牛头刨床机构运动分析.doc

牛头刨床机构运动分析.doc牛头刨床机构运动分析
牛头刨床机构运动分析
牛头刨床机构运动分析
高 等 机 构 学
题 目 : 牛头刨床机构运动分析
院系名称： 机械与动力学院
专业班级： 机械工程
学生姓名： 学 号：
学生姓名： 学 号：
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指导教师：
2015 年12 月17日
牛头刨床机构运动分析
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牛头刨床机构运动分析
目 录
一 问题描述 . ................................................
二 运动分析 . ................................................
矢量法构建机构独立位置方程 ..............................
机构速度分析 ............................................
机构加速度分析 ..........................................
机构运动线图绘制 ........................................
三 总结 . ....................................................
附录一： Matlab 程序 .........................................
牛头刨床机构运动分析
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一 问题描述
牛头刨床机构运动分析
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如图

1-1

所示的牛头刨床机构中，

h 800mm

， h1

360mm

， h2

120mm ，
牛头刨床机构运动分析
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l AB

200mm ， lCD

960mm ， lDE

160mm 。设曲柄以等角速度

1

5rad / s 逆时针
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方向回转，试对其进行运动分析，求出该机构中各从动件的方位角、角速度和角加速度以及各机构的运动线图。
图 1-1 牛头刨床机构
二 运动分析
矢量法构建机构独立位置方程
如图 2-1 所示，以 E 为坐标原点建立直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。其中共有四个未知量 S3 , 3 , 4 , Sc 。
图 2-1 坐标系建立
以两个封闭图形 ABDEA和 EDCFE为基准构建两个封闭矢量位置方程，
即：
将上述矢量方程分别沿 X 轴和 Y 轴进行投影，得牛头刨床机构的独立位置方程如下：
利用 Matlab 进行编程求解，可求得各机构的位置，程序见附录一。机构速度分析
将机构的位置方程对时间求一次导数，并写成矩阵的形式，得机构的速度方程如下：
利用 Matlab 进行编程求解，可求得各机构的角速度或速度，程序见附录一。
机构加速度分析
将机构的速度方程对时间求一次导数，并写成矩阵的形式，得机构的加速度方程如下：
利用 Matlab 进行编程求解，可求得各机构的角加速度或加速度，程序见附录一。
机构运动线图绘制
通过 Matlab 进行计算求解，得到各构件的位置、速度和加速度，如表 2-1 所示。根据所求得的各构件的位置、速度及加速度， 进行机构运动线图
牛头刨床机构运动分析
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的绘制，如图 2-2 所示。程序见附录一。
表 2-1 各构件的位置、速度和加速度
/( °) /m /(rad/s) /(m/s) /(rad/s 2) /(m/s 2)
0
10
20
30
40
250
260
270
360
图 2-2 机构的运动线图
三 总结
通过对牛头刨床机构的运动分析，让我们学会了如何使用矩阵法建立平面机构的运动方程。对机构进行运动分析的关键是独立位置方程的建立和求解，由于独立位置方程是一个非线性方程组，计