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机械原理课程设计牛头刨床导杆机构运动分析

牛头刨床导杆机构的运动分析目录1设计任务及要求……………………………2 数学模型的建立……………………………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……………………………………机械原理课程设计任务书(一)姓名郭娜专业机械工程及自动化班级机械08-3班学号0807100305五、要求:1)作机构的运动简图(A4或A3图纸)。

2)用C语言编写主程序调用子程序,对机构进行运动分析,并打印出程序及计算结果。

3)画出导轨4的角位移ϕ,角速度ϕ ,角加速度ϕ 的曲线。

4)编写设计计算说明书。

指导教师:开始日期:2010年7月10 日完成日期:2010 年7月16日1. 设计任务及要求要求(1)作机构的运动简图。

(2)用C语言编写主程序调用子程序,对机构进行运动分析,动态显示,并打印程序及运算结果。

(3)画出导轨的角位移Ψ,角速度Ψ’,角加速度Ψ”。

(4)编写设计计算说明书。

二、 数学模型如图四个向量组成封闭四边形,于是有0321=+-Z Z Z按复数式可以写成a (cos α+isin α)-b(cos β+isin β)+d(cos θ3+isin θ3)=0(1)由于θ3=90º,上式可化简为a (cos α+isin α)-b(cos β+isin β)+id=0(2)根据(2)式中实部、虚部分别相等得acos α-bcos β=0(3)asin α-bsin β+d=0(4)(3)(4)联立解得β=arctan acosaasinad +(5)b= 2adsina d a 22++ (6)将(2)对时间求一阶导数得ω2=β’=baω1cos(α-β) (7)υc =b ’=-a ω1sin(α-β)(8)将(2)对时间求二阶导数得ε3=β”=b1[a ε1cos(α-β)- a ω21sin(α-β)-2υc ω2] (9)a c =b ”=-a ε1sin(α-β)-a ω21cos(α-β)+b ω22(10)a c 即滑块沿杆方向的加速度,通常曲柄可近似看作均角速转动,则ε3=0。

三、 程序框图程序设计时,一般αθ=1是未知量而1ω已知且为常数,它们的关系为,,)(11t t ωθ=取相等时间间隔t ∆,则N t N •∆•=11ωθ其中N 为整数四、程序清单及运算结果符号说明Q1:曲柄1的角位移Q3:导杆3的摆动的角位移S3:C点沿杆3的位移Q31:导杆3摆动的角速度w3 S31:C点相对于导杆3的速度Q311:导杆3摆动的角加速度a3 S311:C点相对于导杆3的加速度L1:曲柄1的长度L6:曲柄1与导杆3的回转中心的距离(1)程序清单①导杆3的计算程序#include"math.h"#include"conio.h"#include<stdio.h>#define PI 3.1415926#define M 0.017453main(){ int Q1,i=0,j=0,Q_1[71];float S_e[71],S_e1[71],Q_411[71],S_e11[71];float Q3,Q31,Q311,w3,a3,Q4,Q41;float Q411,s3,s31,s311,Se,w4,Ve,Se1,a4,Se11;FILE *f1;if((f1=fopen("fdata.txt","w"))==NULL){printf("fdata.txt file cannot open!\n");exit(0);}clrscr();printf("jiao du wei yi su du jiaojiasudu jiasudu\n");for(Q1=0;Q1<360;Q1+=5){ i++;if(i%12==0){getch();printf("jiaodu weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu\n");}if(Q1>=0&&Q1<90||Q1>270&&Q1<=360){Q3=atan((350+90*sin(Q1*M))/(90*cos(Q1*M)));Q3/=M;}else if(Q1==90||Q1==270){Q3=90;}else if(Q1>90&&Q1<270){Q3=PI+atan((350+90*sin(Q1*M))/(90*cos(Q1*M)));Q3/=M;}if(Q3!=90&&Q3!=270)s3=90*cos(Q1*M)/cos(Q3*M);else if(Q3==90)s3=440;elses3=260;s31=-90*6.8*sin((Q1-Q3)*M);Q31=90*6.8*cos((Q1-Q3)*M)/s3;w3=Q31;Q311=(6.8*6.8*90*sin((Q3-Q1)*M))-2*w3*s31;a3=Q311;Q4=180-asin((530-580*sin(Q3*M))/174)/M;Se=580*cos(Q3*M)+174*cos(Q4*M);Q41=-w3*580*cos(Q3*M)/(174*cos(Q4*M));w4=Q41;Se1=-w3*580*sin((Q3-Q4)*M)/cos(Q4*M);Q411=(Q31*Q31*580*sin(Q3*M)+Q41*Q41*174*sin(Q4*M)-Q311*580*cos(Q3*M))/(174*cos(Q4*M));Se11=-(a3*580*sin((Q3-Q4)*M)+w3*w3*580*cos((Q3-Q4)*M-w4*w4*174))/cos(Q4*M);Q_1[j]=Q1;S_e[j]=Se;S_e1[j]=Se1;Q_411[j]=Q411;S_e11[j]=Se11;printf("%d %6.4f %6.4f %6.4f %6.4f\n",Q_1[j],S_e[j],S_e1[j],Q_411[j],S_e11[j]);fprintf(f1,"%d %6.4f %6.4f %6. 4f %6.4f\n",Q_1[j],S_e[j],S_e1[j],Q_411[j],S_e11[j]);}j=j+1;fclose(f1);}①运算结果jiaodu wei yi su du jiaojiasudu jiasudu0 -26.6410 -225.6121 2980.1992 -1888597.50005 -29.9571 -290.3119 2725.9580 -1771214.125010 -34.0705 -349.9124 2465.3013 -1653869.125015 -38.9176 -404.7200 2204.1282 -1537997.500020 -44.4389 -455.0467 1947.2355 -1422954.250025 -50.5790 -501.1967 1698.4697 -1310516.250030 -57.2860 -543.4551 1460.8784 -1201652.500035 -64.5119 -582.0817 1236.8556 -1094043.125040 -72.2113 -617.3046 1028.2677 -987876.750045 -80.3420 -649.3168 836.5630 -884575.375050 -88.8637 -678.2743 662.8631 -784632.625055 -97.7381 -704.2951 508.0354 -683126.812560 -106.9280 -727.4584 372.7512 -586413.125065 -116.3972 -747.8099 257.5296 -487261.812570 -126.1095 -765.3591 162.7702 -391189.937575 -136.0290 -780.0851 88.7760 -292519.031280 -146.1191 -791.9397 35.7695 -195399.5156 85 -156.3424 -800.8548 3.9034 -99716.0781 90 -166.6487 -806.7209 -6.7326 -336.6043 95 -177.0345 -809.4526 3.8907 98381.1172 100 -187.4224 -808.9144 35.7439 201360.3906 105 -197.7818 -804.9841 88.7376 303868.6875 110 -208.0682 -797.5251 162.7193 406435.0625 115 -218.2356 -786.4084 257.4662 513216.6875 120 -228.2362 -771.4974 372.6755 620025.8750 125 -238.0202 -752.6618 507.9477 731897.5625 130 -247.5368 -729.7744 662.7639 842337.0000 135 -256.7329 -702.7089 836.4528 958104.5625 140 -265.5542 -671.3401 1028.1467 1074799.1250 145 -273.9447 -635.5408 1236.7249 1193481.0000 150 -281.8466 -595.1798 1460.7390 1314749.0000 155 -289.2006 -550.1158 1698.3228 1439326.0000 160 -295.9452 -500.1955 1947.0826 *******.8750 165 -302.0172 -445.2491 2203.9717 1691299.2500 170 -307.3508 -385.0851 2465.1428 1820088.8750 175 -311.8776 -319.4932 2725.8010 1949062.5000 180 -315.5267 -248.2437 2980.0481 2077653.1250 185 -318.2238 -171.0969 3220.7498 2204597.7500 190 -319.8919 -87.8205 3439.4504 2327887.5000 195 -320.4508 1.7835 3626.3618 2445203.0000 200 -319.8185 97.8345 3770.4954 2553216.0000 205 -317.9123 200.3115 3859.9885 2647628.7500 210 -314.6508 308.9710 3882.6917 2723199.0000 215 -309.9581 423.2437 3827.1174 2773568.0000 220 -303.7680 542.1177 3683.7847 2790752.7500 225 -296.0309 664.0181 3446.9648 2767703.0000 230 -286.7217 786.708 3116.7771 2694137.2500 235 -275.8483 907.2365 2701.3325 2562871.7500 240 -263.4610 1021.9773 2218.5918 2369156.0000 245 -249.6605 1126.7856 1697.2296 2103209.7500 250 -234.6020 1217.2893 1175.8484 1775365.7500 255 -218.4965 1289.3079 699.9667 1384495.5000 260 -201.6046 1339.3322 316.6331 947077.5000265 -184.2254 1364.9659 67.3372 484325.1562 270 -166.6487 806.7209 -6.7326 -157.5224 275 -149.2913 1340.7021 67.0276 -468633.1875 280 -132.3673 1293.2650 316.0499 -919479.5000 285 -116.1834 1225.9053 699.1774 -1320767.6250 290 -100.9728 1142.2114 1174.9329 -1666306.5000 295 -86.9208 1046.0001 1696.2716 -1955622.0000 300 -74.1637 940.9747 2217.6743 -2177823.7500 305 -62.7928 830.4984 2700.5159 -2345273.5000 310 -52.8588 717.4761 3116.0991 -2456901.5000 315 -44.3785 604.3156 3446.4526 -2518143.0000 320 -37.3407 492.9357 3683.4421 -2537459.0000 325 -31.7127 384.8089 3826.9407 -2520536.7500 330 -27.4455 281.0159 3882.6650 -2475456.0000 335 -24.4783 182.3036 3860.0955 -2407529.5000 340 -22.7427 89.1417 3770.7129 -2322242.2500 345 -22.1656 1.7749 3626.6663 -2224271.0000 350 -22.6721 -79.7296 3439.8213 -2117387.2500②导杆3的角位移的,角速度,角加速度曲线图的设计程序#include<math.h>#include<graphics.h>#include<stdio.h>#define pi 3.1415926main(){ float w1=2*pi*64/60,L1=90,L6=350;float Q3,Q1,s3,w3,s31,s311;int gd=DETECT,gmode,i;initgraph(&gd,&gmode,"");clrscr();for(Q1=0;Q1<=2*pi;Q1+=1.0/1000*pi){if(Q1>=0&&Q1<pi/2||Q1>pi*1.5&&Q1<=2*pi)Q3=atan((L6+L1*sin(Q1))/(L1*cos(Q1)));else if(Q1==pi/2||Q1==1.5*pi)Q3=pi/2;elseQ3=pi+atan((L6+L1*sin(Q1))/(L1*cos(Q1)));if(Q1!=pi/2&&Q1!=1.5*pi)s3=L1+L6;else s3=L6-L1;s31=-L1*w1*sin(Q1-Q3);w3=L1*w1*cos(Q1-Q3)/s3;s3=sqrt(L1*L1+L6*L6+2*L1*L6*sin(Q1));putpixel(100+Q1*180/pi,60+s3*sin(Q3)/2.5,5);line(100,200,500,200);line(495,205,500,200);line(495,195,500,200);line(100,10,100,350);line(95,15,100,10);line(105,15,100,10);putpixel(100+Q1*180/pi,188+L1*w1*cos(Q1-Q3)/s3*30,6) ;/*v*/putpixel(100+Q1*180/pi,200+(w1*w1*L1*sin(Q3-Q1)-2*w3 *s31)/s3*6,4);/*a*/}outtextxy(400,120,"v:su du");outtextxy(220,230,"s: wei yi");outtextxy(400,300,"a: jia su du");getch();}②③导杆机构运动模拟程序#include<math.h>#include<graphics.h>#include<stdio.h>void pist(float x0,float y0,float l,float h,float theta); void pirot(float x0,float y0,float l);void sgd();main(){ int gd=DETECT,gmode,n;initgraph(&gd,&gmode,"");for(n=1;n<=70;n++){setbkcolor(0);sgd();}getch();}/* 摇块子程序*/void pist(float x0,float y0,float l,float h,float theta) {float x,y;x=x0-cos(theta)*1/2+h/2*sin(theta);y=y0+1/2*sin(theta)+h/2*cos(theta);moveto(x,y);linerel(l*cos(theta),-l*sin(theta));linerel(-h*sin(theta),-h*cos(theta));linerel(-l*cos(theta),l*sin(theta));lineto(x,y);}/* 支点子程序*/void pirot(float x0,float y0,float l){ float pi=3.1415926;float x,y;int i,n;int h=4;setcolor(3);circle(x0,y0,3);setcolor(150);x=x0-1/2;y=y0+sin(pi/3)*l;moveto(x0,y0);lineto(x,y);linerel(20,0);lineto(x0,y0);n=1/4;for(i=0;i<=n;i++){moveto(x+i*h,y+h);lineto(x+(i+1)*h,y);}}/* 连杆,摇块,导轨程序*/void sgd(){int i;int x04,y04,x02,y02;int l04b=800;int l02a=95;float xa,ya,xb,yb,l;float ss,theta;for(i=0;i<=63;i++) /*循环动画*/{ss=i*0.1;x04=350; x02=350; /*坐标计算*/y04=320; y02=145;xa=x02+l02a*cos(ss);ya=y02+l02a*sin(ss);l=sqrt((xa-x04)*(xa-x04)+(ya-y04)*(ya-y04)); xb=x04+(xa-x04)*l04b/l;yb=y04+(ya-y04)*l04b/l;theta=-atan((ya-y04)/(xa-x04));setcolor(14);cleardevice(); /*清屏*/circle(xa+4,ya-8,3);setcolor(2);line(x02,y02,xa+4,ya-8);line(xb,yb,x04,y04);setcolor(9);pirot(x02,y02,16); /*画支点Xo4,Xo2*/ pirot(x04,y04,16);pist(xa,ya,20,10,theta);delay(250);}}③五、设计总结通过这次机械原理课程设计,本人受益匪浅。

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