压床连杆机构的运动及分析.docx

1、压床连杆机构的运动及分析压床连杆机构的运动及分析（ 3）1设计题目及参数2数学模型3程序框图4程序清单及运行结果5设计总结6参考文献设计题目及参数已知：中心距 X1=70mm ，X2=200mm ，Y=310mm 。构件3的上、下极限=60、=1滑块的冲程H=210mm ,比值 CE/CD （取 1/2）, EF/DE（取 1/4）,各构 件 S 重心的 位置， 曲柄每分钟转速 N1=90r/min 。要求：1 ） 设计连杆机构，作机构运动简图（选择适当 的比例尺） 。机构两个位置的速度多边形和 加速度多边形，滑块的运动线简图（位移， 速度和加速度曲线） 。2） 用 C 语言编写程序对机构进行

2、运动分析， 并 打印程序及计算结果。3）编写出设计计算说明书。数学模型压床连杆机构数学模型具体推导过程：将此六杆机构等效为四杆机构与曲柄滑块机构的组合.如图，四个向量组成的封闭四边行，于是有Z1 Z2 Z3 Z4 一 Z厂0即按复数式可以写成Li(cos1 isin1) L(cos2 isin2) Ls(cos3 isinj L4(cos 4 isin)Lcos isin5) =0-4 =90, v -0实部相等L1 cost 1 L2 cost 2 L3 cost 3 - Xj = 0 ( 1)虚部相等L1 sin r L2 sin 2 L3 sin 3 Y = 0(1)式联立消去二2得2

3、2 2 RLiLsCOSr-2XiL3)com3 (2YL 2LiLaSinjjsi九二化? -L| -L32 X1 -2YLsni+2XiLiC0S1)令2 2P1 - 2L1 L3 COSyi r - 2X1 L3 , M 1 = 2L1 L3 sin T1 1 C2YL3 N 1 = L2 - L32 2-L1 X1 -2YL.Sin - 1 2X1L1 cos1,P1C0Sr 3 M 1sin= 3 二 N1 得N1 P12P1 M1-arcsin f 2 2PM 1再对曲柄滑块机构进行分析l3S(cos)1 isin n 1) X2(cosv 2 isin v 2) -(cos 3

4、i sinv 3)4-Ljcosn 4 i sin J =0实部虚部分别相等l3 /-S cosr 3 - L3 cost 4 = 04 3 4L3sin r3 - l3 sin 二4 X2 = 04联立得方程LS2 2SL3COS X； -2X2L3sin 亠 一(3)2 二 04L?sin 耳L2令s/ =0可得2L3 cos日4(X2 - L?sin 日4)4(L3)2cos=-4X； 8X2L3si ”4 (L3)2i 4组合四杆机构的分析便得到=0Xisini -Ycosr L3Sincos -LsSin 二2 cosysin cos/i -sin cosXjSin L3cossin

5、屯 -L3sin 片 cos)3 -Ycossin 齐 cosr2 - sin r2 cosjL4寸3 =360。_十3 _90参数的定义theta 转角omga-角速度 epsl 角加速度程序框图输入 Xi, X2, Y, 0； H ni作循环，For(i=O;iN;i+)依次计算B 2 日3 国2 3 呂2 5计算的日2日3国2 国3 5 J结果分别存入数组或文件中按格式输出所有计算结果 初始化图形系统绘制直角坐标系直角坐标系下分别绘出角位移、角速度、角加速度图象绘制出机构动画序设计源程#in elude #in elude vgraphics.h#include #defineX1(70

6、.0*0.001)#defineX2(200.0*0.001)#defineY(310.0*0.001)#definePHI3_160#definePHI3_2120#defineH(210.0*0.001)#defineLce_Lcd0.5#defineLef_Lde0.25#defineN190.0#definePi3.1415926#defineVs900#defineDelayTime1000#defineFaiAngleScale 30#definePosScale100#defineSpeedScale10#defineAccelateScale 0.02#defineVPX_A

7、125#defineVPY_A 400#defineVX115#defineVY1100#defineVX2250#defineVY2460#definePosCoorX300#definePosCoorY180#defineSpeedCoorX300#defineSpeedCoorY280#defineAccelateCoorX 300#define AccelateCoorY 380 float Lab; float Lbc; float Lde; float Lef; float Lcd; float Lce; float Lad; float Pax,Pbx,Pcx,Pdx,Pex,P

8、fx,Pay,Pby,Pcy,Pdy,Pey,Pfy; float Vax,Vbx,Vcx,Vdx,Vex,Vfx,Vay,Vby,Vcy,Vdy,Vey,Vfy; float Aax,Abx,Acx,Adx,Aex,Afx,Aay,Aby,Acy,Ady,Aey,Afy; float k1,k2,k3,k11,k21,k31,k12,k22,k32; float Omig;float FaiAngle_Degree;float FaiAngle_Rad;intVPX_B,VPY_B,VPX_C,VPY_C,VPX_D,VPY_D,VPX _E,VPY_E,VPX_F,VPY_F;void I

9、nit();void InitView();void DrawCoor();void DrawPic();void DrawMoveCoor();void GetLength();void GetpointPos(float FaiAngle);void GetPointSpeed(float FaiAngle);void GetPointAccelate(float FaiAngle);void main() int i,t;Omig=N1*2*Pi/60;Init();InitView();GetLength();for(FaiAngle_Degree=0;!kbhit();FaiAngl

10、e_Degree+)FaiAngle_Degree=(int)FaiAngle_Degree)%360; FaiAngle_Rad=FaiAngle_Degree*Pi/180.0;Pax=0;Pay=0;Pdx=X1;Pdy=Y;Pbx=Lab*cos(FaiAngle_Rad);Pby=Lab*sin(FaiAngle_Rad);Vbx=-Lab*Omig*sin(FaiAngle_Rad);Vby=Lab*Omig*cos(FaiAngle_Rad);Abx=-Lab*pow(Omig,2)*cos(FaiAngle_Rad);Aby=-Lab*pow(Omig,2)*sin(FaiAn

11、gle_Rad); k1=sqrt(pow(Pdx-Pbx,2)+pow(Pdy-Pby,2);k2=(pow(k1,2)+pow(Lbc,2)-pow(Lcd,2)/2.0/pow(k1,2)5k3=sqrt(pow(Lbc*1.0/k1),2)-pow(k2,2);Pcx=Pbx+k2*(Pdx-Pbx)-k3*(Pdy-Pby);Pcy=Pby+k2*(Pdy-Pby)-k3*(Pdx-Pbx);Vcx=(Pdx-Pbx)*k21+Vbx-k2*Vbx-k31*(Pdy-Pby)+k3* Vby;Vcy=(Pdy-Pby)*k21+Vby-k2*Vby-k31*(Pdx-Pbx)+k3*

12、 Vbx;k11=(Vbx*(Pbx-Pdx)+Vby*(Pby-Pdy)/k1; k21=(pow(Lcd,2)-pow(Lbc,2)*k11/pow(k1,3); k31=-(Lbc*k11/pow(k1,3)+k2*k21)/k3;k12=(k1*pow(Vbx,2)+Abx*(Pbx-Pdx)+pow(Vby,2)+Ab y*(Pby-Pdy)-k11*(Pbx-Pdx)*Vbx+Vby+(Pby-Pdy)/p ow(k1,2);k22=(pow(Lcd,2)-pow(Lbc,2)*(k12/pow(k1,2)-3*pow( k11,2)/pow(k1,3);k32=(k31*(Lbc

13、*k11+k2*pow(k1,4)-k3*(Lbc*(k12*k1- 3*pow(k11,2)+pow(k21,2)*pow(k1,3)+k2*k21*pow(k 1,3)/pow(k3,2)/pow(k1,3);Acx=(Pdx-Pbx)*k22-k21*Vbx+Abx-k2*Abx-k21*Vbx- k32*(Pdy-Pby)+2*k31*Vby+k3*Aby;Acy=(Pdy-Pby)*k22-k21*Vby+Aby-k2*Aby-k21*Vby+k32*(Pdx-Pbx)-2*k31*Vbx-k3*Abx;Pex=Lce_Lcd*(Pcx-Pdx)+Pcx; Pey=Lce_Lcd*(

14、Pcy-Pdy)+Pcy; Vex=Vcx*Lde/Lcd; Vey=Vcy*Lde/Lcd; Aex=Acx*Lde/Lcd; Aey=Acy*Lde/Lcd;Pfx=X1-X2;Pfy=Pey-sqrt(pow(Lef,2)-pow(Pfx-Pex,2); Vfx=0;Vfy=Vey+(Pex-Pfx)*Vex)/(Pey-Pfy);Afx=0;Afy=Aey+(Pey-Pfy)*(Pex-Pfx)*Aex+pow(Vex,2)-(Pe x-Pfx)*Vex*(Vey-Vfy)/pow(Pey-Pfy,2);DrawPic(); DrawMoveCoor(); delay(DelayTim

15、e); closegraph() ; void GetLength()float temp1,temp2; Lad=sqrt(X1*X1+Y*Y);Lde=H/(cos(PHI3_1*Pi/180)-cos(PHI3_2*Pi/180);Lce=Lde/(1.0+1.0/Lce_Lcd); Lcd=Lde-Lce; temp1=sqrt(pow(Lad,2)+pow(Lcd,2)-2*Lad*Lcd*cos(PHI3_1*Pi/180-atan(X1/Y);temp2=sqrt(pow(Lad,2)+pow(Lcd,2)-2*Lad*Lcd*cos(PHI3_2*Pi/180-atan(X1/

16、Y);Lbc=(temp2+temp1)/2.0;Lab=(temp2-temp1)/2.0;Lef=Lde*Lef_Lde;void Init()int gd=VGA,gm=VGAHI,errorcode; initgraph(&gd,&gm,c:turboc2);void InitView()VPX_D=VPX_A+X1*Vs;VPY_D=VPY_A-Y*Vs;VPX_F=VPX_A+(X1-X2)*Vs;cleardevice(); setfillstyle(SOLID_FILL,BLUE); bar(0,0,639,479); setcolor(GREEN); settextstyle

17、(1,HORIZ_DIR,4); outtextxy(65,25,LIANGAN JIGOU) ; setfillstyle(SOLID_FILL,RED); bar(0,82,700,84); bar(0,88,700,90);setfillstyle(SOLID_FILL,GREEN);bar(VX1,VY1,VX2,VY2);DrawCoor();setcolor(YELLOW);outtextxy(290,430,Y);outtextxy(550,430,X);void DrawCoor()int i;setcolor(YELLOW);line(300,180,550,180);lin

18、e(300,280,550,280);line(300,380,550,380);line(300,140,300,220);line(300,240,300,320);line(300,340,300,420);line(300,140,300-3,140+5);line(300,240,300-3,240+5);line(300,340,300-3,340+5);line(300,140,300+3,140+5);line(300,240,300+3,240+5);line(300,340,300+3,340+5);line(550,180,550-5,180+3);line(550,28

19、0,550-5,280+3);line(550,380,550-5,380+3);line(550,180,550-5,180-3);line(550,280,550-5,280-3);line(550,380,550-5,380-3);setcolor(YELLOW);settextstyle(0,HORIZ_DIR,1);outtextxy(280,140,Pf);outtextxy(280,240,Vf);outtextxy(280,340,Af);void DrawPic()int i;VPX_B=VPX_A+Vs*(Pbx-Pax);VPY_B=VPY_A-Vs*(Pby-Pay);

20、VPX_C=VPX_A+Vs*(Pcx-Pax);VPY_C=VPY_A-Vs*(Pcy-Pay);VPX_E=VPX_A+Vs*(Pex-Pax);VPY_E=VPY_A-Vs*(Pey-Pay);VPX_F=VPX_A+Vs*(Pfx-Pax);VPY_F=VPY_A-Vs*(Pfy-Pay);setbkcolor(BLACK);setfillstyle(SOLID_FILL,BLUE);bar(VX1,VY1,VX2,VY2);setfillstyle(SOLID_FILL,BLACK);setlinestyle(SOLID_LINE,0,NORM_WIDTH);pieslice(VPX

21、_A,VPY_A,0,360,3); line(VPX_A,VPY_A,VPX_A-10,VPY_A+10); line(VPX_A,VPY_A,VPX_A+10,VPY_A+10);line(VPX_A-15,VPY_A+10,VPX_A+15,VPY_A+10);for (i=0;i30;i+=4) line(VPX_A-15+i, VPY_A+10, VPX_A-10+i, VPY_A+15);pieslice(VPX_D, VPY_D, 0,360,3);line(VPX_D,VPY_D,VPX_D-10,VPY_D+10); line(VPX_D,VPY_D,VPX_D+10,VPY

22、_D+10);line(VPX_D-15,VPY_D+10,VPX_D+15,VPY_D+10); outtextxy(VPX_D,VPY_D-15,D); outtextxy(VPX_A,VPY_A-15,A); outtextxy(VPX_F+10,VPY_F,F);for (i=0;i30;i+=4) line(VPX_D-15+i,VPY_D+10, VPX_D-10+i ,VPY_D+15);line(VPX_F,130, VPX_F,420); for (i=130;i150;i+=6)line(VPX_F,i, VPX_F-10,i+4); rectangle(VPX_F-5,V

23、PY_F-10, VPX_F+5, VPY_F+10);pieslice(VPX_B, VPY_B,0,360,2); pieslice(VPX_C, VPY_C,0,360,2);pieslice(VPX_E, VPY_E,0,360,2); pieslice(VPX_F, VPY_F,0,360,2); circle(VPX_A,VPY_A,Lab*Vs);setlinestyle(SOLID_LINE,0,THICK_WIDTH); line (VPX_A,VPY_A,VPX_B,VPY_B);line (VPX_B,VPY_B,VPX_C,VPY_C);line (VPX_D,VPY_

24、D,VPX_E,VPY_E);line (VPX_E,VPY_E,VPX_F,VPY_F);void DrawMoveCoor() float f,x,y;f=FaiAngle_Rad*FaiAngleScale;x=Pfx*PosScale;y=Pfy*PosScale;putpixel(PosCoorX+f,PosCoorY-x,BROWN);putpixel(PosCoorX+f,PosCoorY-y,RED);x=Vfx*SpeedScale;y=Vfy*SpeedScale;putpixel(SpeedCoorX+f,SpeedCoorY-x,BROWN); putpixel(Spe

25、edCoorX+f,SpeedCoorY-y,RED); x=Afx*AccelateScale;y=Afy*AccelateScale;putpixel(AccelateCoorX+f,AccelateCoorY-x,BROWN);putpixel(AccelateCoorX+f,AccelateCoorY-y,RED);设计结果i=13i=1.756857 ,omigar2i=0.983844 ,omigar3i= -3.810642 ,epsl2i=-23.53977 epsl3i=-19.458128 i=48sita1i=30.159290 ,sita2i=0.249768 ,sit

26、a3 i=1.464203 ,omigar2i=-0.892504 ,omigar3i=- 4.776515 ,epsl2i=-29.605782 epsl3i=13.256150 i=49sita1i=30.787609 ,sita2i=0.311739 ,sita3i=1.258883 ,omigar2i=-2.397500 ,omigar3i=- 4.462730 ,epsl2i=-14.459468 epsl3i=60.537876i=50,sita1i=0.000000 ,sita2i=0.000000 ,sita3i= 0.000000 ,omigar2i=0.000000 ,om

27、igar3i=0.00 0000 ,epsl2i=0.000000 ,epsl3i=0.000000位移、加速度、角速度曲线的绘制总结这门课程设计是机械原理课程设计，真对的是我们这学期 所学的机械原理这门课程的，不但是对所学知识的检验, 更是对实践能力的考察。 在连杆机构中，构件间的相对运动是平面 运动或平行平面运动的成为平面连杆机构。通常由四个组件组成的连 杆机构成为丝杆机构，有五个构件组成的连杆机构成为五杆机构，以 此类推。五杆以上的连杆机构又称为多杆机构。因三个构件不能组成 平面闭式链机构，故平面闭式连机构至少是四杆机构。四杆机构既是 构成和研究平面多杆机构的基础，又是应用最广泛的连杆机

28、构。 平面连杆机构的有点：1)运动副一般为转动负荷移动副，由于低副是面接触，所以压强小、 便于润滑，磨损2)运动副元素为圆柱面或平面，故制造容易。3)平面连杆机构结构简单、 工作可靠， 而能实现多种运动规律和运动 轨迹要求。4)相对于空间连杆机构，其设计也较容易。因此，他在机床、农业机 械、矿业机械、轻工机械、汽车及各种仪表中得到了广泛的应用。 其主要缺点：1)惯性力和惯性力距不易平衡，因而，不适用于高速传动。2)对多机构而言， 随着构件和运动副的增多， 运动运动累积误差增大， 从而影响传动精度。平面连杆机构的类型：1) 祛病摇杆机构2) 双曲柄机构3)双摇杆机构参考文献机械原理课程设计指导书 徐萃萍 冷兴聚机械原理电算课程设计指导书冷兴聚机械原理 孙恒 陈作模C 程序设计 谭浩强计算机图形学 罗笑南 王若梅机械原理课程设计 ，辽宁工程技术大学机械 设计基础教研室