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A8= (l1-w)cosθ1-l2cosθ 解式(18)可得:
2 图4
’’ ωi=θi=(A6u’ -A5v’)/(-l2),l’2=(A7v -A8u)/(-12) (19)
3) 加速度分析
’+Al’’’+Al’’ 对式(18)求导一次得:A7θ’A8θ’i52=E2,i62=F2 (20) ’2’’’’’2’’其中:E2=u’+A8θ’i+2A6l2θi,F2=v-A7θi-2A5l2θi
’=(AE-AF)/(-l),l’’=(AF-AE)/(-l) (21) 解式(20)可得:αi=θ’i62522272822
由上述式子可设计出 RPR杆组运动分析子程序(见程序单),在子程序中,以+m代替前面各式中出现的±计算符。 m称之为型参数,在设计主程序时,应根据各类Ⅱ级杆组不同的布置型式,确定m的取值(m可取+1,-1和0)。
5.PRP杆组运动分析子程序
图5所示PRPⅡ级杆组中,已知导路1,2两外接点P1,P2的运动,h1,h2分别为未知运动点P3至导路1,2的垂直距离,导路1,2的方位角、角速度、角加速度(θ1,θ’1,
’,θ,θ’,θ’’)均已知,要求确定导路1,2移动的位移、速度及加速度(l,l,θ’122212’’’’’’’’’’’。 l’1,l2,l1,l2)以及P3点的运动(x3,x3,x3,y3,y3,y3)
1) 位置分析
推导l1,及l2的方程式:
x1+l1cosθ1+h1sinθ1 = x2+l2cosθ2-h2sinθ2
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y1+l1sinθ1-h1cosθ1 = y2+l2sinθ2+h2cosθ2 整理得:
l1cosθ1 - l2cosθ2 = E1
l1sinθ1 - l2sinθ2 = F1 (22)
其中:E1=u- A3h1-A4l2,F1=v+A1h1+A2h2,
A1=cosθ1,A2=cosθ2,A3=sinθ1,A4=sinθ2 。
由于θ
1 ,θ2均已知,由此解得:
l1 =(F1 cosθ2 - E1sinθ2) / D8
l2 =(F1 cosθ1 - E1sinθ1) / D8 (23) 其中:D8 = A2A3 - A1A4 = sin(θ1-θ2)
P3点的位置为:
x3 = x1 + l1cosθ1 + h1sinθ1 y3 = y1 + l1sinθ1 - h1cosθ 2)速度分析
对式(22)求导一次,整理得:
’ l’1cosθ1 - l2cosθ2 = E2 图5 ’ l’1sinθ1 - l2sinθ2 = F2 (25)
’’’’其中:E2 =u’ + A6θ’1 – A8θ2 ,F2 = v - A5θ1 – A7θ2 ,A5 = l1cosθ1 + h1sin
1 (24)
θ1 ,
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A6 = l1sinθ1 - h1cosθ
由(25)解得:
1 ,A7 = l2cosθ2 - h2sinθ2 ,A8 = l2sinθ2+ h2cosθ2 。
l’1=(F2 cosθ2 - E2sinθ2)/ D8
l’2=(F2 cosθ1 - E2sinθ1) / D8 (26)
P3点的速度为对式(24)求导得:
’’’ x’3 = x1 + l1cosθ1 + A6θ1
y’3
(27)
= y’1 + l’1sinθ
1
- A5θ’
1
3) 加速度分析
对式(25)求导一次,整理得:
’cosθ- l’’cosθ= E l’11 22 3’sin l’1
θ
1
- ’sinl’2θ
2
= F3
(28)
’’’ 2 ’’’’’ 2 ’’其中:E3 = u’ + 2A3l’1θ1 + A5θ1+ A6θ1–2A4l2θ2–A7θ2– A8θ2 , ’’’ 2 ’’’’’ 2 ’’ F3 = v’ - 2A1l’1θ1 + A6θ1- A5θ1 +2A2l2θ2–A8θ2+ A7θ2 。
解(28)式得:
’=(F cosθ– Esinθ) / D l’132 328
’=(F cosθ– Esinθ) / D (29) l’231 318
P3点的加速度为对式(27)求导得:
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’= x’’+ Al’’’’’ 2 ’’ x’3 1 11 - 2A3l1θ1 - A5θ1- A6θ1
’’’’’’ y’3 = y1 + A3l1 - 2A1l1θ
’
1 - A6θ
’
2
1
- A5θ’’
1
(30)
由上述式子可设计出 PRP杆组运动分析子程序(见程序单)。
6.RPP杆组运动分析子程序
图6所示RPPⅡ级杆组中,已知导路1参考点P1和外转动副P2的运动,h为外副P2
’’至导路2的垂直距离,导路1的方位角、角速度、角加速度(θ1,θ’1,θ1)已知,导
路1与导路2间的夹角为。要求确定导路1,2移动的位移、速度及加速度(l1,l2,l’1,
’’’’’’’’’’’l’2,l1,l2)以及导路中心P3,P4点的运动(x3,x4,x3,x4,x3,x4,y3,y4,y3,’’’’。 y’4,y3, y4)
1)位置分析
推导l1,及l2的方程式: x1+l1cosθ1+l2cos(θ1+
1+
)= x2+hsin(θ
)
y1+l1sinθ1+l2sin(θ1+)= y2-hcos(θ1+)
整理得:
l1cosθ1 + l2cos(θ1+)= E1
l1sinθ1 + l2sin(θ1+)= F1 (31)
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其中:E1 = u + A1h,F1 = v –A2h,
A1 =sin(θ1+),A2 =cos(θ1+)。 由于θ
1 ,
均已知,由此解得:
l1 =(E1 sin(θ1+)- F1 cos(θ1+))/ D8 l2 =(F1 cosθ1 - E1sinθ1)/ D8 (32) 其中:D8 =A1A4-A2A3=sin,A3 =sinθ
P3、P4点的位置为: x3 = x1 + l1 cosθ
1 ,y3 = y1 + l1 sinθ1
1 ,A4 =cosθ1 图
6
x4 = x2 + h sin(θ1+),y4 = y2 - hcos(θ1+) (33) 当给定P1、P2点的位置,杆长h的大小和导路的方向角θ1、 后,RPP杆组可能有两种形式,即图6中的实线和虚线两种形式,这可用h为“+”(实线机构)和h为“-”(虚线机构)来确定。
此外,从式(32)可以看出,为保证机构能够正常运动,两导路之间的夹角为0,再考虑到加工和装配等因素以及摩擦的存在,工程实际中,一般要求sin
2)速度分析
对式(31)求导一次,整理得:
’ l’1cosθ1 + l2cos(θ1+)= E2
’ l’(θ1+)= F2 (34) 1sinθ1 + l2sin
不能 0.1。
其中:E2 =u’ +θ’,F2 = v’ -θ’。 1(A2h + A3l1 + A1l2)1(A1h - A4l1 - A2l2)
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