压床连杆机构的运动及分析DOC.docx
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压床连杆机构的运动及分析(3)
1设计题目及参数……………………………………………
2数学模型……………………………………………………
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……………………………………………………
设计题目及参数
已知:
中心距X1=70mm,X2=200mm,Y=310mm。
构件3的上、下极限Φ’=60、Φ’’=120,滑块的冲程H=210mm,比值CE/CD(取1/2),EF/DE(取1/4),各构件S重心的位置,曲柄每分钟转速N1=90r/min。
要求:
1)设计连杆机构,作机构运动简图(选择适当的比例尺)。
机构两个位置的速度多边形和加速度多边形,滑块的运动线简图(位移,速度和加速度曲线)。
2)用C语言编写程序对机构进行运动分析,并打印程序及计算结果。
3)编写出设计计算说明书。
数学模型
压床连杆机构数学模型具体推导过程:
将此六杆机构等效为四杆机构与曲柄滑块机构的组合.
如图,四个向量组成的封闭四边行,于是有
即按复数式可以写成
实部相等
(1)
虚部相等
(2)
(1)
(2)式联立消去
得
令
得
再对曲柄滑块机构进行分析
实部虚部分别相等
联立得方程
令
可得
组合四杆机构的分析便得到
参数的定义
theta-------转角
omga-----角速度epsl------角加速度
程序框图
输入X1,X2,Y,
Hn1
作循环,For(i=0;i 依次计算 计算的 结果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 绘制出机构动画 序设计源程 #include #include #include #defineX1(70.0*0.001) #defineX2(200.0*0.001) #defineY(310.0*0.001) #definePHI3_160 #definePHI3_2120 #defineH(210.0*0.001) #defineLce_Lcd0.5 #defineLef_Lde0.25 #defineN190.0 #definePi3.1415926 #defineVs900 #defineDelayTime1000 #defineFaiAngleScale30 #definePosScale100 #defineSpeedScale10 #defineAccelateScale0.02 #defineVPX_A125 #defineVPY_A400 #defineVX115 #defineVY1100 #defineVX2250 #defineVY2460 #definePosCoorX300 #definePosCoorY180 #defineSpeedCoorX300 #defineSpeedCoorY280 #defineAccelateCoorX300 #defineAccelateCoorY380 floatLab; floatLbc; floatLde; floatLef; floatLcd; floatLce; floatLad; floatPax,Pbx,Pcx,Pdx,Pex,Pfx,Pay,Pby,Pcy,Pdy,Pey,Pfy; floatVax,Vbx,Vcx,Vdx,Vex,Vfx,Vay,Vby,Vcy,Vdy,Vey,Vfy; floatAax,Abx,Acx,Adx,Aex,Afx,Aay,Aby,Acy,Ady,Aey,Afy; floatk1,k2,k3,k11,k21,k31,k12,k22,k32; floatOmig; floatFaiAngle_Degree; floatFaiAngle_Rad; intVPX_B,VPY_B,VPX_C,VPY_C,VPX_D,VPY_D,VPX_E,VPY_E,VPX_F,VPY_F; voidInit(); voidInitView(); voidDrawCoor(); voidDrawPic(); voidDrawMoveCoor(); voidGetLength(); voidGetpointPos(floatFaiAngle); voidGetPointSpeed(floatFaiAngle); voidGetPointAccelate(floatFaiAngle); voidmain() {inti,t; Omig=N1*2*Pi/60; Init(); InitView(); GetLength(); for(FaiAngle_Degree=0;! kbhit();FaiAngle_Degree++) { FaiAngle_Degree=((int)FaiAngle_Degree)%360; FaiAngle_Rad=FaiAngle_Degree*Pi/180.0; Pax=0; Pay=0; Pdx=X1; Pdy=Y; Pbx=Lab*cos(FaiAngle_Rad); Pby=Lab*sin(FaiAngle_Rad); Vbx=-Lab*Omig*sin(FaiAngle_Rad); Vby=Lab*Omig*cos(FaiAngle_Rad); Abx=-Lab*pow(Omig,2)*cos(FaiAngle_Rad); Aby=-Lab*pow(Omig,2)*sin(FaiAngle_Rad); k1=sqrt(pow(Pdx-Pbx,2)+pow(Pdy-Pby,2)); k2=(pow(k1,2)+pow(Lbc,2)-pow(Lcd,2))/2.0/pow(k1,2); k3=sqrt(pow((Lbc*1.0/k1),2)-pow(k2,2)); Pcx=Pbx+k2*(Pdx-Pbx)-k3*(Pdy-Pby); Pcy=Pby+k2*(Pdy-Pby)-k3*(Pdx-Pbx); Vcx=(Pdx-Pbx)*k21+Vbx-k2*Vbx-k31*(Pdy-Pby)+k3*Vby; Vcy=(Pdy-Pby)*k21+Vby-k2*Vby-k31*(Pdx-Pbx)+k3*Vbx; k11=(Vbx*(Pbx-Pdx)+Vby*(Pby-Pdy))/k1; k21=(pow(Lcd,2)-pow(Lbc,2))*k11/pow(k1,3); k31=-(Lbc*k11/pow(k1,3)+k2*k21)/k3; k12=(k1*pow(Vbx,2)+Abx*(Pbx-Pdx)+pow(Vby,2)+Aby*(Pby-Pdy)-k11*((Pbx-Pdx)*Vbx+Vby+(Pby-Pdy)))/pow(k1,2); k22=(pow(Lcd,2)-pow(Lbc,2))*(k12/pow(k1,2)-3*pow(k11,2))/pow(k1,3); k32=(k31*(Lbc*k11+k2*pow(k1,4))-k3*(Lbc*(k12*k1-3*pow(k11,2))+pow(k21,2)*pow(k1,3)+k2*k21*pow(k1,3)))/pow(k3,2)/pow(k1,3); Acx=(Pdx-Pbx)*k22-k21*Vbx+Abx-k2*Abx-k21*Vbx-k32*(Pdy-Pby)+2*k31*Vby+k3*Aby; Acy=(Pdy-Pby)*k22-k21*Vby+Aby-k2*Aby-k21*Vby+k32*(Pdx-Pbx)-2*k31*Vbx-k3*Abx; Pex=Lce_Lcd*(Pcx-Pdx)+Pcx; Pey=Lce_Lcd*(Pcy-Pdy)+Pcy; Vex=Vcx*Lde/Lcd; Vey=Vcy*Lde/Lcd; Aex=Acx*Lde/Lcd; Aey=Acy*Lde/Lcd; Pfx=X1-X2; Pfy=Pey-sqrt(pow(Lef,2)-pow(Pfx-Pex,2)); Vfx=0; Vfy=Vey+((Pex-Pfx)*Vex)/(Pey-Pfy); Afx=0; Afy=Aey+((Pey-Pfy)*((Pex-Pfx)*Aex+pow(Vex,2))-(Pex-Pfx)*Vex*(Vey-Vfy))/pow(Pey-Pfy,2); DrawPic(); DrawMoveCoor(); delay(DelayTime); } closegraph();} voidGetLength() { floattemp1,temp2; Lad=sqrt(X1*X1+Y*Y); Lde=H/(cos(PHI3_1*Pi/180)-cos(PHI3_2*Pi/180)); Lce=Lde/(1.0+1.0/Lce_Lcd); Lcd=Lde-Lce; temp1=sqrt(pow(Lad,2)+pow(Lcd,2) -2*Lad*Lcd*cos(PHI3_1*Pi/180-atan(X1/Y))); temp2=sqrt(pow(Lad,2)+pow(Lcd,2) -2*Lad*Lcd*cos(PHI3_2*Pi/180-atan(X1/Y))); Lbc=(temp2+temp1)/2.0; Lab=(temp2-temp1)/2.0; Lef=Lde*Lef_Lde; } voidInit() { intgd=VGA,gm=VGAHI,errorcode; initgraph(&gd,&gm,"c: \\turboc2"); } voidInitView() { VPX_D=VPX_A+X1*Vs; VPY_D=VPY_A-Y*Vs; VPX_F=VPX_A+(X1-X2)*Vs; cleardevice(); setfillstyle(SOLID_FILL,BLUE); bar(0,0,639,479); setcolor(GREEN); settextstyle(1,HORIZ_DIR,4); outtextxy(65,25,"LIANGANJIGOU"); setfillstyle(SOLID_FILL,RED); bar(0,82,700,84); bar(0,88,700,90); setfillstyle(SOLID_FILL,GREEN); bar(VX1,VY1,VX2,VY2); DrawCoor(); setcolor(YELLOW); outtextxy(290,430,"Y"); outtextxy(550,430,"X"); } voidDrawCoor() { inti; setcolor(YELLOW); line(300,180,550,180); line(300,280,550,280); line(300,380,550,380); line(300,140,300,220); line(300,240,300,320); line(300,340,300,420); line(300,140,300-3,140+5); line(300,240,300-3,240+5); line(300,340,300-3,340+5); line(300,140,300+3,140+5); line(300,240,300+3,240+5); line(300,340,300+3,340+5); line(550,180,550-5,180+3); line(550,280,550-5,280+3); line(550,380,550-5,380+3); line(550,180,550-5,180-3); line(550,280,550-5,280-3); line(550,380,550-5,380-3); setcolor(YELLOW); settextstyle(0,HORIZ_DIR,1); outtextxy(280,140,"Pf"); outtextxy(280,240,"Vf"); outtextxy(280,340,"Af"); } voidDrawPic() { inti; VPX_B=VPX_A+Vs*(Pbx-Pax); VPY_B=VPY_A-Vs*(Pby-Pay); VPX_C=VPX_A+Vs*(Pcx-Pax); VPY_C=VPY_A-Vs*(Pcy-Pay); VPX_E=VPX_A+Vs*(Pex-Pax); VPY_E=VPY_A-Vs*(Pey-Pay); VPX_F=VPX_A+Vs*(Pfx-Pax); VPY_F=VPY_A-Vs*(Pfy-Pay); setbkcolor(BLACK); setfillstyle(SOLID_FILL,BLUE); bar(VX1,VY1,VX2,VY2); setfillstyle(SOLID_FILL,BLACK); setlinestyle(SOLID_LINE,0,NORM_WIDTH); pieslice(VPX_A,VPY_A,0,360,3); line(VPX_A,VPY_A,VPX_A-10,VPY_A+10); line(VPX_A,VPY_A,VPX_A+10,VPY_A+10); line(VPX_A-15,VPY_A+10,VPX_A+15,VPY_A+10); for(i=0;i<30;i+=4) line(VPX_A-15+i,VPY_A+10,VPX_A-10+i,VPY_A+15); pieslice(VPX_D,VPY_D,0,360,3); line(VPX_D,VPY_D,VPX_D-10,VPY_D+10); line(VPX_D,VPY_D,VPX_D+10,VPY_D+10); line(VPX_D-15,VPY_D+10,VPX_D+15,VPY_D+10); outtextxy(VPX_D,VPY_D-15,"D"); outtextxy(VPX_A,VPY_A-15,"A"); outtextxy(VPX_F+10,VPY_F,"F"); for(i=0;i<30;i+=4) line(VPX_D-15+i,VPY_D+10,VPX_D-10+i,VPY_D+15); line(VPX_F,130,VPX_F,420); for(i=130;i<150;i+=6) line(VPX_F,i,VPX_F-10,i+4); rectangle(VPX_F-5,VPY_F-10,VPX_F+5,VPY_F+10); pieslice(VPX_B,VPY_B,0,360,2); pieslice(VPX_C,VPY_C,0,360,2); pieslice(VPX_E,VPY_E,0,360,2); pieslice(VPX_F,VPY_F,0,360,2); circle(VPX_A,VPY_A,Lab*Vs); setlinestyle(SOLID_LINE,0,THICK_WIDTH); line(VPX_A,VPY_A,VPX_B,VPY_B); line(VPX_B,VPY_B,VPX_C,VPY_C); line(VPX_D,VPY_D,VPX_E,VPY_E); line(VPX_E,VPY_E,VPX_F,VPY_F); } voidDrawMoveCoor() {floatf,x,y; f=FaiAngle_Rad*FaiAngleScale; x=Pfx*PosScale; y=Pfy*PosScale; putpixel(PosCoorX+f,PosCoorY-x,BROWN); putpixel(PosCoorX+f,PosCoorY-y,RED); x=Vfx*SpeedScale; y=Vfy*SpeedScale; putpixel(SpeedCoorX+f,SpeedCoorY-x,BROWN); putpixel(SpeedCoorX+f,SpeedCoorY-y,RED); x=Afx*AccelateScale; y=Afy*AccelateScale; putpixel(AccelateCoorX+f,AccelateCoorY-x,BROWN); putpixel(AccelateCoorX+f,AccelateCoorY-y,RED); } 设计结果 i=1 ……. ……. ……... i=47 sita1[i]=29.530972,sita2[i]=0.244314,sita3[i]=1.756857,omigar2[i]=0.983844,omigar3[i]=-3.810642,epsl2[i]=-23.53977epsl3[i]=-19.458128 i=48 sita1[i]=30.159290,sita2[i]=0.249768,sita3[i]=1.464203,omigar2[i]=-0.892504,omigar3[i]=-4.776515,epsl2[i]=-29.605782epsl3[i]=13.256150 i=49 sita1[i]=30.787609,sita2[i]=0.311739,sita3[i]=1.258883,omigar2[i]=-2.397500,omigar3[i]=-4.462730,epsl2[i]=-14.459468epsl3[i]=60.537876 i=50 sita1[i]=0.000000,sita2[i]=0.000000,sita3[i]=0.000000,omigar2[i]=0.000000,omigar3[i]=0.000000,epsl2[i]=0.000000,epsl3[i]=0.000000 位移、加速度、角速度曲线的绘制 总结 这门课程设计是机械原理课程设计,真对的是我们这学期所学的《机械原理》这门课程的,不但是对所学知识的检验,更是对实践能力的考察。 在连杆机构中,构件间的相对运动是平面运动或平行平面运动的成为平面连杆机构。 通常由四个组件组成的连杆机构成为丝杆机构,有五个构件组成的连杆机构成为五杆机构,以此类推。 五杆以上的连杆机构又称为多杆机构。 因三个构件不能组成平面闭式链机构,故平面闭式连机构至少是四杆机构。 四杆机构既是构成和研究平面多杆机构的基础,又是应用最广泛的连杆机构。 平面连杆机构的有点: 1)运动副一般为转动负荷移动副,由于低副是面接触,所以压强小、便于润滑,磨损 2)运动副元素为圆柱面或平面,故制造容易。 3)平面连杆机构结构简单、工作可靠,而能实现多种运动规律和运动轨迹要求。 4)相对于空间连杆机构,其设计也较容易。 因此,他在机床、农业机械、矿业机械、轻工机械、汽车及各种仪表中得到了广泛的应用。 其主要缺点: 1)惯性力和惯性力距不易平衡,因而,不适用于高速传动。 2)对多机构而言,随着构件和运动副的增多,运动运动累积误差增大,从而影响传动精度。 平面连杆机构的类型: 1)祛病摇杆机构 2)双曲柄机构 3)双摇杆机构 参考文献 《机械原理课程设计指导书》徐萃萍冷兴聚 《机械原理电算课程设计指导书》冷兴聚 《机械原理》孙恒陈作模 《C程序设计》谭浩强 《计算机图形学》罗笑南王若梅 《机械原理课程设计》,辽宁工程技术大学机械设计基础教研室
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