机械原理课程设计说明书.docx
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机械原理课程设计说明书
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:
姓名:
学号:
指导教师:
成绩:
2013年9月28日
目录
1.题目说明2
2.内容要求与作法2
3.滑枕初始位置及行程H的确定方法2
4.机构的结构分析3
5.机构的运动分析3
5-1所调用杆组子程序中虚参与实参对照表3
5-2主程序、计算结果及运行图像4
6.机构的静力分析6
6-1杆组运动分析子程序函数及形参实值对照表6
6-2主程序、运行结果及运算图像7
7.主要收获与建议11
8.参考文献11
1.题目说明
(图a)所示为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金额平衡力矩Tb的线图。
3.以主轴为等效构件,计算飞轮的转动惯量。
上机前认真读懂所用子程序,自编主程序,初始位置取滑枕5的左极限位置。
3.滑枕初始位置及行程H的确定方法
滑枕初始位置为左极限位置,此时构件1和构件3在O1O2左侧垂直;滑枕行程H由运动分析的结果得知。
滑枕的左极限位置为-0.337,右极限为0.038,所以行程为0.375;
4.机构的结构分析
5.机构的运动分析
5-1杆组运动分析子程序函数及形参与真值对照表
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
r13
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
2)调用rprk函数,求构件3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
4
3
0.0
r24
0.0
t
w
e
p
vp
ap
4)调用rrpk函数,求5点的位置和5构件的运动参数。
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
k3
r1
r2
vr2
ar2
t
w
e
p
vp
ap
实值
-1
4
8
5
4
5
6
r45
&r2
&vr2
&ar2
t
w
e
p
vp
ap
5-2主程序、运行结果、运行图像
主程序
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"draw.c"
main()
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2];
staticdoublet[10],w[10],e[10],del;
staticdoublepdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370],wdraw[370];
staticintic;
doubler12,r13,r24,r45,gam;
doublepi,dr;
doubler2,vr2,ar2;
inti;
FILE*fp;
r12=0.4;r13=0.1;r24=0.75;r45=0.15;
pi=4.0*atan(1.0);
dr=pi/180.0;
gam=-(acos(r13/r12)+pi/2);
t[8]=0.0;w[8]=0.0;e[8]=0.0;
w[1]=-2*pi;e[1]=0.0;del=1;
p[1][1]=0.0;
p[1][2]=0.0;
p[2][1]=0.0;
p[2][2]=-0.4;
p[8][1]=-100.0;
p[8][2]=0.338;
printf("\nTheKinematicParametersofPoint5\n");
printf("NoTHETA1S5V5A5\n");
printf("degmm/sm/s/s\n");
ic=(int)(360.0/del);
for(i=0;i<=ici++)
{
t[1]=gam-(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(2,0,4,3,0.0,r24,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
rrpk(-1,4,8,5,4,5,6,r45,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);
wdraw[i]=t[1]/dr;
pdraw[i]=p[5][1];
vpdraw[i]=vp[5][1];
apdraw[i]=ap[5][1];
}
if((fp=fopen("20110991.txt","w"))==NULL)
{
printf("Can'topenthisfile./n");
exit(0);
}
for(i=0;i<=ic;i++)
{
printf("%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f\n",wdraw[i],pdraw[i],vpdraw[i],apdraw[i]);
fprintf(fp,"%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f\n",wdraw[i],pdraw[i],vpdraw[i],apdraw[i]);
if((i%18)==0)getch();
}
fclose(fp);
getch();
draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic);
}
运行结果
TheKinematicParametersofPoint5
THETA1S5V5A5
degmm/sm/s/s
-165.522-0.337-0.0007.251
-180.522-0.3310.2735.878
-195.522-0.3150.4924.688
-210.522-0.2910.6653.611
-225.522-0.2600.7942.593
-240.522-0.2250.8821.623
-255.522-0.1870.9300.715
-270.522-0.1480.942-0.123
-285.522-0.1090.921-0.903
-300.522-0.0720.867-1.668
-315.522-0.0370.781-2.495
-330.522-0.0070.657-3.470
-345.5220.0170.489-4.671
-360.5220.0330.265-6.108
-375.5220.038-0.022-7.660
-390.5220.030-0.371-9.000
-405.5220.006-0.762-9.578
-420.522-0.033-1.148-8.646
-435.522-0.088-1.450-5.459
-450.522-0.152-1.571-0.054
-465.522-0.216-1.4505.699
-480.522-0.270-1.1289.210
-495.522-0.308-0.7239.820
-510.522-0.330-0.3338.746
-525.522-0.3370.0007.251
运行图像
6.牛头刨床的静力分析
6-1杆组运动分析子程序函数及形参实值对照表
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
r13
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
2)调用rprk函数,求构件3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
4
3
0.0
r24
0.0
t
w
e
p
vp
ap
4)调用rrpk函数,求5点的位置和5构件的运动参数。
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
k3
r1
r2
vr2
ar2
t
w
e
p
vp
ap
实值
-1
4
8
5
4
5
6
r45
&r2
&vr2
&ar2
t
w
e
p
vp
ap
5)调用bark函数,求构件2的质心6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
6)调用bark函数,求构件5的质心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
5
0
6
5
0.0
r56
gam2
t
w
e
p
vp
ap
7)调用bark函数,求构件5的工艺阻力作用点8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
gam3
t
w
e
p
vp
ap
8)调用rrpf函数,求4、5点的反作用力。
形式参数
n1
n2
n3
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
p
vp
ap
t
w
e
fr
实值
4
10
5
0
6
0
9
9
4
5
p
vp
ap
t
w
e
fr
9)调用rprf函数求3点的反作用力。
形式参数
n1
n2
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
实值
2
3
7
0
4
0
0
3
2
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
10)调用barf函数,求1点运动副反力及平衡力矩。
形式参数
n1
ns1
nn1
k1
p
ap
e
fr
tb
实值
1
0
3
1
p
ap
e
fr
&tb
6-2主程序、运行结果、运行图像
主程序
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"subf.c"
#include"draw.c"
main()
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],tbdraw[370],tb1draw[370],fr1draw[370],sita1[370],fr2draw[370],sita2[370],fr3draw[370],sita3[370];
staticdoublefr[20][2],fe[20][2],fr1,bt1,fr2,bt2,we3,we5,tb,tb1,fk,pk;
staticintic;
doubler12,r13,r24,r27,r45,r56,r58,r59;
doublepi,dr,gam1,gam2,gam3;
doubler2,vr2,ar2;
doublea=0.05,b=0.15,c=0.4,d=0.1;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"tb","tb1","fr1","","fr2"};
sm[3]=30.0;sm[5]=95.0;
sj[3]=0.7;
r13=0.1,r12=0.4,r24=0.75,r45=0.15;
r27=0.375,r58=sqrt(a*a+b*b),r59=sqrt(c*c+d*d);
pi=4.0*atan(1.0);
dr=pi/180.0;
gam1=-(acos(r13/r12)+pi/2);
gam2=atan(a/b);
gam3=-atan(d/c);
t[8]=0.0;w[8]=0.0;e[8]=0.0;
w[1]=-2*pi;e[1]=0.0;del=1;
p[1][1]=0.0;
p[1][2]=0.0;
p[2][1]=0.0;
p[2][2]=-0.4;
p[8][1]=-100.0;
p[8][2]=0.338;
printf("\nTheKineto-staticAnalysisofaSix-barLinkase\n");
printf("NOTHETA1FR1FR2BT2TBTB1\n");
printf("(deg.)(N)(deg.)(N)(deg.)(N.m)(N.m)\n");
if((fp=fopen("20110991run.txt","w"))==NULL)
{
printf("Can'topenthisfile./n");
exit(0);
}
fprintf(fp,"\nTheKineto-staticAnalysisofaSix-barLinkase\n");
fprintf(fp,"NOTHETA1FR1FR2BT2TBTB1\n");
fprintf(fp,"(deg.)(N)(deg.)(N)(deg.)(N.m)(N.m)\n");
ic=(int)(360.0/del);
for(i=0;i<=ic;i++)
{
t[1]=gam1-(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(2,0,4,3,0.0,r24,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
rrpk(-1,4,8,5,4,5,6,r45,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);
bark(2,0,7,3,0.0,r27,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
bark(5,0,6,5,0.0,r56,gam2,t,w,e,p,vp,ap);
bark(5,0,9,5,0.0,r59,gam3,t,w,e,p,vp,ap);
rrpf(4,10,5,0,6,0,9,9,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr);
rprf(2,3,7,0,4,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr,fk,pk);
barf(1,0,3,1,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]);
we3=-(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,9,fe);
we5=-(ap[6][1]*vp[6][1])*sm[5]+fe[9][1]*vp[9][1];
tb1=-(we3+we5)/w[1];
printf("%3d%.3f%.3f%.3f%.3f%.3f%.3f%.3f\n",i,t[1]/dr,fr1,bt1/dr,fr2,bt2/dr,tb,tb1);
fprintf(fp,"%3d%.3f%.3f%.3f%.3f%.3f%.3f%.3f\n",i,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%16)==0){getch();}
}
fclose(fp);
getch();
draw2(del,tbdraw,tb1draw,ic);
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&&p[nexf][1]>0.0935&&p[nexf][1]<0.432)
{fe[nexf][1]=-9000.0;}
else{fe[nexf][1]=0.0;}
}
运行结果
TheKineto-staticAnalysisofaSix-barLinkase
NOTHETA1FR1FR2BT2TBTB1
(deg.)(N)(deg.)(N)(deg.)(N.m)(N.m)
0-165.5221465.96114.478627.211-171.0150.0000.000
1-180.5221127.91214.005446.916179.556-28.293-28.293
2-195.52215767.37112.7236867.477-148.658-746.184-746.184
3-210.52215065.89910.8186002.447-154.166-995.161-995.161
4-225.52214516.5608.4555324.070-162.398-1174.074-1174.074
5-240.52214074.0695.7694865.571-172.533-1288.627-1288.627
6-255.52213725.6742.8814635.881176.812-1344.548-1344.548
7-270.52213479.810-0.1044606.793167.177-1347.945-1347.945
8-285.52213355.544-3.0864730.512159.624-1304.217-1304.217
9-300.52213373.618-5.9644969.198154.494-1216.382-1216.382
10-315.52213549.209-8.6315310.503151.601-1083.634-1083.634
11-330.52213886.197-10.9685763.750150.487-900.827-900.827
12-345.52214373.388-12.8346345.168150.615-659.496-659.496
13-360.52214985.863-14.0667061.962151.520-350.957-350.957
14-375.5221602.230165.525711.386-1.585-2.929-2.929
15-390.5221999.234166.143957.246-5.892-57.335-57.335
16-405.5222257.789167.9661159.948-6.456-124.576-124.576
17-420.5222148.950171.0641170.305-3.036-168.380-168.380
18-435.5221409.272175.286812.2497.743-133.095-133.095
19-450
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