機械原理課程設計牛頭刨床導桿機構

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1、 牛頭刨床導桿機構的運動分析 目 錄 1設計任務及要求…………………………… 2 數(shù)學模型的建立…………………………… 3 程序框圖…………………………………… 4 程序清單及運行結果……………………… 5 設計總結…………………………………… 6 參考文獻…………………………………… 請預覽后下載！ 機械原理課程設計任務書（一） 姓名 郭娜 專業(yè) 機械工程及自動化 班級 機械08-3班 學號 0807100305 一、設計題目：牛頭刨床導桿機構的運動分析 二、系統(tǒng)簡圖：

2、三、工作條件 已知：曲柄每分鐘轉數(shù)n2，各構件尺寸及重心位置，且刨頭導路x-x位于導桿端點B所作圓弧高的平分線上。 四、原始數(shù)據(jù) 導桿機構的運動分析 80 450 120 850 306 425 285 840 五、要求： 1）作機構的運動簡圖（A4或A3圖紙）。 2）用C語言編寫主程序調用子程序，對機構進行運動分析，并打印出程序及計算結果。 3）畫出導軌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。 指導教師： 開始日期： 2010年7月10 日 完成日期：2010 年7月16日 請預覽后下載！

3、 1. 設計任務及要求 設計 內容 導 桿 機 構 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） 作機構的運動簡圖。 （2） 用C語言編寫主程序調用子程序，對機構進行運動分析，動態(tài)顯示，并打印程序及運算結果。 （3） 畫出導軌的角位移Ψ，角速度Ψ’，角加速度Ψ”。 （4） 編寫設計計算說明書。 請預覽后下載！ 二、 數(shù)學模型 如圖四個向量組成封閉

4、四邊形，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 請預覽后下載！ 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）對時間求一階導數(shù)得 ω2=β’=ω1cos(α-β) (7) υc=b’=-aω1sin(α-β) (8) 將（2）對時間求二階導數(shù)得 ε3

6、=β”=[aε1cos(α-β)- aωsin(α-β)-2υcω2] （9) 請預覽后下載！ 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動，則ε3=0。 三、 程序框圖 程序設計時，一般是未知量而已知且為常數(shù)，它們的關系為，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結果

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

8、（1） 程序清單 ①導桿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導桿3的角位移的，角速度，角加速度曲線圖的設計程序 #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 請預覽后下載！ ③ 導桿機構運動模擬程序 #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，導軌程序*/ void sgd() {int i; int x04,y04,x02,y02; 請預覽后下載！ 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 請預覽后下載！ 五、 設計總結 通過這次機械原理課程設計,本人受益匪淺。 請預覽后下載！ 這次課程是機械原理教學的一個重要組成部分。課程設計的目的在于進一步鞏固和加深學生所學的理論知識，使其對于機械的組成結構，運動學以及動力學的分析與設計建立較完整的概念以及知識系統(tǒng)，培養(yǎng)學生獨立分析和解決有關本課程實際問題以及進一步提高分析設計、查閱技術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)學生開發(fā)和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，對機械原理課程設計提出的要求

42、是：“結合一個簡單的機械系統(tǒng)，綜合運用所學理論和方法，使學生能受到擬定機械運動方案的初步訓練，并能對方案中某些機構進行分析和設計”。我們以基本要求精神為指導，以適應當?shù)拈_發(fā)、設計新產(chǎn)品為核心的科技進步需要而做的努力。其內容為：結合專業(yè)特點，選擇工程實際的問題作為課程設計題目，對所選題目進行方案論證，定出兩個較好的方案進行必要的分析、計算及繪圖。 本課程設計以解析法為主，運用計算機輔助設計對選定的機構進行分析與設計。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 請預覽后下載！ [1] 譚浩強編著.C程序設計（第二版）.北京：清華大學出版社，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 廣州：中山大學，1996.10 [4] 裘建新編著 機械原理課程設計指導書 北京：高等教育出版社 2005.4 （注：可編輯下載，若有不當之處，請指正，謝謝!） 請預覽后下載！