码头吊车机械原理课程设计.docx
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码头吊车机械原理课程设计
机械原理课程设计说明书
题目：
码头吊车机构的设计及分析
班级：
设计1101
姓名：
肖茹珍
学号：
********
********
成绩：
2013年11月日
一．题目说明…………………………………………………………………1
1.已知条件………………………………………………………………………1
2.内容要求与做法……………………………………………………………1
二．估算连架杆O3C的摆动范围………………………………………2
三．确定连架杆O3C的摆动范围………………………………………4
1.拆分杆组………………………………………………………………………4
2.列出形参和实参的表格……………………………………………………4
3.编写主程序并运行……………………………………………………………4
四．设计曲柄摇杆机构O1ABO3…………………………………………7
五．对整个机构进行运动分析…………………………………………8
1.拆分杆组………………………………………………………………………8
2.列出形参和实参的表格……………………………………………………8
3.编写主程序并运行……………………………………………………………9
六．对机构进行动态静力分析…………………………………………13
1.拆分杆组………………………………………………………………………13
2.列出形参和实参的表格……………………………………………………13
3.编写主程序并运行……………………………………………………………14
七．主要收获和建议………………………………………………………19
八．主要参考文献……………………………………………………………19
一．题目说明
图示为某码头吊车机构简图，它是由曲柄摇杆机构与双摇杆机构串联成的。
已知：
lo1x=2.86m,lo1y=4m,lo4x=5.6m,lo4y=8.1m,l3=4m,l3'=28.525m,a3'=25°,l3´´=8.5m,a3´´=7°,l4=3.625m,l4´=8.35m,a4'=184°,l4´´=1m,a4´´=95°,l5=25.15m,l5'=2.5m,a5'=24°。
图中S3、S4、S5为构件3、4、5的质心，构件质量分别为：
m3=3500kg,m4=3600kg,m5=5500kg,其余构件质量不计。
K点向左运动时载重Q为50kN，向右运动时载重为零，曲柄01A的转速n1=1.06r/min.
机构运动简图：
二．连架杆O3C对应的摆动范围。
利用下一问的程序，分析O3C的摆动范围。
/*Note:
YourchoiceisCIDE*/
#include"stdio.h"
#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;
doubler45,r56,r67,r510,gam1;
doublepi,dr;
doubler2;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r45=28.525,r56=3.625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35;w[3]=15.0;del=1.0;pi=4.0*atan（1.0）;dr=pi/180.0;
p[4][1]=0.0;
p[4][2]=0.0;
p[7][1]=5.6;
p[7][2]=8.1;
gam1=gam1*dr;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint10\n"）;
printf（"NoTHETA1s10v10a10\n"）;
printf（"degmm/sm/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"filel20111367.txt","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nThekinematicparametersofpoint11\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1S10V10A10\n"）;
fprintf（fp,"degmm/sm/s/s"）;
ic=（int）（360.0/del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[3]=（i）*del*dr;
bark（4,5,0,3,r45,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,10,4,0.0,r510,gam1,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;
fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;
pdraw[i]=p[10][2];
vpdraw[i]=vp[10][2];
apdraw[i]=ap[10][2];
if（（i%16）==0）{getch（）;};
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;
}
估算出连架杆O3C对应的摆动范围是93°到137°。
三．分析K点的运动状态
对双摇杆机构O3CDO4进行运动分析，以O3C为主动件，取步长为1°计算K点位置，根据K点的近似水平运动要求，依据其纵坐标值决定O3C的实际摆动范围。
1.拆分杆组
2.列出形参和实参的表格
⑴.对主动件①进行运动分析。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
4
5
0
3
r45
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
⑵.对由②、③构件组成的RRR杆组进行运动分析。
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
r1
r2
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
5
7
6
4
5
r56
r67
t
w
e
p
vp
ap
⑶.调用bark函数，求10点的竖直运动参数。
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
gam1
t
w
e
p
vp
ap
3.编写主程序并运行
⑴主程序：
/*Note:
YourchoiceisCIDE*/
#include"stdio.h"
#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;
doubler45,r56,r67,r510,gam1;
doublepi,dr;
doubler2;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r45=28.525,r56=3.625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35;w[3]=15.0;del=1.0;pi=4.0*atan（1.0）;dr=pi/180.0;
p[4][1]=0.0;
p[4][2]=0.0;
p[7][1]=5.6;
p[7][2]=8.1;
gam1=gam1*dr;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint10\n"）;
printf（"NoTHETA1s10v10a10\n"）;
printf（"degmm/sm/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"filel20111367.txt","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nThekinematicparametersofpoint11\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1S10V10A10\n"）;
fprintf（fp,"degmm/sm/s/s"）;
ic=（int）（360.0/del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[3]=（i）*del*dr;
bark（4,5,0,3,r45,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,10,4,0.0,r510,gam1,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;
fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;
pdraw[i]=p[10][2];
vpdraw[i]=vp[10][2];
apdraw[i]=ap[10][2];
if（（i%16）==0）{getch（）;};
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;
}
⑵运行结果：
程序运行结果会在屏幕上显示10点铅直方向的位置、速度、加速度数值如下：
Thekinematicparametersofpoint11
NoTHETA1S10V10A10
degmm/sm/s/s
10.0008.093545.801-25747.179
215.00012.357-225.611-111082.226
330.00019.237-268.356-112630.156
445.00025.145-336.353-113959.393
560.00029.678-424.969-114979.352
675.00032.528-528.164-115620.526
790.00033.500-638.907-115839.218
8105.00020.71320.192-4912.192
9120.00020.478-33.650-101.983
10135.00021.109344.361153865.368
11150.00015.201276.363155194.605
12165.0008.322233.618156742.534
13180.0000.939219.039158403.667
14195.000-6.444233.618160064.800
15210.000-13.324276.363161612.730
16225.000-19.231344.361162941.967
17240.000-23.764432.977163961.927
18255.000-26.614536.172164603.100
19270.000-27.586646.914164821.792
20285.000-26.614757.656164603.100
21300.000-23.764860.852163961.927
22315.000-19.231949.467162941.967
23330.000-13.3241017.465161612.730
24345.000-4.646882.164-15160.226
25360.0008.093545.801-25747.179
⑶K点纵坐标位置图线
四．设计曲柄摇杆机构O1ABO3
根据K点的近似水平运动要求，依据其纵坐标值确定O3C的实际摆动范围。
由数据分析可知，O3C在93°至134°之间摆动时为K点近似水平运动，所以O3C的摆角范围是93°至134°，所以O3B的摆角范围为68°至109°.
按O3C的摆动范围设计曲柄摇杆机构O1ABO3，使摇杆O3B的两个极限位置对应于选定是K点轨迹范围。
如图：
由已知条件，
;
∴
;
∴
;
;
;
∴
五．求K点水平方向的位移、速度和加速度线图
1.拆分杆组
2.列出形参和实参的表格
⑴对主动件①进行运动分析。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
2
0
1
r12
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
⑵对②③组成的RRR杆组进行运动分析。
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
r1
r2
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
4
2
3
3
2
r34
r23
t
w
e
p
vp
ap
⑶调用bark函数，求5点运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
4
0
5
3
0.0
r45
25.0*dr
t
w
e
p
vp
ap
⑷对④⑤组成的RRR杆组进行运动分析。
形式参数
m
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
5
7
6
4
5
r56
r67
t
w
e
p
vp
ap
⑸调用bark函数，求8，9,10,11。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
10
4
0.0
r510
176.0*dr
t
w
e
p
vp
ap
实值
4
0
11
3
0.0
r411
18.0*dr
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
9
4
0.0
r59
95.0*dr
t
w
e
p
vp
ap
实值
7
0
8
5
0.0
r78
-156.0*dr
t
w
e
p
vp
ap
3.编写主程序并运行
⑴主程序：
/*Note:
YourchoiceisCIDE*/
#include"stdio.h"
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"draw.c"
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[8],w[8],e[8],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler12,r23,r34,r45,r56,r67,r510,r411,r59,r78;
doublepi,dr;
doubler2;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r56=3.625,r67=25.15,r510=8.35,r12=1.36,r34=4.0,r23=2.78,r45=28.525;
w[1]=0.1;del=15.0;pi=4.0*atan（1.0）;dr=pi/180.0;e[1]=0.0,r411=8.5,r59=1.0,r78=2.5;
p[1][1]=2.86;
p[1][2]=4.0;
p[4][1]=0.0;
p[4][2]=0.0;
p[7][1]=5.6;
p[7][2]=8.1;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint10\n"）;
printf（"NoTHETA1s10v10a10\n"）;
printf（"degmm/sm/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"20111367.txt","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nThekinematicparametersofpoint10\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1S10V10A10\n"）;
fprintf（fp,"degmm/sm/s/s\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）;
bark（4,0,5,3,0.0,r45,25.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;
rrrk（1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,10,4,0.0,r510,176.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（4,0,11,3,0.0,r411,18.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,9,4,0.0,r59,95.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（7,0,8,5,0.0,r78,-156.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[10][1],vp[10][1],ap[10][1]）;
fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[10][1],vp[10][1],ap[10][1]）;
pdraw[i]=p[10][1];
vpdraw[i]=vp[10][1];
apdraw[i]=ap[10][1];
if（（i%16）==0）{getch（）;};
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;
}
⑵运行结果：
Thekinematicparametersofpoint10
NoTHETA1S10V10A10
degmm/sm/s/s
10.000-2.1520.325-0.128
215.000-1.849-0.127-0.201
330.000-2.832-0.600-0.152
445.000-4.869-0.939-0.111
560.000-7.670-1.187-0.077
675.000-10.996-1.336-0.036
790.000-14.566-1.3730.007
8105.000-18.093-1.3060.043
9120.000-21.329-1.1540.072
10135.000-24.075-0.9330.096
11150.000-26.166-0.6560.114
12165.000-27.483-0.3480.118
13180.000-28.002-0.0540.107
14195.000-27.7600.2520.134
15210.000-26.6030.6410.155
16225.000-24.4201.0110.120
17240.000-21.4361.2380.051
18255.000-18.0961.285-0.012
19270.000-14.8181.204-0.046
20285.000-11.8381.069-0.054
21300.000-9.2220.931-0.051
22315.000-6.9510.806-0.045
23330.000-4.9910.692-0.044
24345.000-3.3450.558-0.062
25360.000-2.1520.325-0.128
⑶K点水平方向的位移、速度和加速度线图
六．对机构进行动态静力分析
1.拆分杆组
2.列出形参和实参的表格
⑴对主动件①进行运动分析。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
2
0
1
r12
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
⑵对②③组成的RRR杆组进行运动分析。
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
r1
r2
t
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