Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

В. Д. Бертяев, Л. А. Булатов, В. В. Глаголев, В. И. Латышев, А. Г. Митяев. ЭВМ в курсе теоретической

.pdf
Скачиваний:
125
Добавлен:
22.01.2014
Размер:
3.24 Mб
Скачать

Создание элемента управления "Slider" для отображения механизма при различных значени-

ях угла поворота ведущего звена.

 

 

 

 

T := 0.5τ

 

Задание момента времени, для которого производится расчет

В скрытой области "Расчет механизма" содержатся все формулы математической модели

Расчет механизма

 

 

 

 

 

mV := 10

 

ma := 70

Задаются масштабы для отображения векторов скоростей

 

и ускорений на графике.

 

 

 

 

 

В скрытой области "Формирование механизма и векторов" содержатся формулы позволяю-

щие отобразить механизм и векторы скоростей и ускорений на графике.

Форм-ние механизма и векторов

 

 

 

 

 

Вывод значений угловых и линейных координат звеньев

 

φ0(Tk)

= 90

 

 

 

 

 

deg

 

 

 

 

 

φ1(Tk)

=

φ2

(Tk)

 

 

φ3(Tk)

yD(Tk) = 86.591

deg

349.8203

= 319.278

 

= 113.3638

 

deg

 

 

deg

 

Отображение механизма, траекторий узловых точек, векторов скоростей и ускорений.

 

 

T 2

 

 

 

 

 

R(Tk )

 

 

 

 

 

 

YT

 

 

 

 

 

 

 

Vy

 

 

 

 

 

 

 

ay

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

1

T

 

 

 

 

R(Tk )

 

 

, X , Vx, ax

 

Результаты расчетов

 

 

 

 

 

Планы скоростей, ускорений

41

Расчет механизма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ORIGIN := 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание закона движения ведущего звена ОА

 

 

φ0(t) := φo + ωo t

 

 

 

 

 

 

Вычисление вспомогательных величин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

2

 

 

− β)

 

 

 

 

 

 

β := atan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

O1A(t) :=

 

a

 

+ b

+ OA

 

 

2 OA

a + b cos(φ0(t)

 

 

 

 

 

 

α (t) := angle

(

OA cos

φ

0

(t)

)

a ,OA sin

(

φ

0

(t)

)

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление угловых и линейных координат ведомых звеньев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

O1A(t)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O1A(t)

2

2

 

 

2

 

φ1(t) := α (t) + acos

O1B

AB

 

 

 

 

 

 

 

φ2(t) := α (t) + acos

 

+ O1B AB

 

 

 

 

 

 

2 O1A(t) AB

 

 

 

 

 

 

 

 

2 O1A(t) O1B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ3(t) := acos

 

O1C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yD(t) := b + O1C sin (φ2(t)) + CD sin (φ3(t))

 

 

 

CD

cos(φ2(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание рассчитываемого момента времени

 

 

 

Tk := T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление вспомогательных угловых координат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ0(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ1(t)

:= φ1(t) 2π

 

 

 

 

 

 

ψ2(t) := φ2

(t) 2π

ψ3(t) := φ3(t)

π

 

 

 

φ (t) :=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

deg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание векторов определяющих положение узловых точек на плоскости

 

 

 

 

 

 

OA cos(φ0(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

AM cos(φ1(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin (φ1(t))

 

 

 

RA(t) := OA sin (φ0(t))

 

 

 

 

 

 

 

RO1(t) := b

 

 

 

 

 

 

ρAM(t) := AM

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O1B cos

(φ2(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O1C cos(φ2

 

 

 

 

AB cos(φ1(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin (φ2

(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρB(t) := O1B sin (φ2(t))

 

 

 

 

 

ρC(t) := O1C

 

 

 

ρAB(t) := AB sin (φ1(t))

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

(φ3(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CK cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

CD cos(φ3(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρCK(t) := CK sin (φ3(t))

 

 

 

 

 

RD(t) := yD(t)

 

 

 

 

ρCD(t) := CD sin (φ3(t))

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RB(t) := RO1(t) + ρB(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RC(t) := RO1(t) + ρC(t)

 

 

 

 

 

 

 

RM(t) := RA(t) + ρAM(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RK(t) := RC(t) + ρCK(t)

 

 

 

 

 

 

 

Формирование массива данных для отображения траекторий узловых точек механизма

 

 

 

 

Rt(t) := stack R

(t)T ,R

M

(t)T ,R

 

 

(t)T

,R (t)T ,R (t)T ,R

(t)T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

C

 

 

 

 

 

 

K

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i := 1 .. 73

 

 

tti

:= 0.5 (i 1)

 

 

 

 

X i

:= Rt(tti) 1

Y i

:= Rt(tti)2

 

 

 

 

 

 

 

Формирование матрицы коэффициентов и вектора правых частей для определения угловых

 

и линейных скоростей звеньев механизма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB sin (φ1(t))

 

 

O1B

sin (φ2(t))

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

OA sin (φ0(t)) ωo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB cos(φ1(t))

 

 

O1B cos(φ2(t))

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

OA

cos(φ0(t)) ωo

 

A(t) :=

 

0

 

 

 

 

 

 

O1C sin (φ2(t))

 

 

 

CD sin (φ3(t))

0

 

B(t) :=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

O1C

cos(φ2(t)) CD cos(φ3(t))

 

1

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω(t) := A(t)1 B(t)

 

 

 

 

Вычисление угловых и линейных скоростей звеньев механизма

 

 

 

 

42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формирование векторов скоростей звеньев механизма

 

 

 

 

0

 

0

 

0

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω0(t) := 0

 

ω1(t) := 0

 

ω2(t) := 0

 

ω3(t) := 0

 

VD(t) := ω(t)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωo

ω(t)1

ω(t)2

ω(t)3

0

 

Вычисление скоростей узловых точек механизма

VA(t) := ω0(t) × RA(t)

VB(t) := ω2(t) × ρB(t)

VC(t) := ω2(t) × ρC(t)

VK(t) := VC(t) + ω3(t) × ρCK(t)

VM(t) := VA(t) + ω1(t) × ρAM(t)

VBτ(t) := VB(t) tau(RB ,t , 1)

VKτ(t) := VK(t) tau(RK ,t , 1)

Формирование матрицы коэффициентов и вектора правых частей для определения угловых и линейных ускорений звеньев механизма

OA cos(φ

0(t)) ωo2 + AB cos(φ1(t)) (ω(t)1)2 O1B cos(φ2(t)) (ω(t)2)2

 

 

 

 

 

0(t)) ωo2 + AB sin (φ1(t)) (ω(t)1)2 O1B sin (φ2(t)) (ω(t)2)2

 

 

 

 

OA sin (φ

 

 

 

 

C(t) :=

 

O1C cos(φ2(t)) (ω(t)2)2 + CD cos(φ3(t)) (ω(t)3)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O1C sin (φ2(t)) (ω(t)2)

2

+ CD sin (φ3

(t)) (ω(t)3)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε(t) := A(t)1 C(t)

Вычисление угловых и линейных ускорений звеньев механизма

Формирование векторов ускорений звеньев механизма

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

0

 

0

 

0

ε0(t) := 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε1(t) := 0

 

ε2(t) := 0

 

ε3(t) := 0

 

a (t) := ε(t)

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

0

 

 

 

 

 

ε(t)1

 

 

 

ε(t)2

 

 

ε(t)3

 

 

0

 

 

Вычисление ускорений узловых точек механизма aA(t) := ε0(t) × RA(t) + ω0(t) × (ω0(t) × RA(t))

aM(t) := aA(t) + ε1(t) × ρAM(t) + ω1(t) × (ω1(t) × ρAM(t)) aB(t) := ε2(t) × ρB(t) + ω2(t) × (ω2(t) × ρB(t))

aC(t) := ε2(t) × ρC(t) + ω2(t) × (ω2(t) × ρC(t))

aK(t) := aC(t) + ε3(t) × ρCK(t) + ω3(t) × (ω3(t) × ρCK(t))

Расчет механизма

Рис. 2.1.8 Содержание скрытой области "Расчет механизма" при аналитическом решении поставленной задачи.

Форм-ние механизма и векторов

Формирование векторов скоростей узловых точек для их отображения на графике с использованием функции пользователя, вычисляющей координаты шаблона вектора, рисуемого по 7 базовым точкам.

va(t) := vector7 (RA(t)1 ,RA(t)2 ,VA(t)1 ,VA(t)2 ,mV) vm (t) := vector7 (RM(t)1 ,RM(t)2 ,VM(t)1 ,VM(t)2 ,mV) vb(t) := vector7 (RB(t)1 ,RB(t)2 ,VB(t)1 ,VB(t)2 ,mV) vc(t) := vector7 (RC(t)1 ,RC(t)2 ,VC(t)1 ,VC(t)2 ,mV) vk (t) := vector7 (RK(t)1 ,RK(t)2 ,VK(t)1 ,VK(t)2 ,mV)

vd(t) := vector7 (RD(t)1 ,RD(t)2 ,VD(t)1 ,VD(t)2 ,mV)

43

Формирование массива данных для отображения векторов скоростей на графике

 

Vx := augment

v

 

(Tk) 1

,v

(Tk) 1

,v

(Tk) 1

,v

(Tk) 1

,v

(Tk) 1

,v

(Tk) 1

 

 

 

 

 

 

 

a

 

b

 

c

 

m

 

k

 

d

 

 

 

 

Vy := augment

v

 

(Tk) 2

,v

(Tk) 2

,v

(Tk) 2

,v

(Tk) 2

,v

(Tk) 2

,v

(Tk) 2

 

 

 

 

 

 

 

a

 

b

 

c

 

m

 

k

 

d

 

 

 

 

Формирование векторов ускорений узловых точек для их отображения на графике с исполь-

зованием функции пользователя, вычисляющей координаты шаблона вектора, рисуемого по

5 базовым точкам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aa(t) := vector5 (RA(t)1 ,RA(t)2 ,aA(t)1 ,aA(t)2 ,ma)

 

 

 

 

 

 

 

 

am (t) := vector5 (RM(t)1 ,RM(t)2 ,aM(t)1 ,aM(t)2 ,ma)

 

 

 

 

 

 

 

ab(t) := vector5 (RB(t)1 ,RB(t)2 ,aB(t)1 ,aB(t)2 ,ma)

 

 

 

 

 

 

 

 

ac(t) := vector5 (RC(t)1 ,RC(t)2 ,aC(t)1 ,aC(t)2 ,ma)

 

 

 

 

 

 

 

ak (t) := vector5 (RK(t)1 ,RK(t)2 ,aK(t)1 ,aK(t)2 ,ma)

 

 

 

 

 

 

 

 

ad(t) := vector5 (RD(t)1 ,RD(t)2 ,aD(t)1 ,aD(t)2 ,ma)

 

 

 

 

 

 

 

Формирование массива данных для отображения векторов ускорений на графике

 

a

:= augment

a

a

(Tk) 1

,a

(Tk) 1

,a

c

(Tk) 1

,a

(Tk) 1

,a

(Tk) 1

,a

 

(Tk) 1

 

 

x

 

 

 

 

 

b

 

 

m

k

 

d

 

 

 

a

:= augment

a

a

(Tk) 2

,a

(Tk) 2

,a

c

(Tk) 2

,a

(Tk) 2

,a

(Tk) 2

,a

 

(Tk) 2

 

 

y

 

 

 

 

 

b

 

 

m

k

 

d

 

 

 

Формирование массива данных для отображения механизма на графике

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R(t) := augment

0 ,RA(t) ,RB(t) ,

RO1(t) ,RC(t) ,RD(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Форм-ние механизма и векторов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1.9 Содержание скрытой области "Формирование механизма и векторов"

Результаты расчетов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ1(Tk)

= −10.1797

ψ2(Tk)

 

 

 

ψ3(Tk)

= 23.3638

 

 

yD(Tk) = 86.591

 

deg

 

 

= −40.722

 

deg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

deg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t := 0 ,0.5 .. 36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

105

 

 

 

 

 

 

ψ1(t)

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

deg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ2(t)

0

 

 

 

90

180

270

 

 

360

 

 

95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yD(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

deg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

ψ3(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

deg

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80 0

90

 

180

270

360

 

 

 

 

 

 

 

 

φ(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ(t)

 

 

Вычисленные значения скоростей звеньев и узловых точек в момент времениt =TK .

 

ω(Tk)1 = −0.0403

 

 

 

 

ω(Tk)2 = −0.0845

 

 

ω(Tk)3 = −0.0314

 

 

44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.618

 

2.9168

3.308

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VA(Tk) =

0

 

 

VM(Tk) =

1.664

 

VB(Tk) =

3.843

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

0

 

 

2.481

 

 

1.1251

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VC(Tk) =

2.8822

 

VK(Tk) = −2.2965

 

VD(Tk) =

1.8105

 

 

0

 

 

 

0

 

 

0

 

 

0.1

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

0.05

 

 

 

 

VM(t)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω(t)1

 

 

 

 

VBτ(t)

 

 

 

 

 

ω(t)2

 

 

 

 

0

90

180

270

360

90

180

270

360

 

 

 

 

 

 

0

VKτ(t)

2

 

 

 

 

ω(t)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VD(t)2

 

 

 

 

0.05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

φ(t)

 

 

 

 

 

φ(t)

 

 

Вычисленные значения скоростей звеньев и узловых точек в момент времени t =TK

ε(Tk)1 = 0.012

 

 

ε(Tk)2 = 0.0096

 

ε(Tk)3 = 0.0009

 

 

 

0

 

 

 

0.0221

 

0.0509

a

(Tk) =

0.4569

 

a

(Tk) =

0.051

 

a (Tk) =

0.716

 

A

 

 

 

 

M

 

 

 

B

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

0.0382

 

 

 

0.0173

 

 

0

 

a

(Tk) =

0.537

 

 

a (Tk) =

0.4774

 

a

(Tk) =

0.428

 

C

 

 

 

 

K

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

0.02

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

0.01

 

 

 

 

aM(t)

 

 

 

 

 

ε(t)1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aB(t)

1

 

 

 

 

ε(t)2

0

90

180

270

360

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aK(t)

 

 

 

 

 

ε(t)3

0.01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aD(t)2

0

90

180

270

360

 

0.02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.03

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

φ(t)

 

 

 

 

 

φ(t)

 

 

Результаты расчетов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1.10 Содержание скрытой области "Результаты расчетов" при аналитическом решении поставленной задачи.

45

Расчет механизма

Закон движения ведущего кривошипа ОА

φ0(t) := φo + ωo t

Начальное приближение для углов поворота звеньев и положения ползуна

ψ1 := 0 ψ2 := 0. ψ3 := 0 yD := 2 b

Система алгебраических уравнений относительно углов поворота звеньев и положения ползуна формируется в блоке "Given" с использованием угловых координат, изменяющихся в интервале от π / 2 до π / 2 для звеньев 1 и 2, а также от 0 до π для звена 3.

Given

AB cos(2 π + ψ1) O1B cos(2 π + ψ2)

 

 

 

a OA cos(φ0(τ))

 

 

 

 

 

 

AB sin (2 π + ψ1) O1B sin (2 π + ψ2)

 

 

 

b OA sin (φ0(τ))

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

O1C cos(2 π + ψ2) + CD cos

+ ψ3

 

 

0

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

O1C sin (2 π + ψ2) + CD sin

+ ψ3

yD

 

b

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Решение системы уравнений с использованием функции – процедуры "Find" оформляется в виде 4-х элементного вектора, зависящего от времени.

ψ(τ) := Find (ψ1 2 3 ,yD)

Вычисление координат звеньев и узловых точек механизма производится для всего рассчитываемого диапазона времени от 0 до Т с шагом . Все вычисляемые величины формируют-

ся в виде одномерных ( Ψi i =1,3,φ ) или трехмерных ( R * ) матриц длиной N.

Вычисление координат всех звеньев

 

i := 1 .. N

ti := (i 1)

k := τ + 1

Задание рассчитываемого момента времени

Вычисление угловых координат звеньев

 

(φi

 

 

Ψ3i ):=

φ0(ti)

Ψ1i

Ψ2i

 

 

 

deg

(φOi

φ1i

φ2i

φ3i ):=

 

φi deg

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ(ti)1 ψ(ti)2 ψ(ti)3

deg deg deg

ψ(ti)1 + 2π ψ(ti)2

+ 2π ψ(ti)3

+

π

 

2

 

 

 

 

 

Определение законов движения узловых точек механизма. Углы вычисляются в радианах.

i

RD

i

RA

i

RM

i

RB

i

RC

i

RK

:= (a ψ(ti)4 0 )T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RO1 i

:= (a b 0 )T

:= (OA cos(φ0(ti))

 

OA sin (φ0(ti))

 

0 )T

 

 

 

:= R

i

+ AM cos

(

φ

1i)

 

AM sin

φ

1i)

0 T

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

:= R

i

+ O1B cos

(

φ

2i)

 

O1B sin

φ

2i)

0

T

 

O1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

:= R

i

+ O1C cos

φ

2i)

O1C sin

φ

2i)

0

T

 

O1

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

:= R

i

+ CK cos

φ

3i)

 

CK sin

(

φ

3i)

 

0 T

 

 

 

C

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формирование механизма для его отображения его графике по координатам узловых точек

 

0

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R := augment

0

,R

k

,R

k

, b ,R

k

,R

k

 

 

 

 

A

 

B

 

 

C

 

D

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

46

Формирование траекторий всех 6 узловых точек механизма для их отображения на графике в виде двух матриц X и Y размером6 × N .

 

 

 

 

T

1

T

1

T

1

 

T

1

 

T

1

 

T

1

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

augment RA

 

, RM

 

, RB

 

, RC

 

, RK

 

, RD

 

 

 

:=

 

T

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

2

 

2

 

T 2

T 2

T 2

T 2

 

 

augment RA

 

, RM

 

, RB

 

, RC

 

, RK

 

, RD

 

 

Вычисление скоростей звеньев и узловых точек механизма производится для всего рассчитываемого диапазона времени от 0 до Т с шагом . Все вычисляемые величины формируются в виде трехмерных матриц длиной N.

AB sin (φ1i)AB cos(φ1i)

Ai :=

0

0

Ωi := (Ai)1 Bi T

O1B sin (φ2i) O1B cos(φ2i) O1C sin (φ2i) O1C cos(φ2i)

0

0

 

 

 

OA sin

φ

Oi)

ω

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

(

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CD sin (φ3i)

 

 

B :=

 

OA cos(φOi)ωo

0

 

i

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CD cos(φ3i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(xi yi

zi

di ) := Ωi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

0

 

0

0

 

0

 

0

 

 

 

i

i

 

 

i

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω0

ω1

 

ω2

ω3

 

VD

:=

0

 

0

 

 

0

 

0

 

di

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωo

 

xi

 

yi

 

zi

 

0

 

 

 

V

i

:= ω

i

× R

i

 

 

 

 

 

 

 

V

i

:= V

i

+ ω

i

×

R

i

R

i

 

A

 

0

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

A

 

1

 

 

M

 

A

V

i

:= ω

i

×

R i R

 

i

 

 

 

V

i

:= ω

i ×

R

i

R

i

 

 

B

 

2

 

 

B

 

O1

 

 

 

 

C

 

2

 

 

C

 

O1

 

V

i

:= V

i

+ ω

i

×

R

i R

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

C

 

 

3

 

 

K

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление проекций скоростей узловых точек механизма на положительное направление единичного вектора касательной к траектории соответствующих точек производится для всего рассчитываемого диапазона времени от 0 до Т с шагом .

Вычисляемые величины формируются в виде вектора длиной N.

Va

 

Vm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

V

i V

i

 

 

 

 

V

i V

 

i

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

A

A

 

 

 

 

 

M

 

M

 

 

 

 

Vc

 

 

 

 

i

i

 

 

 

i

1

i

i

 

 

 

 

i

Vb

i

 

:=

 

 

 

 

 

 

1

 

i

 

 

 

 

VB

VB

signum VB

VB

 

VC

VC signum

VC

VC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Vk

i

Vd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

i

i

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VK

VK

signum VK

VK

 

 

VD

 

 

 

 

 

Вычисление ускорений звеньев и узловых точек механизма производится для всего рассчитываемого диапазона времени от 0 до Т с шагом . Все вычисляемые величины формируются в виде трехмерных матриц длиной N.

47

 

 

 

 

 

 

2

+ AB cos(φ1i) (ω13, i)

2

O1B cos(φ

2i) (ω23, i)

2

 

 

OA cos(φOi)ωo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

(φ1i)

(ω13, i)

2

O1B sin (φ2i) (ω23, i)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C :=

OA sin (φOi)ωo

+ AB sin

 

 

 

 

 

i

 

 

O1C cos(φ2i) (ω23, i)2 + CD cos(φ3i) (ω33, i)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O1C sin (φ2i) (ω23, i)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ CD sin (φ3i) (ω33, i)

 

 

 

 

 

 

Ei :=

(Ai)1

Ci T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(xi

 

yi

zi

di ) := Ei

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε i ε i

ε i ε

i

 

a

i :=

 

0

0 0 0 0

 

 

 

 

 

 

0

0 0 0 d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

2

 

3

 

 

 

D

 

 

 

 

0

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

 

yi

zi

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a i

:= ω i

×

 

ω i

× R

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

0

 

 

0

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

i

 

i

 

 

 

i

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

i

 

 

i

i

 

 

aM := aA

+ ε1

× RM

 

RA

 

 

 

+ ω1

×

ω1

× RM

RA

 

 

i

i

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

i

 

 

i

 

 

 

 

i

 

i

 

 

 

 

 

aB

:= ε2

×

RB

RO1

 

+ ω2

 

 

× ω2

 

×

RB RO1

 

 

 

 

 

i

i

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

i

 

i

 

 

 

i

 

i

 

 

 

 

 

aC

:= ε2

×

RC

 

RO1

+ ω2

 

× ω2

 

×

RC

RO1

 

 

 

 

 

i

i

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

i

 

 

i

 

 

i

i

 

 

 

 

aK

:= aC + ε

3

×

RK

RC

 

+ ω3

×

 

ω3

×

RK

RC

 

 

 

 

Вычисление модулей ускорений узловых точек механизма производится для всего рассчитываемого диапазона времени от 0 до Т с шагом . Вычисляемые величины формируются в виде вектора длиной N.

aa

 

am

 

 

a

i

a

i

a

i

a

 

i

i

 

A

A

 

M

 

 

 

 

i

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

abi

aci

:=

a

i

a

i

a

i

a

i

 

 

 

 

 

 

 

B

 

B

C

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

ki

d

 

 

a

i

a

i

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

K

 

D

 

 

 

 

 

Расчет механизма

Рис. 2.1.11 Содержание скрытой области "Расчет механизма" при численном решении поставленной задачи

48

 

Результаты расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графики изменения координат звеньев механизма.

 

 

105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

Ψ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

90

180

270

360

 

R T

 

 

 

 

 

 

 

 

Ψ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Ψ3

 

20

 

 

 

 

 

 

 

D

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

0

90

 

180

270

360

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

Вычисление значений скоростей узловых точек при φ = 90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω1 k

=

0

 

 

 

ω2 k

=

0

 

 

 

 

ω3 k

=

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.0403

 

 

 

 

0.0845

 

 

 

 

 

0.0314

 

 

 

 

 

 

2.618

 

 

 

 

2.9168

 

 

 

 

 

 

3.308

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VA k

=

0

 

 

 

VM k

= −1.664

 

 

 

 

VB k

=

3.843

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.481

 

 

 

 

1.1251

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VC k

=

2.8822

 

VK k

= −2.2965

 

 

 

 

VD k

=

1.8105

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графики изменения скоростей звеньев и узловых точек механизма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0.05

 

 

 

 

 

 

Va

 

2

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T 3

 

 

 

 

 

 

 

V

 

0

 

90

180

270

 

360

ω2

 

 

0

 

90

180

270

360

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vk

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω3

 

 

0.05

 

 

 

 

 

 

Vd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

Вычисление ускорений звеньев при φ = 90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε1 k

=

0

ε2 k

= 0

 

ε3 k

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.012

 

 

 

0.0096

 

 

 

0.0009

 

 

 

0

 

 

 

0.0221

 

 

0.0509

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

k

=

0.4569

a

k

= 0.051

 

a

k

= 0.716

 

 

A

 

 

 

 

M

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.0382

 

 

0.0173

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

k

=

0.537

a

k

= 0.4774

 

a

k

= 0.428

 

 

C

 

 

 

 

K

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графики изменения ускорений звеньев и узловых точек механизма.

 

 

 

0.02

 

 

 

 

 

 

1.5

 

 

 

 

 

T 3

0.01

 

 

 

 

aa

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε1

 

 

 

 

 

 

am

0.5

 

 

 

 

 

T 3

0

90

180

270

360

 

 

 

 

 

 

 

ab

 

 

 

 

 

 

ε2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.01

 

 

 

 

a

k

0

90

180

270

360

 

T

3

 

 

 

 

 

 

 

ε3

 

 

 

 

 

 

ad

 

 

 

 

 

 

 

 

0.02

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.03

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

Результаты расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1.12 Содержание скрытой области "Результаты расчетов" при численном решении поставленной задачи.

Приведем еще один способ построения планов скоростей и ускорений, который может быть использован и для визуализации схем рассчитываемых механизмов с большим количеством буквенных символов.

Векторы и схемы механизмов, для их визуализации, формируются матрицами одинакового размера и, следовательно, для идентичных величин можно использовать один идентификатор. Для отображаемых на графике буквенных символах используются матрицы с разным количеством строк. Для того чтобы все буквы – символы можно было обозначить одним символьным идентификатором, достаточно увеличить число строк в матрицах – идентификаторах до их

максимального количества. 50