 0.1172 -0.1026 20.0000 69.7125 175.3266 0.0585 0.2386 0.3320 -0.1383 0.1472 -0.0185 -0.0780 30.0000 72.2163 178.5980 0.0333 0.2612 0.3192 -0.1504 0.1132 -0.1241 -0.0614 40.0000 74.9188 181.6560 0.0062 0.2785 0.2900 -0.1601 0.0861 -0.2076 -0.0503 50.0000 77.7722 184.3541 -0.0225 0.2915 0.2477 -0.1681 0.0640 -0.2742 -0.0423 60.0000 80.7379 186.5757 -0.0524 0.3010 0.1951 -0.1749 0.0454 -0.3264 -0.0355 70.0000 83.7830 188.2297 -0.0835 0.3075 0.1346 -0.1805 0.0290 -0.3646 -0.0286 80.0000 86.8791 189.2495 -0.1154 0.3113 0.0687 -0.1848 0.0142 -0.3882 -0.0203 90.0000 90.0000 189.5941 -0.1479 0.3125 0.0000 -0.1875 0 -0.3962 -0.0099 100.0000 93.1209 189.2495 -0.1807 0.3113 -0.0687 -0.1881 -0.0142 -0.3882 0.0030 110.0000 96.2170 188.2297 -0.2134 0.3075 -0.1346 -0.1863 -0.0290 -0.3646 0.0183 120.0000 99.2621 186.5757 -0.2456 0.3010 -0.1951 -0.1816 -0.0454 -0.3264 0.0357 130.0000 102.2278 184.3541 -0.2766 0.2915 -0.2477 -0.1738 -0.0640 -0.2742 0.0544 140.0000 105.0812 181.6560 -0.3061 0.2785 -0.2900 -0.1626 -0.0861 -0.2076 0.0737 150.0000 107.7837 178.5980 -0.3332 0.2612 -0.3192 -0.1481 -0.1132 -0.1241 0.0929 160.0000 110.2875 175.3266 -0.3575 0.2386 -0.3320 -0.1302 -0.1472 -0.0185 0.1114 170.0000 112.5332 172.0273 -0.3785 0.2093 -0.3239 -0.1092 -0.1908 0.1172 0.1289 180.0000 114.4440 168.9382 -0.3955 0.1712 -0.2888 -0.0852 -0.2477 0.2927 0.1464 190.0000 115.9198 166.3668 -0.4080 0.1217 -0.2190 -0.0580 -0.3229 0.5144 0.1669 200.0000 116.8285 164.6992 -0.4155 0.0571 -0.1069 -0.0263 -0.4224 0.7754 0.1980 210.0000 116.9955 164.3854 -0.4168 -0.0275 0.0518 0.0126 -0.5522 1.0375 0.2539 220.0000 116.1941 165.8703 -0.4103 -0.1375 0.2504 0.0649 -0.7135 1.2133 0.3538 230.0000 114.1449 169.4393 -0.3929 -0.2775 0.4619 0.1392 -0.8905 1.1564 0.5061 240.0000 110.5470 174.9633 -0.3600 -0.4461 0.6286 0.2423 -1.0255 0.6624 0.6684 250.0000 105.1832 181.5495 -0.3071 -0.6259 0.6559 0.3651 -0.9935 -0.4598 0.6995 260.0000 98.1324 187.2640 -0.2337 -0.7742 0.4416 0.4682 -0.6461 -1.9991 0.4257 270.0000 90.0000 189.5941 -0.1479 -0.8333 -0.0000 0.5000 -0.0000 -2.8172 -0.0704 280.0000 81.8676 187.2640 -0.0639 -0.7742 -0.4416 0.4515 0.6461 -1.9991 -0.4435 290.0000 74.8168 181.5495 0.0072 -0.6259 -0.6559 0.3598 0.9935 -0.4598 -0.5742 300.0000 69.4530 174.9633 0.0612 -0.4461 -0.6286 0.2589 1.0255 0.6624 -0.5677 310.0000 65.8551 169.4393 0.0980 -0.2775 -0.4619 0.1646 0.8905 1.1564 -0.5068 320.0000 63.8059 165.8703 0.1194 -0.1375 -0.2504 0.0832 0.7135 1.2133 -0.4244 330.0000 63.0045 164.3854 0.1279 -0.0275 -0.0518 0.0168 0.5522 1.0375 -0.3369 340.0000 63.1715 164.6992 0.1261 0.0571 0.1069 -0.0348 0.4224 0.7754 -0.2561 350.0000 64.0802 166.3668 0.1165 0.1217 0.2190 -0.0734 0.3229 0.5144 -0.1893 360.0000 65.5560 168.9382 0.1011 0.1712 0.2888 -0.1018 0.2477 0.2927 -0.1387
B、运动线图
C、Matlab程序源代码
>> w1=1;l1=0.125;l3=0.6;l6=0.275;l61=0.575;l4=0.15;
for m=1:3601
o1(m)=pi*(m-1)/1800;o31(m)=atan((l6+l1*sin(o1(m)))/(l1*cos(o1(m)))); if o31(m)>=0 o3(m)=o31(m);
else o3(m)=pi+o31(m); end;
s3(m)=(l1*cos(o1(m)))/cos(o3(m));o4(m)=pi-asin((l61-l3*sin(o3(m)))/l4); se(m)=l3*cos(o3(m))+l4*cos(o4(m)); if o1(m)==pi/2
o3(m)=pi/2; s3(m)=l1+l6; end
if o1(m)==3*pi/2
o3(m)=pi/2; s3(m)=l6-l1; end
A1=[cos(o3(m)),-s3(m)*sin(o3(m)),0,0;sin(o3(m)),s3(m)*cos(o3(m)),0,0;0,-l3*sin(o3(m)),-l4*sin(o4(m)),-1;0,l3*cos(o3(m)),l4*cos(o4(m)),0];
B1=w1*[-l1*sin(o1(m));l1*cos(o1(m));0;0];D1=A1\\B1;E1(:,m)=D1;ds(m)=D1(1);w3(m)=D1(2);w4(m)=D1(3);ve(m)=D1(4);
A2=[cos(o3(m)),-s3(m)*sin(o3(m)),0,0;sin(o3(m)),s3(m)*cos(o3(m)),0,0;0,-l3*sin(o3(m)),-l4*sin(o4(m)),-1;0,l3*cos(o3(m)),l4*cos(o4(m)),0];
B2=-[-w3(m)*sin(o3(m)),(-ds(m)*sin(o3(m))-s3(m)*w3(m)*cos(o3(m))),0,0;w3(m)*cos(o3(m)),(ds(m)*cos(o3(m))-s3(m)*w3(m)*sin(o3(m))),0,0;0,-l3*w3(m)*cos(o3(m)),-l4*w4(m)*cos(o4(m)),0;0,-l3*w3(m)*sin(o3(m)),-l4*w4(m)*sin(o4(m)),0]*[ds(m);w3(m);w4(m);ve(m)];
C2=w1*[-l1*w1*cos(o1(m));-l1*w1*sin(o1(m));0;0];B=B2+C2;D2=A2\\B;E2(:,m)=D2;dds(m)=D2(1);a3(m)=D2(2);a4(m)=D2(3);ae(m)=D2(4); end;
o11=o1*180/pi;y=[o3*180/pi;o4*180/pi];w=[w3;w4];a=[a3;a4];figure; subplot(221);h1=plotyy(o11,y,o11, se); axis equal; title('位置线图');
xlabel('\\it\heta1');ylabel('\\it\heta3,\heta4,Se'); text(315,215,'SE'); text(180,180,'θ4'); text(70,105,'θ3');
subplot(222);h2=plotyy(o11,w,o11,ve); title('速度线图'); text(300,0.62,'VE'); text(165,0.35,'ω3'); text(90,0.1,'ω4');
xlabel('\\it\heta1');ylabel('\\it\\omega3,\\omega4,Ve'); subplot(212);h3=plotyy(o11,a,o11,ae); title('加速度线图'); text(185,-0.5,'α3'); text(100,-0.3,'α4'); text(100,0.7,'αE');
xlabel('\\it\heta1');ylabel('\\it\\alpha3,\\alpha4,\\alphaE');
F=[o11;o3./pi*180;o4./pi*180;se;w3;w4;ve;a3;a4;ae]';G=F(1:100:3601,:)
六、 设计小结
心得体会：通过这次课程设计我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。对平面连杆机构有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了基础。而且，这次课程设计过程中，与同学激烈讨论，团结合作，最终较好的完成了任务，达到了预期的目的。大家都受益匪浅，也对这次经历难以忘怀，加深了小组内同学的交流。
通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及内部各传动机构运动分析有了初步详细精确的了解，这都将为我以后参加工作实践有了很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。同时也使我们认识到学好计算机及计算机语言是非常重要的。许多分析计算都不能只靠人工来完成，在网络、信息发达的快节奏社会中，效率就是生命，为了更好更快的完成任务，就一定要会使用计算机等辅助工具。这对以后的工作十分有帮助。
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