牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)運動分析方案四

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1、 牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)運動分析 一、 設(shè)計任務(wù)及要求: (1)已知：牛頭刨床的導(dǎo)桿機構(gòu)的曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且報頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點B所作圓弧的平分線上。數(shù)據(jù)如下表所示： 設(shè)計內(nèi)容 導(dǎo)桿機構(gòu)運動分析 單位 r/min mm 符號 N2 lo2o4 lo2A lo4B lBC lo4s4 數(shù)據(jù) 70 400 95 800 ２５６ ４００ 要求： 1、用c語言編寫計算程序,對機構(gòu)進行動態(tài)分析和動態(tài)顯示。 2、上機調(diào)試程序并打印結(jié)果。 3、畫出導(dǎo)桿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。

2、 二、數(shù)學(xué)模型的建立 如圖三個向量組成封閉圖形，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 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

3、+d=0 (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)

4、 將（2）對時間求二階導(dǎo)數(shù)得 ε3=β’=[aε1cos(α-β)- aωsin(α-β)-2υcω2] （9) 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ε1=0。 三、程序框圖 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

5、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 四、程序清單及運行結(jié)果： #include #include #include #include #define PI 3.1415926 #define M PI/180 #define C 2*PI*70/60 #define l1 95 #define l2 400 #define l4 800 #define l5 (0.32*l4) #define Ys6 22.88996918 #de

6、fine l7 l4-Ys6 void dtmn(); void pist(float x0,float y0,float l,float h, float theta); void slide(float x0,float y0,float x1,float h); void pirot(float x0,float y0,float l); void sgd(); void cur(); /****************************主函數(shù)****************************/ main() {int Q2,i=0,j=0

7、,Q_2[72]; float Q4,Q41,Q411,w3,a3,Q5,Q51; float Q511,sA,sA1,sA11,Se,w4,Ve,Se1,a4,Se11; float S_e[72],S_e1[72],S_e11[72],Q_511[72]; FILE *fl; if((fl=fopen("mydata.txt","w"))==NULL) {printf("mydata.txt cannot open!\n"); exit(0); } /*int gd=DETECT,gm; initgraph(&gd,&gm,"c:\\tur

8、boc2"); cleardevice();*/ clrscr(); printf(" zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu \n"); for(Q2=0;Q2<=360;Q2+=5) {i++; if(i%12==0){getch(); printf(" zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu \n"); } if(Q2>=0&&Q2<90||Q2>270&&Q2<=

9、360) {Q4=atan((l2+l1*sin(Q2*M))/(l1*cos(Q2*M)));Q4/=M;} else if(Q2==90||Q2==270) {Q4=90;} else if(Q2>90&&Q2<180) {Q4=PI-atan((l2+l1*sin(Q2*M))/(-l1*cos(Q2*M)));Q4/=M;} else if(Q2>=180&&Q2<270) {Q4=PI-atan((l2+l1*sin(Q2*M))/(-l1*cos(Q2*M)));Q4/=M;} if(Q4

10、==90) sA=l2+l1; else if(Q4==270) sA=l2-l1; else sA=l1*cos(Q2*M)/cos(Q4*M); sA1=-l1*C*sin((Q2-Q4)*M); Q41=-l1*C*cos((Q2-Q4)*M)/sA; w3=Q41; Q411=(C*C*l1*sin((Q4-Q2)*M)-w3*sA1)/sA; a3=Q411; if(((l7-l4*sin(Q4*M))/l5)>=0&&((l7-l4*sin(Q4*M))/l5)<=

11、1) Q5=180-asin(l7-(l4*sin(Q4*M))/l5)/M; else if(((l7-l4*sin(Q4*M))/l5)>=-1&&((l7-l4*sin(Q4*M))/l5)<=0) Q5=180+asin((l7-l4*sin(Q4*M))/l5)/M; Se=l4*cos(Q4*M)+l5*cos(Q5*M); Q51=-w3*l4*cos(Q4*M)/(l5*cos(Q5*M)); w4=Q51; Se1=-w3*l4*sin((Q4-Q5)*M)/cos(Q5*M);

12、 Q511=(Q41*Q41*l4*sin(Q4*M)+Q51*Q51*l5*sin(Q5*M)-Q411*l4*cos(Q4*M))/(l5*cos(Q5*M)); Se11=-(a3*l4*sin((Q4-Q5)*M)+w3*w3*l4*cos((Q4-Q5)*M)-w4*w4*l5)/cos(Q5*M); S_e[j]=Se; S_e1[j]=Se1; Q_511[j]=Q511; S_e11[j]=Se11; Q_2[j]=Q2; printf("%7d %-7.3f

13、 %-7.3f %-7.3f %-7.3f\n",Q_2[j],S_e[j], S_e1[j],Q_511[j],S_e11[j]); fprintf(fl,"%7d %-7.3f %-7.3f %-7.3f %-7.3f\n",Q_2[j],S_e[j], S_e1[j],Q_511[j],S_e11[j]); } j++; fclose(fl); cur(); dtmn(); sgd(); }

14、 /**********************sudu,jiasudu,weiyi,quxiantu hanshu*************************/ void cur() {/*float w1=2*PI,L1=110,L4=135,L61=490,L3=540,L6=380; */ float Q4,Q2,sA,w3,sA1,sA11,Se,Se1,Se11,a3,a4,Q411,Q5,Q51,w4; int gd=DETECT, gmode,i; initgraph(&gd,&gmode,"c:\\turboc2"); clrsc

15、r(); for(Q2=0;Q2<=2*PI;Q2+=1.0*PI/1000) {if(Q2>=0&&Q2PI*1.5&&Q2<=2*PI) Q4=atan((l2+l1*sin(Q2))/(l1*cos(Q2))); else if(Q2==PI/2.0||Q2==1.5*PI) Q4=PI/2; else if(Q2>PI/2&&Q2

16、l1*cos(Q2))); if(Q2!=PI/2&&Q2!=1.5*PI) sA=l1*cos(Q2)/cos(Q4); else if(Q2==PI/2) sA=l1+l2; else sA=l2-l1; /* sA1=-l1*w1*sin(Q2-Q4); */ w3=l1*C*cos(Q2-Q4)/sA; Q411=(C*C*l1*sin(Q4-Q2)-2*w3*sA)/sA; a3=Q411; if(((l7-l4*sin(Q4))/l5)>=0&&((l7-l4*sin(Q4))

17、/l5)<=1) Q5=PI-asin((l7-l4*sin(Q4))/l5); else if(((l7-l4*sin(Q4))/l5)>=-1&&((l7-l4*sin(Q4))/l5)<0) Q5=PI+asin((l7-l4*sin(Q4))/l5); Se=l4*cos(Q4)+l5*cos(Q5); Q51=-w3*l4*cos(Q4)/(l5*cos(Q5)); w4=Q51; Se1=-w3*l4*sin(Q4-Q5)/cos(Q5); /*Q511=(Q41*Q41*l4*sin(Q4)+Q51*Q

18、51*l5*sin(Q5)-Q411*Q411*l4*cos(Q4))/(l5*cos(Q5));*/ Se11=-(a3*l4*sin(Q4-Q5)+w3*w3*l4*cos(Q4-Q5)-w4*w4*l5)/cos(Q5); line(100,200,500,200); setcolor(5); line(492,201,500,200); line(492,199,500,200); line(100,10,100,350); setcolor(5); line(99,18,100,10); lin

19、e(101,18,100,10); putpixel(100+Q2*180/PI,200-Se/5,1); /*繪制位移曲線*/ putpixel(100+Q2*180/PI,200-Se1/100,2); /*繪制速度曲線*/ putpixel(100+Q2*180/PI,200-Se11/100,4);} /*繪制加速度曲線*/ setcolor(10); settextjustify(CENTER_TEXT,0); outtextxy(300,300,"RED___JIASUDU");

20、 outtextxy(300,330,"GREEN___SUDU"); outtextxy(300,360,"BLUE___WEIYI"); /* outtextxy(300,50,"SUDU JIASUDU WEIYI GUAN XI QU XIAN TU");*/ outtextxy(300,50,"SUDU JIASUDU WEIYI GUAN XI QU XIAN TU"); getch(); closegraph();} /***************************運動模擬圖函數(shù)*************

21、******/ void dtmn() { int gd=DETECT,gmode,n; initgraph(&gd,&gmode,"c:\\turboc2"); cleardevice(); do {setbkcolor(0); sgd(); }while(!kbhit()); getch(); } /****************************導(dǎo)軌函數(shù) *********************/ void slide(float x0,fl

22、oat y0,float x1,float h) {float xr; int i,n; xr=x0+x1; line(x0,y0,xr,y0); n=x1/h; for(i=0;i<=n;i++) {moveto(x0+i*h,y0+h); lineto(x0+(i+1)*h,y0); } } /************************搖塊函數(shù)*************************/ void pist(float x0,float y0,float

23、 l,float h,float theta) {float x,y; x=x0-cos(theta)*l/2+h/2*sin(theta); y=y0+l/2*sin(theta)+h/2*cos(theta); moveto(x,y); linerel(l*cos(theta),-l*sin(theta)); /***繪制輪廓線******/ linerel(-h*sin(theta),-h*cos(theta)); linerel(-l*cos(theta),l*sin(theta)); lineto(x,

24、y); } /*************************支點函數(shù)*********************/ void pirot(float x0,float y0,float l) {/*float PI=3.1415926;*/ float x,y; int i,n; int h=4; setcolor(4); circle(x0,y0,3); setcolor(9); x=x0-l/2; y=y0+sin(PI/3)*l; moveto(x0,y

25、0); lineto(x,y); linerel(18,0); lineto(x0,y0); n=l/4; for(i=0;i<=n;i++) {moveto(x+i*h,y+h); lineto(x+(i+1)*h,y); } } /************************連桿,搖塊,導(dǎo)軌函數(shù) ***************/ void sgd() {int i; int x04,y04,x02,y02; int l02a=l1/2; int l0

26、4b=l4/2; float xa,ya,xb,yb,xc,yc,l; float lbc=l5/2; float ss,theta; for(i=0;i<64;i++) /*****動態(tài)模擬******/ {ss=i*0.1; /*坐標(biāo)計算*/ x04=400; x02=400; y04=400; y02=225; xa=x02+l02a*cos(ss); ya=y02+l02a*sin(ss); l=sqrt((xa-x04)*(xa-x04)+(ya-y04)*

27、(ya-y04)); xb=x04+(xa-x04)*l04b/l; yb=y04+(ya-y04)*l04b/l; yc=135; xc=xb-sqrt(lbc*lbc-(yb-yc)*(yb-yc)); theta=-atan((ya-y04)/(xa-x04)); setcolor(4); cleardevice(); circle(xb,yb,3); circle(xa,ya,3); circle(xc,yc,3); setcolor(8); line(50,135,

28、500,135); rectangle(xc+7,yc+6,xc-7,yc-6); /*繪制滑塊C*/ line(x02,y02,xa,ya); line(xc,yc,xb,yb); line(xb,yb,x04,y04); setcolor(7); pirot(x02,y02,16); /*繪制支點X04,X02*/ pirot(x04,y04,16); pist(xa,ya,20,10,theta); /*繪制滑塊A*/ slide(60,135,100

29、,10); slide(500,135,570,10); setcolor(8); settextstyle(3,0,2); outtextxy(200,30,"DAOGAN YUNDONG MONI"); outtextxy(200,440,"PRESS ANY KEY TO RETURN"); outtextxy(200,420,"PRESS BREAK TO STOP"); delay(2000);} } 運行結(jié)果： zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasu

30、du jiasudu 0 -71.142 304.647 8.723 -9953.699 5 -75.351 401.248 7.939 -9740.870 10 -80.667 490.578 7.002 -9468.886 15 -87.004 572.911 5.950 -9140.816 20 -94.281 648.534 4.820 -8759.8

31、99 25 -102.420 717.730 3.645 -8329.566 30 -111.345 780.766 2.453 -7853.440 35 -120.986 837.896 1.272 -7335.324 40 -131.273 889.345 0.125 -6779.141 45 -142.139 935.321 -0.968 -6188.921

32、 50 -153.521 976.003 -1.990 -5568.732 55 -165.357 1011.550 -2.924 -4922.648 60 -177.586 1042.098 -3.759 -4254.695 65 -190.149 1067.764 -4.482 -3568.840 70 -202.990 1088.634 -5.086 -2868.893

33、 75 -216.050 1104.795 -5.563 -2158.586 80 -229.276 1116.298 -5.907 -1441.448 85 -242.611 1123.185 -6.115 -720.852 90 -256.000 1125.473 -6.185 0.004 95 -269.389 1123.182 -6.115 718.097 100

34、 -282.724 1116.297 -5.907 1430.578 105 -295.950 1104.794 -5.563 2134.752 110 -309.010 1088.633 -5.086 2828.065 115 -321.851 1067.761 -4.482 3508.075 120 -334.414 1042.097 -3.759 4172.396 125

35、-346.643 1011.550 -2.924 4818.689 130 -358.479 976.002 -1.990 5444.576 135 -369.861 935.319 -0.968 6047.605 140 -380.727 889.344 0.125 6625.189 145 -391.014 837.894 1.272 7174.511 150 -400.655

36、 780.766 2.453 7692.463 155 -409.580 717.729 3.645 8175.566 160 -417.719 648.534 4.820 8619.898 165 -424.996 572.911 5.950 9021.038 170 -431.333 490.578 7.002 9374.011 175 -436.649 401.248

37、 7.939 9673.283 180 -440.858 304.647 8.723 9912.797 185 -443.872 200.530 9.313 10086.062 190 -445.602 88.711 9.667 10186.335 195 -445.954 -30.899 9.741 10206.849 200 -444.835 -158.241 9

38、.495 10141.209 205 -442.156 -293.048 8.893 9983.816 210 -437.831 -434.768 7.909 9730.355 215 -431.781 -582.479 6.526 9378.272 220 -423.944 -734.799 4.748 8927.134 225 -414.275 -889.798 2.601

39、 8378.840 230 -402.757 -1044.928 0.136 7737.403 235 -389.408 -1196.994 -2.562 7008.511 240 -374.285 -1342.188 -5.381 6198.696 245 -357.495 -1476.201 -8.178 5314.545 250 -339.200 -1594.439 -10.7

40、91 4362.119 255 -319.613 -1692.325 -13.053 3347.051 260 -299.004 -1765.690 -14.803 2275.500 265 -277.684 -1811.176 -15.912 1155.762 270 -256.000 -1125.473 -6.185 0.005 275 -234.316 -1811.174 -15.91

41、2 -1174.578 280 -212.996 -1765.694 -14.803 -2346.066 285 -192.387 -1692.326 -13.053 -3489.404 290 -172.800 -1594.441 -10.791 -4579.275 295 -154.505 -1476.203 -8.178 -5593.049 300 -137.715 -1342.190 -

42、5.381 -6513.247 305 -122.592 -1196.996 -2.562 -7328.699 310 -109.243 -1044.929 0.136 -8034.470 315 -97.725 -889.799 2.601 -8630.820 320 -88.056 -734.800 4.748 -9121.607 325 -80.219 -582.480 6.

43、526 -9512.740 330 -74.169 -434.768 7.909 -9810.804 335 -69.844 -293.048 8.893 -10022.228 340 -67.165 -158.241 9.495 -10152.754 345 -66.046 -30.899 9.741 -10207.297 350 -66.398 88.710 9.667

44、 -10189.990 355 -68.127 200.530 9.313 -10104.407 360 -71.142 304.647 8.723 -9953.700 曲線圖象及導(dǎo)桿圖形 五、課程設(shè)計總結(jié)： 通過一周的課程設(shè)計，我更加了解了機械原理課程設(shè)計的各方面內(nèi)容；進一步掌握了機構(gòu)分析的基本知識，熟悉了機械設(shè)計的一般方法。通過對解析法的練習(xí)，培養(yǎng)了一定的數(shù)學(xué)建模能力，以及利用計算機C語言程序解決實際問題的能力。就我個人而言，通過這次課程設(shè)計對我所學(xué)知識進行了檢驗,同

45、時為將來工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題以及解決問題的能力， 由于自身專業(yè)知識的缺乏，造成在課程設(shè)計過程中遇到不少的困難，還好通過老師的精心指導(dǎo)，以及與同學(xué)間的細(xì)心交流后,最后還是順利完成了.這次課程設(shè)計使我對導(dǎo)桿機構(gòu)的設(shè)計、制造和加工有了一個初步的了解。 在老師的細(xì)心輔導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，我的第一次課程設(shè)計完成了。在這次設(shè)計中，我學(xué)到了很多東西，了解了C語言的運用，知道了機械設(shè)計制造專業(yè)的的任務(wù)，以及將來的發(fā)展方向。在設(shè)計過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，在今后我一定會努力學(xué)習(xí)各方面的知識，認(rèn)真對待生產(chǎn)實踐機械工程問題，為能更好的解決機械設(shè)計問題而不斷奮斗！ 六、參考文獻 1、《機械原理》孫桓、陳作模，高等教育出版社，1995.8 2、《機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》 徐萃萍 冷興聚 3、《機械原理電算課程設(shè)計指導(dǎo)書》 冷興聚 4、《C語言設(shè)計》 譚浩強 清華大學(xué)出版社 1995.3 5、《C語言典型零件CAD》 王占勇 東北大學(xué)出版社 2000.9 6、《計算機圖形學(xué)》 羅笑南 王若梅 中山大學(xué)出版社 1996.10 - 15 -