机械原.docx
《机械原.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械原
机械原理课程设计说明书
题目：
牛头刨床机构方案分析
班级：
机0603
姓名：
薛震
学号：
20061854
指导教师：
李翠玲
成绩：
2008年9月25日
目录
1.题目说明2
2.内容要求与作法3
3.方案一机构的结构分析3
3.1对结构的关键点编号并对机构拆分杆组3
4.滑枕的运动分析4
4-1对滑枕的运动分析及原程序4
5.滑枕运动分析的计算结果与曲线图6
5．1计算结果6
5．2滑枕的位置、速度和加速度曲线7
6机构的动态静力分析7
6.1求解过程说明及源程序7
6．1．1求解过程说明7
6．2计算结果及曲线图10
7飞轮转动惯量的计算12
7.1计算原理及程序12
7.2计算结果及曲线图14
8方案二的机构的结构分析14
8.1对结构的关键点编号并对机构拆分杆组14
8.2计算结果及曲线图17
9机构的动态静力分析18
9．1求解过程说明及源程序18
9.2计算结果及曲线图21
10.转动惯量23
10.1主程序23
10.2计算结果25
11.方案对比25
12.主要收获与建议26
13.参考文献26
题目：
牛头刨床机构方案分析
1.题目说明
（图a,b）所示为两种牛头刨床主机构的运动简图，已知，l1=0.1m,l0=0.4m,l3=0.75m,l4=0.15m,ly=0.738m,l′3=0.375m,a=0.05m,b=0.15,c=0.4m,d=0.1m。
只计构件3、5的质量，其余略去不计，m3=30kg,Js3=0.7kg·m2,m5=95kg。
工艺阻力Q如图所示，Q=9000N。
主轴1的转速为60r/min（顺时针方向），许用运转不均匀系数[δ]=0.03。
2.内容要求与作法
1.进行运动分析，绘制出滑枕5的位移、速度和加速度线图。
2.进行动态静力分析，绘制固定铰链处的反力矢端图和平衡力矩Td的线图。
3．以主轴为等效构件，计算飞轮转动惯量。
4．对两种机构方案进行综合评价，主要比较如下几项内容：
（1）.工作行程中滑枕5的速度均匀程度。
（2）.固定铰链处的反力大小及方向变化。
（3）.平衡力矩平均值及波动情况。
（4）.飞轮转动惯量大小。
3.方案一机构的结构分析
3.1对结构的关键点编号并对机构拆分杆组
3.1.1由牛头刨床机构的简图，可一将其拆分为由
构件组成的主动件，由
，
构件组成的RPR杆组以及由
，
构件组成的RRP杆组。
3.1.2图3-1为各个杆组的简图：
4.滑枕的运动分析
4-1对滑枕的运动分析及原程序
4.1.1对主动件进行运动分析，求出与其他构件连接点处的运动参数
1）调用bark函数求3点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
3
0
1
r12
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
2）调用rpr函数求3点的运动参数。
形式参数
m
n1
n2
k1
k2
r1
r2
vr2
ar2
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
2
3
3
2
0.0
&r2
&vr2
&ar2
t
w
e
p
vp
ap
3调用bark函数求4的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
2
4
0
3
r24
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
3）调用rrp函数求
构件的运动参数及5点和7点运动参数。
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
k3
r1
r2
vr2
ar2
t
实值
1
4
6
5
4
6
5
r45
&r2
&vr2
&ar2
t
形式参数
w
e
p
vp
ap
实值
w
e
p
vp
ap
4）三次调用bark函数求7，8，9的运动参数。
7点的运动参数：
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
2
0
7
3
0.0
r27
0.0
t
w
e
p
vp
ap
9点的运动参数：
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
9
5
0.0
r59
gam1
t
w
e
p
vp
ap
9的运动参数：
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
10
5
0.0
r510
gam2
t
w
e
p
vp
ap
4.1.2滑枕的运动主程序
/*Note:
YourchoiceisCIDE*/
#include"subk.c"
#include"draw.c"
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10];
staticdoublepdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler13,r24,r45;
doublepi,dr;
doubler2,vr2,ar2;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r13=0.1;r24=0.75,r45=0.15;
t[6]=0.0;w[6]=0.0;e[6]=0.0;
w[1]=1.0;e[1]=0.0;del=10.0;
p[2][1]=0.0;
p[2][2]=0.0;
p[1][1]=0.0;
p[1][2]=0.4;
p[6][1]=100.0;
p[6][2]=0.738;
pi=4.0*atan（1.0）;
dr=pi/180.0;
t[6]=0.0*dr;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint5\n"）;
printf（"NoTHETA1S5V5A5\n"）;
printf（"degmm/sm/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"pengyuan.txt","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile./n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nthekinematicparametersofpoint5\n"）;
fprintf（fp,"notheta1s5v5a5\n"）;
fprintf（fp,"degmm/sm/s/s"）;
ic=（int）（360.0/del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（i）*del*dr;
bark（1,3,0,1,r13,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rprk（1,2,3,3,2,0.0,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（2,4,0,3,r24,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrpk（1,4,6,5,4,5,6,r45,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]）;
fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]）;
pdraw[i]=p[5][1];
vpdraw[i]=vp[5][1];
apdraw[i]=ap[5][1];
if（（i%18）==0）{getch（）;}
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic）;
}
_
5.滑枕运动分析的计算结果与曲线图
5．1计算结果
thekinematicparametersofpoint5
notheta1s5v5a5
degmm/sm/s/s
10.0000.332-0.264-5.922
210.0000.322-0.417-5.109
320.0000.309-0.549-4.358
430.0000.292-0.660-3.647
540.0000.272-0.752-2.962
650.0000.250-0.825-2.298
760.0000.226-0.879-1.656
870.0000.201-0.917-1.041
980.0000.176-0.938-0.457
1090.0000.150-0.9420.095
11100.0000.123-0.9320.620
12110.0000.098-0.9081.130
13120.0000.073-0.8701.641
14130.0000.050-0.8172.178
15140.0000.028-0.7482.766
16150.0000.008-0.6623.433
17160.000-0.009-0.5574.200
18170.000-0.022-0.4285.077
19180.000-0.032-0.2746.055
20190.000-0.037-0.0917.091
21200.000-0.0370.1208.103
22210.000-0.0300.3588.963
23220.000-0.0170.6159.498
24230.0000.0040.8809.495
25240.0000.0321.1358.713
26250.0000.0671.3556.924
27260.0000.1061.5104.033
28270.0000.1501.5710.264
29280.0000.1931.522-3.724
30290.0000.2331.370-7.064
31300.0000.2681.142-9.140
32310.0000.2960.875-9.874
33320.0000.3170.602-9.606
34330.0000.3300.346-8.796
35340.0000.3360.115-7.801
36350.0000.336-0.087-6.820
37360.0000.332-0.264-5.922
5．2滑枕的位置、速度和加速度曲线
图4－1
6机构的动态静力分析
6.1求解过程说明及源程序
6．1．1求解过程说明
（1）以上机构的运动分析已经得出结果，静力分析可以建立在其基础上，直接再调用静力分析函数计算，但值得考虑的是在此机构中的工艺阻力的分析，采用把物料隔离的方法，将物料对刀摩擦看成是机构的工艺阻力，其大小与物料有关。
工艺阻力的计算已编成extf函数。
（2）先调用subk函数计算各个质心的运动参数，再按顺序调用subf函数计算各个力的参数，对各个函数要求的形式参数进行赋植说明如下：
1）2，3，4，5，7，8，9及
构件的运动参数参照4中的数据。
2）调用rrpf函数，计算5点的运动副反力。
形式参数
n1
n2
n3
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
实值
4
11
5
10
9
0
7
7
4
5
形式参数
t
w
e
p
vp
ap
实值
t
w
e
p
vp
ap
3）调用rprf函数，计算2，3，4中的反力。
形式参数
n1
n2
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
实值
2
3
2
8
0
4
0
2
3
形式参数
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
实值
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
4）调用barf函数，计算转动副1中的反力及应加于构件
上的平衡力矩tb。
形式参数
n1
ns1
nn1
k1
p
ap
e
fr
tb
实值
1
11
2
1
p
ap
e
fr
&tb
6．1．2静力分析主程序清单：
#include"subk.c"
#include"draw.c"
#include"subf.c"
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],tbdraw[370],tb1draw[370];
staticdoublepdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticdoublesita1[370],fr1draw[370],sita2[370],fr2draw[370],sita3[370],
fr3draw[370],fr3,bt3;
staticdoublefr[20][2],fe[20][2],tb,tb1,fr1,bt1,fr2,bt2,we1,we2,we3,gam1,
gam2,gam3,gam4;
staticintic;
doubler13,r24,r45,r27,r48,r59,r510;
doublepi,dr;
doubler2,vr2,ar2;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
sm[3]=30;sm[5]=95;
sj[3]=0.7;
pi=4.0*atan（1.0）;
r13=0.1,r24=0.75,r45=0.15,r27=0.375,r48=0.075,r59=sqrt（0.0025+0.0225）,
r510=sqrt（0.16+0.01）;
t[6]=0.0;w[6]=0.0;e[6]=0.0;
w[1]=-2*pi;e[1]=0.0;del=10.0;
gam1=atan（1/3）,gam2=atan（1/4）,gam3=pi+asin（1/4）,gam4=-asin（1/4）;
dr=pi/180.0;
t[6]=t[6]*dr;
p[2][1]=0.0;
p[2][2]=0.0;
p[1][1]=0.0;
p[1][2]=0.4;
p[6][1]=-100.0;
p[6][2]=0.738;
printf（"\nThekineto-staticanalysisofasix-barlinkase\n"）;
printf（"NoNoHETA1fr1sita1fr4sita4tbtb1p[10][1]fe[10][1]\n"）;
printf（"degNradianNradianN.mN.m"）;
if（（fp=fopen（"zhouyan.txt","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile./n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nTheKineto-staticAnalysisofasix-barLinkase\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1fr1sita1fr4sita4tbtb1\n"）;
fprintf（fp,"degNradianNradianN.mN.m"）;
ic=（int）（360.0/del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（-i）*del*dr+asin（1.0/4.0）+pi;
bark（1,3,0,1,r13,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rprk（1,2,3,3,2,0.0,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（2,0,4,3,0.0,r24,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrpk（1,4,6,5,4,5,6,r45,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
p[9][1]=p[5][1]-0.15;
p[9][2]=0.838;
vp[9][1]=vp[5][1];ap[9][1]=ap[5][1];
p[10][1]=p[5][1]+0.4;
p[10][2]=0.638;
vp[10][1]=vp[5][1];ap[10][1]=ap[5][1];
bark（2,0,7,3,0.0,r27,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,9,5,0.0,r59,gam1,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,10,5,0.0,r510,gam2,t,w,e,p,vp,ap）;
rrpf（4,6,5,0,9,0,10,10,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr）;
rprf（2,3,7,3,4,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr）;
barf（1,1,3,1,p,ap,e,fr,&tb）;
fr1=sqrt（fr[1][1]*fr[1][1]+fr[1][2]*fr[1][2]）;
bt1=atan2（fr[1][2],fr[1][1]）;
fr2=sqrt（fr[2][1]*fr[2][1]+fr[2][2]*fr[2][2]）;
bt2=atan2（fr[2][2],fr[2][1]）;
we1=-（ap[7][1]*vp[7][1]+（ap[7][2]+9.81）*vp[7][2]）*sm[3]-e[3]*w[3]*sj[3];
extf（p,vp,ap,t,w,e,10,fe）;
we2=-ap[10][1]*vp[10][1]*sm[5]+fe[10][1]*vp[10][1];
tb1=-（we1+we2）/w[1];
printf（"\n%2d%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f\n",i+1,t[1]/dr,
fr1,bt1/dr,fr2,bt2/dr,tb,tb1）;
fprintf（fp,"\n%2d%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f\n",
i+1,t[1]/dr,fr1,bt1/dr,fr2,bt2/dr,tb,tb1）;
tbdraw[i]=tb;
tb1draw[i]=tb1;
fr1draw[i]=fr1;sita1[i]=bt1;
fr2draw[i]=fr2;sita2[i]=bt2;
fr3draw[i]=fr2;sita3[i]=bt2;
if（（i%18）==0）{getch（）;}
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw2（del,tbdraw,tb1draw,ic,m）;/*调用绘图程序*/
draw3（del,sita1,fr1draw,sita2,fr2draw,sita3,fr3draw,ic,m）;
}
extf（p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe）
doublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],t[10],w[10],e[10],fe[20][2];
intnexf;
{
fe[nexf][2]=0.0;
if（vp[nexf][1]>0.0&&（p[nexf][1]>0.38165&&p[nexf][1]<0.71735））
{fe[nexf][1]=-9000;}
else
{fe[nexf][1]=0.0;}
}
6．2计算结果及曲线图
6．2．1计算结果
TheKineto-staticAnalysisofasix-barLinkase
NoTHETA1fr1sita1fr4sita4tbtb1
degNradianNradianN.mN.m
1194.4781573.56214.478695.141-178.8690.000-0.000
2184.4781307.02414.262553.171175.651-22.213-22.213
3174.47816858.79713.6587445.481-155.534-553.882-553.882
4164.47816055.10012.7236774.595-155.333-759.801-759.801
5154.47815376.36811.5126211.847-155.480-926.107-926.107
6144.47814821.57710.0745747.943-156.112-1058.904-1058.904
7134.47814383.2158.4555370.792-157.391-1163.289-1163.289
8124.47814049.8586.6925068.724-159.483
升级会员 