机械原理课程设计颚式破碎机.docx
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机械原理课程设计颚式破碎机
机械原理课程设计说明书
题目:
铰链式颚式破碎机方案分析
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
成绩:
2012年月日
目录
一、设计题目……………………………………………………………………1
二、已知条件及设计要求…………………………………………………1
2.1已知条件……………………………………………………………………1
2.2设计要求……………………………………………………………………1
三、机构的结构分析…………………………………………………………2
3.1六杆铰链式破碎机………………………………………………………2
3.2四杆铰链式破碎机………………………………………………………2四、机构的运动分析…………………………………………………………2
4.1六杆铰链式颚式破碎机的运动分析…………………………………2
4.2四杆铰链式颚式破碎机的运动分析…………………………………5
五、机构的动态静力分析……………………………………………………8
5.1六杆铰链式颚式破碎机的静力分析……………………………………8
5.2四杆铰链式颚式破碎机的静力分析……………………………………12
六、工艺阻力函数及飞轮的转动惯量函数………………………15
6.1工艺阻力函数程序……………………………………………………15
6.2六杆飞轮转动惯量函数程序………………………………………………16
6.3四杆飞轮转动惯量函数程序………………………………………………17
七、对两种机构的综合评价………………………………………………19
八、主要的收获和建议……………………………………………………20
九、参考文献…………………………………………………………………20
一、设计题目及已知条件
1.1设计题目:
铰链式颚式破碎机方案分析(旧教材题目七)
(a)六杆铰链式破碎机(b)工艺阻力
(c)四杆铰链式破碎机
1.2、已知条件:
图(a)所示为六杆铰链式破碎机方案简图。
主轴1的转速为n1=170r/min,各部尺寸为:
lO1A=0.1m,lAB=1.250m,lO3B=1m,lBC=1.15m,lO5C=1.96m,l1=1m,l2=0.94m,h1=0.85m,h2=1m。
各构件质量和转动惯量分别为:
m2=500kg,Js2=25.5kg·m2,m3=200kg,Js3=9kg·m2,m4=200kg,Js4=9kg·m2,m5=900kg,Js5=50kg·m2,构件1的质心位于O1上,其他构件的质心均在各杆的中心处。
D为矿石破碎阻力作用点,设LO5D=0.6m,破碎阻力Q在颚板5的右极限位置到左极限位置间变化,如图(b)所示,Q力垂直于颚板。
图(c)是四杆铰链式颚式破碎机方案简图。
主轴1的转速n1=170r/min。
lO1A=0.04m,lAB=1.11m,l1=0.95m,h1=2m,lO3B=1.96m,破碎阻力Q的变化规律与六杆铰链式破碎机相同,Q力垂直于颚板O3B,Q力作用点为D,且lO3D=0.6m。
各杆的质量、转动惯量为m2=200kg,Js2=9kg·m2,m3=900kg,Js3=50kg·m2。
曲柄1的质心在O1点处,2、3构件的质心在各构件的中心。
二、设计要求
试比较两个方案进行综合评价。
主要比较以下几方面:
1.进行运动分析,画出颚板的角位移、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线。
2.进行动态静力分析,比较颚板摆动中心运动副反力的大小及方向变化规律,曲柄上的平衡力矩大小及方向变化规律。
3.飞轮转动惯量的大小。
三、机构的结构分析
3.1六杆铰链式颚式破碎机
六杆铰链式破碎机拆分为机架和主动件①②③构件组成的RRR杆组,④⑤构件组成的RRR杆组。
3.2四杆铰链式破碎机破碎机
四杆铰链式破碎机破碎机拆分为机架和主动件①,②③构件组成的RRR杆组。
四、机构的运动分析
4.1六杆铰链式颚式破碎机的运动分析
(1)调用bark函数对①主动件进行运动分析。
见表4.1
表4.1
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
2
0
1
r12
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
(2)调用rrrk函数对由②③构件组成的RRR杆组运行分析。
见表4.2.
表4.2
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
r1
r2
t
w
e
p
vp
ap
实值
-1
2
6
3
2
3
r23
r36
t
w
e
p
vp
ap
(3)调用rrrk函数对由④⑤构件组成的RRR杆组运行分析。
见表4.3.
表4.3
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
r1
r2
t
w
e
p
vp
ap
实值
-1
5
3
4
5
4
R45
R34
t
w
e
p
vp
ap
(4)调用bark函数对质点7运动分析。
见表4.4.
表4.4
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
7
5
0.0
R57
0.0
t
w
e
p
vp
ap
(5)调用bark函数对质点9运动分析。
见表4.5.
表4.5
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
2
0
9
2
0.0
R23/2
0.0
t
w
e
p
vp
ap
(6)调用bark函数对质点10运动分析。
见表4.6.
表4.6
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
6
0
10
3
0.0
r36/2
0.0
t
w
e
p
vp
ap
(7)调用bark函数对质点11运动分析。
见表4.7.
表4.7
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
3
0
11
4
0.0
R34/2
0.0
t
w
e
p
vp
ap
(8)调用bark函数对质点12运动分析。
见表4.8.
表4.8
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
12
5
0.0
R45/2
0.0
t
w
e
p
vp
ap
主程序:
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"draw.c"
main()
{staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],tbdraw[370],tb1draw[370],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler12,r23,r34,r45,r36,r57;
doublepi,dr;
doubler5,vr5,ar5;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r12=0.1;r23=1.25;r34=1.15;r45=1.96;r36=1.0;r57=0.6;
w[1]=-17.79;e[1]=0.0;del=1.0;
p[1][1]=0.0;p[1][2]=0.0;
p[6][1]=0.94;p[6][2]=-1.0;
p[5][1]=-1.0;p[5][2]=0.85;
pi=4.0*atan(1.0);
dr=pi/180.0;
printf("\nthekinematicparametersofpoint5\n");
printf("NOTHETA1t5t5t5\n");
if((fp=fopen("filel","w"))==NULL)
{printf("Can'topenthisfile.\n");
exit(0);
}
fprintf(fp,"\nthekinematicparametersofpoint5\n");
fprintf(fp,"NOTHETA1t5t5t5\n");
fprintf(fp,"degmm/sm/s/s");
ic=(int)(360.0/del);
for(i=0;i<=ic;i++)
{t[1]=(-i)*del*dr;
bark(1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
rrrk(-1,2,6,3,2,3,r23,r36,t,w,e,p,vp,ap);
rrrk(-1,5,3,4,5,4,r45,r34,t,w,e,p,vp,ap);
bark(5,0,7,5,0.0,r57,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
bark(2,0,9,2,0.0,r23/2,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
bark(6,0,10,3,0.0,r36/2,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
bark(3,0,11,4,0.0,r34/2,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
bark(5,0,12,5,0.0,r45/2,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
printf("\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,t[5],w[5],e[5]);
fprintf(fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,t[5],w[5],e[5]);
pdraw[i]=t[5];
vpdraw[i]=w[5];
apdraw[i]=e[5];
if((i%16)==0)
{getch();}}
fclose(fp);
getch();
draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m);}
运行结果:
thekinematicparametersofpoint5
NOTHETA1t5w5e5
degmm/sm/s/s
10.000-1.6580.3463.950
2-15.000-1.6530.3911.999
3-30.000-1.6470.400-0.931
4-45.000-1.6410.362-4.349
5-60.000-1.6370.274-7.495
6-75.000-1.6330.146-9.599
7-90.000-1.632-0.001-10.169
8-105.000-1.633-0.145-9.152
9-120.000-1.637-0.265-6.894
10-135.000-1.641-0.345-3.975
11-150.000-1.646-0.381-1.006
12-165.000-1.652-0.3771.517
13-180.000-1.657-0.3403.293
14-195.000-1.662-0.2844.232
15-210.000-1.666-0.2204.430
16-225.000-1.668-0.1564.116
17-240.000-1.670-0.103.579
18-255.000-1.671-0.0513.101
19-270.000-1.672-0.0072.894
20-285.000-1.6720.0363.059
21-300.000-1.6710.0853.566
22-315.000-1.6690.1424.242
23-330.000-1.6670.2094.785
24-345.000-1.6630.2814.811
25-360.000-1.6580.3463.950
4.2四杆铰链式颚式破碎机的运动分析
(9)调用bark函数对①主动件进行运动分析。
见表4.9
表4.9
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
2
0
1
r12
0.0
0.0
t
w
e
p
vp
ap
(10)调用rrrk函数对由②③构件组成的RRR杆组运行分析。
见表4.10.
表4.10
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
r1
r2
t
w
e
p
vp
ap
实值
-1
4
2
3
3
2
R34
R23
t
w
e
p
vp
qp
(11)调用bark函数对质点6,7和作用点5运动分析。
见表4.11.
表4.11
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
4
0
5
3
0
R45
0.0
t
w
e
p
vp
ap
表4.12
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
2
0
6
2
0
R23/2
0.0
t
w
e
p
vp
ap
表4.13
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
4
0
7
3
0
R34/2
0.0
t
w
e
p
vp
ap
主程序:
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"draw.c"
main()
{staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler12,r23,r34,r45;
doublepi,dr;
doubler5,vr5,ar5;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r12=0.04;r23=1.11;r34=1.96;r45=0.6;
w[1]=-17.79;e[1]=0.0;del=1.0;
pi=4.0*atan(1.0);
dr=pi/180.0;
p[1][1]=0;p[1][2]=0;
p[4][1]=-0.95;p[4][2]=2;
printf("\nthekinematicparametersofpoint5\n");
printf("NOTHETA1t3w3e3\n");
if((fp=fopen("filel","w"))==NULL)
{printf("Can'topenthisfile.\n");
exit(0);}
fprintf(fp,"\nthekinematicparametersofpoint5\n");
fprintf(fp,"NOTHETA1t3w3e3\n");
fprintf(fp,"degmm/sm/s/s");
ic=(int)(360.0/del);
for(i=0;i<=ic;i++)
{t[1]=(-i)*del*dr;
bark(1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
rrrk(-1,4,2,3,3,2,r34,r23,t,w,e,p,vp,ap);
bark(4,0,5,3,0.0,r45,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
bark(2,0,6,2,0.0,r23/2,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
bark(4,0,7,3,0.0,r34/2,0.0,t,w,e,p,vp,ap);
printf("\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,t[3],w[3],e[3]);
fprintf(fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,t[3],w[3],e[3]);
pdraw[i]=t[3];
vpdraw[i]=w[3];
apdraw[i]=e[3];
if((i%16)==0)
{getch();}
}
fclose(fp);
getch();
draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m);}
运行结果:
thekinematicparametersofpoint5
NOTHETA1t3w3e3
degmm/sm/s/s
10.000-1.6320.014-6.223
2-15.000-1.632-0.077-6.090
3-30.000-1.634-0.163-5.584
4-45.000-1.637-0.239-4.724
5-60.000-1.641-0.301-3.549
6-75.000-1.646-0.343-2.114
7-90.000-1.651-0.362-0.501
8-105.000-1.656-0.3571.191
9-120.000-1.661-0.3272.844
10-135.000-1.666-0.2744.333
11-150.000-1.669-0.2015.536
12-165.000-1.671-0.1136.349
13-180.000-1.672-0.0166.694
14-195.000-1.6720.0826.536
15-210.000-1.6700.1745.885
16-225.000-1.6670.2534.801
17-240.000-1.6630.3133.379
18-255.000-1.6580.3511.744
19-270.000-1.6530.3640.030
20-285.000-1.6470.352-1.637
21-300.000-1.6420.317-3.145
22-315.000-1.6380.261-4.409
23-330.000-1.6350.188-5.367
24-345.000-1.6320.105-5.980
25-360.000-1.6320.014-6.223
五、机构的动态静力分析
5.1六杆铰链式颚式破碎机的动态静力分析
(1)调用bark函数对①主动件进行运动分析。
见表4.1.
(2)调用rrrk函数对由②③构件组成的RRR杆组运行分析。
见表4.2.
(3)调用rrrk函数对由④⑤构件组成的RRR杆组运行分析。
见表4.3.
(4)求质心8,9,10,11,12和作用点7的运动分析。
见表4.4-表4.8.
(5)调用rrrf对构件④⑤组成的RRR杆组进行静力分析。
见表5.1.
表5.1
形式参数
n1
n2
n3
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
p
vp
ap
t
w
e
fr
实值
5
3
4
12
11
7
0
7
5
4
p
vp
ap
t
w
e
fr
(6)调用rrrf对构件②③组成的RRR杆组进行静力分析。
见表5.2.
表5.2
形式参数
n1
n2
n3
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
p
vp
ap
t
w
e
fr
实值
2
6
3
9
10
0
3
0
2
3
p
vp
ap
t
w
e
fr
(5)调用barf函数对①主动件进行静力分析。
见表5.3
表5.3
形式参数
n1
n2
nn1
k1
p
ap
e
fr
tb
实值
1
1
2
1
P
ap
e
fr
&tb
主程序:
#include"graphics.h"
#include"subk.c"
#include"subf.c"
#include"draw.c"
main()
{staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10];
staticdoublesita1[370],fr1draw[370],sita2[370],fr2draw[370],sita3[370],
fr3draw[370],tbdraw[370],tb1draw[370];
staticdoublefr[20][2],fe[20][2];
staticintic;
doubler12,r23,r34,r45,r36,r57;
inti;
doublepi,dr;
doublefr1,fr6,bt1,bt6,fr5,bt5,we1,we2,we3
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