机械原理课程设计牛头刨床导杆机构

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1、 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…………………………………… 请预览后下载！ 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 一、设计题目：牛头刨床导杆机构的运动分析 二、系统简图：

2、三、工作条件 已知：曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。 四、原始数据 导杆机构的运动分析 80 450 120 850 306 425 285 840 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，角速度，角加速度的曲线。 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 请预览后下载！

3、 1. 设计任务及要求 设计 内容 导 杆 机 构 的 运 动 分 析 单位 r/min mm 符号 n2 lo2o4 lo2A lo4B lBC lo4s4 数据 80 450 120 850 306 425 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。 请预览后下载！ 二、 数学模型 如图四个向量组成封闭

4、四边形，于是有 按复数式可以写成 a（cosα+isinα）-b(cosβ+isinβ)+d(cosθ3+isinθ3)=0 （1） 由于θ3=90，上式可化简为 请预览后下载！ a（cosα+isinα）-b(cosβ+isinβ)+id=0 （2） 根据（2）式中实部、虚部分别相等得 acosα-bcosβ=0 (3) asinα-bsinβ+d=0

5、 (4) (3)(4)联立解得 β=arctan (5) b= (6) 将（2）对时间求一阶导数得 ω2=β’=ω1cos(α-β) (7) υc=b’=-aω1sin(α-β) (8) 将（2）对时间求二阶导数得 ε3

6、=β”=[aε1cos(α-β)- aωsin(α-β)-2υcω2] （9) 请预览后下载！ ac=b”=-aε1sin(α-β)-aωcos(α-β)+bω (10) ac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，一般是未知量而已知且为常数，它们的关系为，取相等时间间隔，则其中N为整数 输入a,d, ω1,输入N 作循环，For(i=0;i=N;i++) 依次计算β，b, ω2, υc, ε2, ac 将计算的β，b, ω2, υc, ε2, ac结果

7、分别存入数组 或文件中 按格式输出所有计算结果 初始化图形系统 绘制直角坐标系 直角坐标系下分别绘出角位移、角速度、角加速度图象 请预览后下载！ 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

8、（1） 程序清单 ①导杆3的计算程序 #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"); 请预览后下载！ 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); 请预览后下载！ 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 运算结果 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 请预览后下载！ 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 请预览后下载！ 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导杆3的角位移的，角速度，角加速度曲线图的设计程序 #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; 请预览后下载！ 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 请预览后下载！ ③ 导杆机构运动模拟程序 #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(); } /* 摇块子程序 */ 请预览后下载！ 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;

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、 /* 连杆，摇块，导轨程序*/ void sgd() {int i; int x04,y04,x02,y02; 请预览后下载！ 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=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); /*画支点Xo4,Xo2*/ pirot(x04,y04,16); pist(xa,ya,20,10,theta); delay(250); }

41、 } ③ 请预览后下载！ 五、 设计总结 通过这次机械原理课程设计,本人受益匪浅。 请预览后下载！ 这次课程是机械原理教学的一个重要组成部分。课程设计的目的在于进一步巩固和加深学生所学的理论知识，使其对于机械的组成结构，运动学以及动力学的分析与设计建立较完整的概念以及知识系统，培养学生独立分析和解决有关本课程实际问题以及进一步提高分析设计、查阅技术资料的能力和独立自主能力。更为重要的是培养开发和创新机械的能力。 为了培养学生开发和创新机械产品的能力，对机械原理课程设计提出的要求

42、是：“结合一个简单的机械系统，综合运用所学理论和方法，使学生能受到拟定机械运动方案的初步训练，并能对方案中某些机构进行分析和设计”。我们以基本要求精神为指导，以适应当的开发、设计新产品为核心的科技进步需要而做的努力。其内容为：结合专业特点，选择工程实际的问题作为课程设计题目，对所选题目进行方案论证，定出两个较好的方案进行必要的分析、计算及绘图。 本课程设计以解析法为主，运用计算机辅助设计对选定的机构进行分析与设计。为了提高自己的自主创新能力有着很大的帮助。 六、 参考文献 请预览后下载！ [1] 谭浩强编著.C程序设计（第二版）.北京：清华大学出版社，1999 [2] 孙桓 陈作模 葛文杰著.机械原理（第七版）北京：高等教育出版社，2005 [3] 罗笑南，王若梅等著。计算机图形学 广州：中山大学，1996.10 [4] 裘建新编著 机械原理课程设计指导书 北京：高等教育出版社 2005.4 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 请预览后下载！