牛頭刨床導桿機構(gòu)運動分析方案四
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1、 牛頭刨床導桿機構(gòu)運動分析 一、 設計任務及要求: (1)已知:牛頭刨床的導桿機構(gòu)的曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速n2,各構(gòu)件尺寸及重心位置,且報頭導路x-x位于導桿端點B所作圓弧的平分線上。數(shù)據(jù)如下表所示: 設計內(nèi)容 導桿機構(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、畫出導桿4的角位移,角速度,角加速度的曲線。 4、編寫設計計算說明書。
2、 二、數(shù)學模型的建立 如圖三個向量組成封閉圖形,于是有 按復數(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、坐標系
直角坐標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
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&&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
曲線圖象及導桿圖形
五、課程設計總結(jié):
通過一周的課程設計,我更加了解了機械原理課程設計的各方面內(nèi)容;進一步掌握了機構(gòu)分析的基本知識,熟悉了機械設計的一般方法。通過對解析法的練習,培養(yǎng)了一定的數(shù)學建模能力,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,通過這次課程設計對我所學知識進行了檢驗,同 45、時為將來工作進行一次適應性訓練,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,造成在課程設計過程中遇到不少的困難,還好通過老師的精心指導,以及與同學間的細心交流后,最后還是順利完成了.這次課程設計使我對導桿機構(gòu)的設計、制造和加工有了一個初步的了解。
在老師的細心輔導和同學的熱心幫助下,我的第一次課程設計完成了。在這次設計中,我學到了很多東西,了解了C語言的運用,知道了機械設計制造專業(yè)的的任務,以及將來的發(fā)展方向。在設計過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處,在今后我一定會努力學習各方面的知識,認真對待生產(chǎn)實踐機械工程問題,為能更好的解決機械設計問題而不斷奮斗!
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、《機械原理課程設計指導書》 徐萃萍 冷興聚
3、《機械原理電算課程設計指導書》 冷興聚
4、《C語言設計》 譚浩強 清華大學出版社 1995.3
5、《C語言典型零件CAD》 王占勇 東北大學出版社 2000.9
6、《計算機圖形學》 羅笑南 王若梅 中山大學出版社 1996.10
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