機械原理課程設(shè)計牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)

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1、 牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析 目 錄 1設(shè)計任務(wù)及要求…………………………… 2 數(shù)學(xué)模型的建立…………………………… 3 程序框圖…………………………………… 4 程序清單及運行結(jié)果……………………… 5 設(shè)計總結(jié)…………………………………… 6 參考文獻(xiàn)…………………………………… 請預(yù)覽后下載！ 機械原理課程設(shè)計任務(wù)書（一） 姓名 郭娜 專業(yè) 機械工程及自動化 班級 機械08-3班 學(xué)號 0807100305 一、設(shè)計題目：牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析 二、系統(tǒng)簡圖：

2、三、工作條件 已知：曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點B所作圓弧高的平分線上。 四、原始數(shù)據(jù) 導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析 80 450 120 850 306 425 285 840 五、要求： 1）作機構(gòu)的運動簡圖（A4或A3圖紙）。 2）用C語言編寫主程序調(diào)用子程序，對機構(gòu)進(jìn)行運動分析，并打印出程序及計算結(jié)果。 3）畫出導(dǎo)軌4的角位移，角速度，角加速度的曲線。 4）編寫設(shè)計計算說明書。 指導(dǎo)教師： 開始日期： 2010年7月10 日 完成日期：2010 年7月16日 請預(yù)覽后下載！

3、 1. 設(shè)計任務(wù)及要求 設(shè)計 內(nèi)容 導(dǎo) 桿 機 構(gòu) 的 運 動 分 析 單位 r/min mm 符號 n2 lo2o4 lo2A lo4B lBC lo4s4 數(shù)據(jù) 80 450 120 850 306 425 要求 （1） 作機構(gòu)的運動簡圖。 （2） 用C語言編寫主程序調(diào)用子程序，對機構(gòu)進(jìn)行運動分析，動態(tài)顯示，并打印程序及運算結(jié)果。 （3） 畫出導(dǎo)軌的角位移Ψ，角速度Ψ’，角加速度Ψ”。 （4） 編寫設(shè)計計算說明書。 請預(yù)覽后下載！ 二、 數(shù)學(xué)模型 如圖四個向量組成封閉

4、四邊形，于是有 按復(fù)數(shù)式可以寫成 a（cosα+isinα）-b(cosβ+isinβ)+d(cosθ3+isinθ3)=0 （1） 由于θ3=90，上式可化簡為 請預(yù)覽后下載！ a（cosα+isinα）-b(cosβ+isinβ)+id=0 （2） 根據(jù)（2）式中實部、虛部分別相等得 acosα-bcosβ=0 (3) asinα-bsinβ+d=0

5、 (4) (3)(4)聯(lián)立解得 β=arctan (5) b= (6) 將（2）對時間求一階導(dǎo)數(shù)得 ω2=β’=ω1cos(α-β) (7) υc=b’=-aω1sin(α-β) (8) 將（2）對時間求二階導(dǎo)數(shù)得 ε3

6、=β”=[aε1cos(α-β)- aωsin(α-β)-2υcω2] （9) 請預(yù)覽后下載！ ac=b”=-aε1sin(α-β)-aωcos(α-β)+bω (10) ac即滑塊沿桿方向的加速度，通常曲柄可近似看作均角速轉(zhuǎn)動，則ε3=0。 三、 程序框圖 程序設(shè)計時，一般是未知量而已知且為常數(shù)，它們的關(guān)系為，取相等時間間隔，則其中N為整數(shù) 輸入a,d, ω1,輸入N 作循環(huán)，F(xiàn)or(i=0;i=N;i++) 依次計算β，b, ω2, υc, ε2, ac 將計算的β，b, ω2, υc, ε2, ac結(jié)果

7、分別存入數(shù)組 或文件中 按格式輸出所有計算結(jié)果 初始化圖形系統(tǒng) 繪制直角坐標(biāo)系 直角坐標(biāo)系下分別繪出角位移、角速度、角加速度圖象 請預(yù)覽后下載！ 四、程序清單及運算結(jié)果 符號說明 Q1：曲柄1的角位移 Q3：導(dǎo)桿3的擺動的角位移 S3：C點沿桿3的位移 Q31：導(dǎo)桿3擺動的角速度w3 S31：C點相對于導(dǎo)桿3的速度 Q311：導(dǎo)桿3擺動的角加速度a3 S311：C點相對于導(dǎo)桿3的加速度 L1：曲柄1的長度 L6：曲柄1與導(dǎo)桿3的回轉(zhuǎn)中心的距離

8、（1） 程序清單 ①導(dǎo)桿3的計算程序 #include"math.h" #include"conio.h" #include #define PI 3.1415926 #define M 0.017453 main() { 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((

9、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"); 請預(yù)覽后下載！ for(Q1=0;Q1<360;Q1+=5) { i++; if(i%12==0) {getch(); printf("jiaodu weiyi

10、 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&&Q

11、3!=270) s3=90*cos(Q1*M)/cos(Q3*M); else if(Q3==90) s3=440; else s3=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);

12、 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); 請預(yù)覽后下載！ Q_1[j]=Q1; S_e[j]=Se;

13、 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;

14、 fclose(f1); } ① 運算結(jié)果 jiaodu wei yi su du jiaojiasudu jiasudu 0 -26.6410 -225.6121 2980.1992 -1888597.5000 5 -29.9571 -290.3119 2725.9580 -1771214.1250 10 -34.0705 -349.9124 2465.3013 -1653869.1250 15 -

15、38.9176 -404.7200 2204.1282 -1537997.5000 20 -44.4389 -455.0467 1947.2355 -1422954.2500 25 -50.5790 -501.1967 1698.4697 -1310516.2500 30 -57.2860 -543.4551 1460.8784 -1201652.5000 35 -64.5119 -582.0817

16、1236.8556 -1094043.1250 40 -72.2113 -617.3046 1028.2677 -987876.7500 45 -80.3420 -649.3168 836.5630 -884575.3750 50 -88.8637 -678.2743 662.8631 -784632.6250 55 -97.7381 -704.2951 508.0354 -683126.8125

17、60 -106.9280 -727.4584 372.7512 -586413.1250 65 -116.3972 -747.8099 257.5296 -487261.8125 70 -126.1095 -765.3591 162.7702 -391189.9375 75 -136.0290 -780.0851 88.7760 -292519.0312 80 -146.1191 -791.9397

18、 35.7695 -195399.5156 85 -156.3424 -800.8548 3.9034 -99716.0781 請預(yù)覽后下載！ 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 201

19、360.3906 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 -7

20、52.6618 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 1

21、193481.0000 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 1564795.8750 165 -302.0172 -445.2491 2203.9717 1691299.2500 170 -307.3508

22、 -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

23、 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

24、 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

25、 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 -201.60

26、46 1339.3322 316.6331 947077.5000 265 -184.2254 1364.9659 67.3372 484325.1562 270 -166.6487 806.7209 -6.7326 -157.5224 請預(yù)覽后下載！ 275 -149.2913 1340.7021 67.0276 -468633.1875 280 -132.3673 1293.2650

27、 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

28、 -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

29、 -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

30、1.7749 3626.6663 -2224271.0000 350 -22.6721 -79.7296 3439.8213 -2117387.2500 ②導(dǎo)桿3的角位移的，角速度，角加速度曲線圖的設(shè)計程序 #include #include #include #define pi 3.1415926 main() { float w1=2*pi*64/60,L1=90,L6=350; float Q3,Q1,s3,w3,s

31、31,s311; int gd=DETECT,gmode,i; initgraph(&gd,&gmode,""); clrscr(); for(Q1=0;Q1<=2*pi;Q1+=1.0/1000*pi) {if(Q1>=0&&Q1pi*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; 請預(yù)覽后下載！ else Q3=pi+atan((L6+L1*sin(Q1))/(L1*cos(Q

32、1))); 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

33、); 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"); outtext

34、xy(400,300,"a: jia su du"); getch(); } ② 請預(yù)覽后下載！ ③ 導(dǎo)桿機構(gòu)運動模擬程序 #include #include #include 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;

35、 initgraph(&gd,&gmode,""); for(n=1;n<=70;n++) {setbkcolor(0); sgd(); } getch(); } /* 搖塊子程序 */ 請預(yù)覽后下載！ 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); m

36、oveto(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); } /* 支點子程序 */ void pirot(float x0,float y0,float l) { float pi=3.1415926; float x,y; int i,n; int h=4;

37、 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); } }

38、 /* 連桿，搖塊，導(dǎo)軌程序*/ void sgd() {int i; int x04,y04,x02,y02; 請預(yù)覽后下載！ int l04b=800; int l02a=95; float xa,ya,xb,yb,l; float ss,theta; for(i=0;i<=63;i++) /*循環(huán)動畫*/ {ss=i*0.1; x04=350; x02=350; /*坐標(biāo)計算*/ y04=32

39、0; 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*

40、/ 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); /*畫支點Xo4,Xo2*/ pirot(x04,y04,16); pist(xa,ya,20,10,theta); delay(250); }

41、 } ③ 請預(yù)覽后下載！ 五、 設(shè)計總結(jié) 通過這次機械原理課程設(shè)計,本人受益匪淺。 請預(yù)覽后下載！ 這次課程是機械原理教學(xué)的一個重要組成部分。課程設(shè)計的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，使其對于機械的組成結(jié)構(gòu)，運動學(xué)以及動力學(xué)的分析與設(shè)計建立較完整的概念以及知識系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決有關(guān)本課程實際問題以及進(jìn)一步提高分析設(shè)計、查閱技術(shù)資料的能力和獨立自主能力。更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新機械的能力。 為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，對機械原理課程設(shè)計提出的要求

42、是：“結(jié)合一個簡單的機械系統(tǒng)，綜合運用所學(xué)理論和方法，使學(xué)生能受到擬定機械運動方案的初步訓(xùn)練，并能對方案中某些機構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計”。我們以基本要求精神為指導(dǎo)，以適應(yīng)當(dāng)?shù)拈_發(fā)、設(shè)計新產(chǎn)品為核心的科技進(jìn)步需要而做的努力。其內(nèi)容為：結(jié)合專業(yè)特點，選擇工程實際的問題作為課程設(shè)計題目，對所選題目進(jìn)行方案論證，定出兩個較好的方案進(jìn)行必要的分析、計算及繪圖。 本課程設(shè)計以解析法為主，運用計算機輔助設(shè)計對選定的機構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計。為了提高自己的自主創(chuàng)新能力有著很大的幫助。 六、 參考文獻(xiàn) 請預(yù)覽后下載！ [1] 譚浩強編著.C程序設(shè)計（第二版）.北京：清華大學(xué)出版社，1999 [2] 孫桓 陳作模 葛文杰著.機械原理（第七版）北京：高等教育出版社，2005 [3] 羅笑南，王若梅等著。計算機圖形學(xué) 廣州：中山大學(xué)，1996.10 [4] 裘建新編著 機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書 北京：高等教育出版社 2005.4 （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝!） 請預(yù)覽后下載！