东北大学机械原理课程设计铰链式颚式破碎机方案分析.docx
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东北大学机械原理课程设计铰链式颚式破碎机方案分析
机械原理课程设计说明书
题目：
铰链式颚式破碎机方案分析
班级：
机械1003
姓名：
柳成冬
学号：
指导教师：
王丹
成绩：
2012年9月12日
一设计题目……………………………………………………………………1
二已知条件及设计要求…………………………………………………1
2.1已知条件……………………………………………………………………1
2.2设计要求……………………………………………………………………2
三.机构的结构分析…………………………………………………………2
3.1六杆铰链式破碎机………………………………………………………2
3.2四杆铰链式破碎机………………………………………………………2
四.机构的运动分析…………………………………………………………3
4.1六杆铰链式颚式破碎机的运动分析…………………………………3
4.2四杆铰链式颚式破碎机的运动分析…………………………………5
五.机构的动态静力分析……………………………………………………8
5.1六杆铰链式颚式破碎机的静力分析…………………………………8
5.2四杆铰链式颚式破碎机的静力分析…………………………………13
六.工艺阻力函数及飞轮的转动惯量函数……………………17
6.1工艺阻力函数程序……………………………………………………17
6.2飞轮的转动惯量函数程序……………………………………………18
七.对两种机构的综合评价……………………………………………22
八.主要的收获和建议…………………………………………………23
九.参考文献………………………………………………………………23
一设计题目
铰链式颚式破碎机方案分析
二已知条件及设计要求
2.1已知条件
图（a）所示为六杆铰链式破碎机方案简图。
主轴1的转速：
n1=170r/min。
已知尺寸：
固定铰链坐标：
P1x=1.0m=1.0m;P4x=1.94,P4y=0.0;P6x=0.0,P6y=1.85;
杆长：
r12=0.1m,r23=1.25m,r34=1.15m,r56=1.96m,r611=2.5m,质心均在各杆的中心处.
构件质量：
m1=0.0kg,m2=500.0kg,m3=200.0kg,m4=200.0kg,m5=900.0kg.
构件转动惯量：
J1=0.0kg,J2=25.5kg,J3=9.0kg,J4=9.0kg,J5=50kg,
LO5D=0.6m，破碎阻力Q在颚板5的右极限位置到左极限位置间变化，如图（b）所示，Q力垂直于颚板。
图（c）是四杆铰链式颚式破碎机方案简图。
已知尺寸：
固定铰链坐标：
P1x=0.0m，P1y=2.0；P4x=0.0,P4y=1.85;
杆长：
r12=0.04m,r23=1.11m,r34=1.96m,r411=0.6m,曲柄1的质心在O1点处,质心均在各杆的中心处.
构件质量：
m1=0.0kg,m2=200.0kg,m3=900.0kg.
构件转动惯量：
J1=0.0kg,J2=9.0kg,J3=50kg.
（a）六杆铰链式破碎机（b）工艺阻力
（c）四杆铰链式破碎机
2.2设计要求
试比较两个方案进行综合评价。
主要比较以下几方面：
1.进行运动分析，画出颚板的角位移、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线。
2.进行动态静力分析，比较颚板摆动中心运动副反力的大小及方向变化规律，曲柄上的平衡力矩大小及方向变化规律。
3.飞轮转动惯量的大小。
三.机构的结构分析
3.1六杆铰链式破碎机
+
+
3.2四杆铰链式破碎机
+
四.机构的运动分析
4.1六杆铰链式颚式破碎机的运动分析
（1）调用bark函数求2点的运动参数
形参
n1n2n3kr1r2gamtwepvpap
实参
1201r120.0.twepvpap
（2）调用rrrk函数求3点的运动参数
形参
mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap
实参
142342r34r23twepvpap
（3）调用rrrk函数求5点的运动参数
形参
mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap
实参
136545r35r56twepvpap
（4）程序:
对5点的运动轨迹分析
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"draw.c"
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler12,r34,r23,r56,r35,r611;
doublepi,dr;
inti;
FILE*fp;
r12=0.1;r34=1.0;r23=1.250;
r56=1.96;r35=1.15;r611=0.6;
pi=4.0*atan（1.0）;
dr=pi/180.0;
w[1]=-170*2*pi/60;e[1]=0.0;del=5.0;
p[6][1]=0.0;p[6][2]=1.85;
p[1][1]=1.0;p[1][2]=0.85;
p[4][1]=1.94;p[4][2]=0.0;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint11\n"）;
printf（"NoTHETA1t11w11e11\n"）;
printf（"degradrad/srad/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"file6","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nTheKinematicParametersofPoint11\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1t11w11e11\n"）;
fprintf（fp,"degradrad/srad/s/s"）;
ic=（int）（360.0/del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（i）*del*dr;
bark（1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,4,2,3,3,2,r34,r23,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,3,6,5,4,5,r35,r56,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（6,0,11,5,0.0,r611,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,
t[5],w[5],e[5]）;
fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,
t[5],w[5],e[5]）;
pdraw[i]=t[5];
vpdraw[i]=w[5];
apdraw[i]=e[5];
if（（i%16）==0）{getch（）;}
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic）;
}
（5）数据:
随主动件1变化的运动参数
TheKinematicParametersofPoint11
NoTHETA1t11w11e11
degradrad/srad/s/s
10.000-1.6170.6404.417
215.000-1.6260.5576.753
330.000-1.6330.4487.834
445.000-1.6390.3318.030
560.000-1.6430.2147.774
675.000-1.6450.1027.423
790.000-1.646-0.0057.191
8105.000-1.645-0.1107.140
9120.000-1.643-0.2157.190
10135.000-1.639-0.3217.156
11150.000-1.633-0.4246.788
12165.000-1.626-0.5185.823
13180.000-1.618-0.5924.050
14195.000-1.609-0.6321.367
15210.000-1.600-0.628-2.156
16225.000-1.591-0.566-6.231
17240.000-1.583-0.444-10.330
18255.000-1.578-0.266-13.729
19270.000-1.576-0.048-15.645
20285.000-1.5770.184-15.482
21300.000-1.5810.397-13.104
22315.000-1.5880.561-8.969
23330.000-1.5970.656-4.009
24345.000-1.6070.6800.719
25360.000-1.6170.6404.417
（6）线图:
5点水平位移，速度，加速度线图
六杆机构颚板角位置、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线
4.2四杆铰链式颚式破碎机的运动分析
（1）调用bark函数求2点的运动参数
形参
n1n2n3kr1r2gamtwepvpap
实参
1201r120.00.0twepvpap
（2）调用rrrk函数求3点的运动参数
形参
mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap
实参
124323r23r34twepvpap
（3）程序：
对3点的运动轨迹分析
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"draw.c"
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler12,r34,r23,r47;
doublepi,dr;
inti;
FILE*fp;
r12=0.04;r23=1.11;
r34=1.96;r47=0.6;
pi=4.0*atan（1.0）;
dr=pi/180.0;
w[1]=-170*2*pi/60;e[1]=0.0;del=15.0;
p[4][2]=-0.95;
p[4][1]=2.0;
p[1][1]=0.0;
p[1][2]=0.0;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint7\n"）;
printf（"NoTHETA1t3w3e3\n"）;
printf（"degradrad/srad/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"file1","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nTheKinematicParametersofPoint3\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1t3w3e3\n"）;
fprintf（fp,"degradrad/srad/s/s"）;
ic=（int）（360.0/del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（-i）*del*dr;
bark（1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,2,4,3,2,3,r23,r34,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（4,0,7,3,0.0,r47,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,
t[3],w[3],e[3]）;
fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,
t[3],w[3],e[3]）;
pdraw[i]=t[3];
vpdraw[i]=w[3];
apdraw[i]=e[3];
if（（i%16）==0）{getch（）;}
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic）;
}
（4）数据：
随主动件1变化的运动参数
TheKinematicParametersofPoint3
NoTHETA1t3w3e3
degradrad/srad/s/s
10.0002.1570.2245.275
2-15.0002.1610.2923.968
3-30.0002.1660.3392.398
4-45.0002.1710.3620.696
5-60.0002.1760.360-1.005
6-75.0002.1810.333-2.588
7-90.0002.1860.285-3.958
8-105.0002.1900.218-5.042
9-120.0002.1920.138-5.793
10-135.0002.1940.050-6.182
11-150.0002.194-0.042-6.195
12-165.0002.192-0.131-5.831
13-180.0002.190-0.211-5.104
14-195.0002.186-0.279-4.044
15-210.0002.182-0.329-2.700
16-225.0002.177-0.358-1.143
17-240.0002.171-0.3620.534
18-255.0002.166-0.3422.218
19-270.0002.161-0.2973.788
20-285.0002.158-0.2325.118
21-300.0002.155-0.1496.094
22-315.0002.153-0.0546.628
23-330.0002.1530.0446.667
24-345.0002.1550.1396.202
25-360.0002.1570.2245.275
（6）线图:
3点水平位移，速度，加速度线图
四杆机构颚板角位置、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线
五.机构的动态静力分析
5.1六杆铰链式颚式破碎机的静力分析
（1）、
（2）、（3）步同运动分析1、2、3
（4）调用bark函数求7的运动参数
形参
n1n2n3kr1r2gamtwepvpap
实参
20720.0r270.0twepvpap
（5）调用bark函数求8的运动参数
形参
n1n2n3kr1r2gamtwepvpap
实参
40830.0r480.0twepvpap
（6）调用bark函数求9的运动参数
形参
n1n2n3kr1r2gamtwepvpap
实参
30940.0r390.0twepvpap
（7）调用bark函数求10的运动参数
形参
n1n2n3kr1r2gamtwepvpap
实参
601050.0r6100.0twepvpap
（8）调用bark函数求11的运动参数
形参
n1n2n3kr1r2gamtwepvpap
实参
601150.0r6110.0twepvpap
（9）调用rrrf对4、5杆件组成的rrr杆组进行静力分析
形参
n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2twepvpap
实参
3659100111145twepvpap
（10）调用rrrf对2、3杆组成的rrr杆组进行静力分析
形参
n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2twepvpap
实参
4338730032twepvpap
（11）调用barf对主动件1进行静力分析
形参
n1ns1nn1k1papefrtb
实参
1121papefrtb
（12）程序：
对质心的运动分析，对固定铰链的静态动力分析，主动反力偶
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"subf.c"
#include"math.h"
#include"draw.c"
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10];
staticdoublebt6draw[370],fr6draw[370],tbdraw[370],tb1draw[370];
staticdoublefr[20][2],fe[20][2];
staticintic;
doubler12,r23,r34,r35,r56;
doubler27,r48,r39,r610,r611;
inti;
doublepi,dr,fr6,bt6,we1,we2,we3,we4,we5,tb,tb1;
FILE*fp;
sm[1]=0.0;sm[2]=500.0;sm[3]=200.0;sm[4]=200.0;sm[5]=900.0;
sj[1]=0.0;sj[2]=25.5;sj[3]=9.0;sj[4]=9.0;sj[5]=50.0;
r12=0.1;r23=1.25;r34=1.0;r35=1.15;r56=1.96;
r27=r23/2;
r48=r34/2;
r39=r35/2;
r610=r56/2;
r611=0.6;
pi=4.0*atan（1.0）;
dr=pi/180.0;
w[1]=-170*2*pi/60;e[1]=0.0;del=5.0;
p[1][1]=1.0;p[1][2]=1.0;
p[4][1]=1.94;p[4][2]=0.0;
p[6][1]=0.0;p[6][2]=1.85;
printf（"\nTheKineto-staticAnalysisofaSix-barLinkase\n"）;
printf（"NOTHETA1FR6BT6TBTB1\n"）;
printf（"（deg.）（N）（deg.）（N.m）（N.m）\n"）;
if（（fp=fopen（"file6","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile./n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nTheKineto-staticAnalysisofaSix-barLinkase\n"）;
fprintf（fp,"NOTHETA1FR6BT6TBTB1\n"）;
fprintf（fp,"（deg.）（N）（deg.）（N.m）（N.m）\n"）;
ic=（int）（360.0/del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（-i）*del*dr;
bark（1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,4,2,3,3,2,r34,r23,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,3,6,5,4,5,r35,r56,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（2,0,7,2,0.0,r27,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（4,0,8,3,0.0,r48,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（3,0,9,4,0.0,r39,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（6,0,10,5,0.0,r610,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（6,0,11,5,0.0,r611,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrf（3,6,5,9,10,0,11,11,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr）;
rrrf（4,2,3,8,7,3,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr）;
barf（1,1,2,1,p,ap,e,fr,&tb）;
fr6=sqrt（fr[6][1]*fr[6][1]+fr[6][2]*fr[6][2]）;
bt6=atan2（fr[6][2],fr[6][1]）;
we1=-（ap[1][1]*vp[1][1]+（ap[1][2]+9.81）*vp[1][2]）*sm[1]-e[1]*w[1]*sj[1];
we2=-（ap[7][1]*vp[7][1]+（ap[7][2]+9.81）*vp[7][2]）*sm[2]-e[2]*w[2]*sj[2];
we3=-（ap[8][1]*vp[
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