码头吊车机械原理课程设计图文稿.docx

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码头吊车机械原理课程设计图文稿

集团文件版本号：

（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

码头吊车机械原理课程设计

机械原理课程设计说明书

题目：

码头吊车机构的设计及分析

班级：

设计1101

姓名：

肖茹珍

学号：

指导教师：

张禹

成绩：

2013年11月日

一．题目说明…………………………………………………………………1

1.已知条件………………………………………………………………………1

2.内容要求与做法……………………………………………………………1

二．估算连架杆O3C的摆动范围………………………………………2

三．确定连架杆O3C的摆动范围………………………………………4

1.拆分杆组………………………………………………………………………4

2.列出形参和实参的表格……………………………………………………4

3.编写主程序并运行……………………………………………………………4

四．设计曲柄摇杆机构O1ABO3…………………………………………7

五．对整个机构进行运动分析…………………………………………8

1.拆分杆组………………………………………………………………………8

2.列出形参和实参的表格……………………………………………………8

3.编写主程序并运行……………………………………………………………9

六．对机构进行动态静力分析…………………………………………13

1.拆分杆组………………………………………………………………………13

2.列出形参和实参的表格……………………………………………………13

3.编写主程序并运行……………………………………………………………14

七．主要收获和建议………………………………………………………19

八．主要参考文献……………………………………………………………19

一．题目说明

图示为某码头吊车机构简图，它是由曲柄摇杆机构与双摇杆机构串联成的。

已知：

lo1x=2.86m,lo1y=4m,lo4x=5.6m,lo4y=8.1m,l3=4m,l3'=28.525m,a3'=25°,l3′′=8.5m,a3′′=7°,l4=3.625m,l4′=8.35m,a4'=184°,l4′′=1m,a4′′=95°,l5=25.15m,l5'=2.5m,a5'=24°。

图中S3、S4、S5为构件3、4、5的质心，构件质量分别为：

m3=3500kg,m4=3600kg,m5=5500kg,其余构件质量不计。

K点向左运动时载重Q为50kN，向右运动时载重为零，曲柄01A的转速n1=1.06r/min.

机构运动简图：

二．连架杆O3C对应的摆动范围。

利用下一问的程序，分析O3C的摆动范围。

/*Note:

YourchoiceisCIDE*/

#include"stdio.h"

#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;

doubler45,r56,r67,r510,gam1;

doublepi,dr;

doubler2;

inti;

FILE*fp;

char*m[]={"p","vp","ap"};

r45=28.525,r56=3.625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35;w[3]=15.0;del=1.0;pi=4.0*atan（1.0）;dr=pi/180.0;

p[4][1]=0.0;

p[4][2]=0.0;

p[7][1]=5.6;

p[7][2]=8.1;

gam1=gam1*dr;

printf（"\nTheKinematicParametersofPoint10\n"）;

printf（"NoTHETA1s10v10a10\n"）;

printf（"degmm/sm/s/s\n"）;

if（（fp=fopen（"filel20111367.txt","w"））==NULL）

{

printf（"Can'topenthisfile.\n"）;

exit（0）;

}

fprintf（fp,"\nThekinematicparametersofpoint11\n"）;

fprintf（fp,"NoTHETA1S10V10A10\n"）;

fprintf（fp,"degmm/sm/s/s"）;

ic=（int）（360.0/del）;

for（i=0;i<=ic;i++）

{

t[3]=（i）*del*dr;

bark（4,5,0,3,r45,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;

rrrk（1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap）;

bark（5,0,10,4,0.0,r510,gam1,t,w,e,p,vp,ap）;

printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;

fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;

pdraw[i]=p[10][2];

vpdraw[i]=vp[10][2];

apdraw[i]=ap[10][2];

if（（i%16）==0）{getch（）;};

}

fclose（fp）;

getch（）;

draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;

}

估算出连架杆O3C对应的摆动范围是93°到137°。

三．分析K点的运动状态

对双摇杆机构O3CDO4进行运动分析，以O3C为主动件，取步长为1°计算K点位置，根据K点的近似水平运动要求，依据其纵坐标值决定O3C的实际摆动范围。

1.拆分杆组

2.列出形参和实参的表格

⑴.对主动件①进行运动分析。

形式参数

n1

n2

n3

k

r1

r2

gam

t

w

e

p

vp

ap

实值

4

5

0

3

r45

0.0

0.0

t

w

e

p

vp

ap

⑵.对由②、③构件组成的RRR杆组进行运动分析。

形式参数

m

n1

n2

n3

k1

k2

r1

r2

t

w

e

p

vp

ap

实值

1

5

7

6

4

5

r56

r67

t

w

e

p

vp

ap

⑶.调用bark函数，求10点的竖直运动参数。

形式参数

n1

n2

n3

k

r1

r2

gam

t

w

e

p

vp

ap

实值

5

0

10

5

0.0

r510

gam1

t

w

e

p

vp

ap

3.编写主程序并运行

⑴主程序：

/*Note:

YourchoiceisCIDE*/

#include"stdio.h"

#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;

doubler45,r56,r67,r510,gam1;

doublepi,dr;

doubler2;

inti;

FILE*fp;

char*m[]={"p","vp","ap"};

r45=28.525,r56=3.625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35;w[3]=15.0;del=1.0;pi=4.0*atan（1.0）;dr=pi/180.0;

p[4][1]=0.0;

p[4][2]=0.0;

p[7][1]=5.6;

p[7][2]=8.1;

gam1=gam1*dr;

printf（"\nTheKinematicParametersofPoint10\n"）;

printf（"NoTHETA1s10v10a10\n"）;

printf（"degmm/sm/s/s\n"）;

if（（fp=fopen（"filel20111367.txt","w"））==NULL）

{

printf（"Can'topenthisfile.\n"）;

exit（0）;

}

fprintf（fp,"\nThekinematicparametersofpoint11\n"）;

fprintf（fp,"NoTHETA1S10V10A10\n"）;

fprintf（fp,"degmm/sm/s/s"）;

ic=（int）（360.0/del）;

for（i=0;i<=ic;i++）

{

t[3]=（i）*del*dr;

bark（4,5,0,3,r45,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap）;

rrrk（1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap）;

bark（5,0,10,4,0.0,r510,gam1,t,w,e,p,vp,ap）;

printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;

fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]）;

pdraw[i]=p[10][2];

vpdraw[i]=vp[10][2];

apdraw[i]=ap[10][2];

if（（i%16）==0）{getch（）;};

}

fclose（fp）;

getch（）;

draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;

}

⑵运行结果：

程序运行结果会在屏幕上显示10点铅直方向的位置、速度、加速度数值如下：

Thekinematicparametersofpoint11

NoTHETA1S10V10A10

degmm/sm/s/s

10.0008.093545.801-25747.179

215.00012.357-225.611-111082.226

330.00019.237-268.356-112630.156

445.00025.145-336.353-113959.393

560.00029.678-424.969-114979.352

675.00032.528-528.164-115620.526

790.00033.500-638.907-115839.218

8105.00020.71320.192-4912.192

9120.00020.478-33.650-101.983

10135.00021.109344.361153865.368

11150.00015.201276.363155194.605

12165.0008.322233.618156742.534

13180.0000.939219.039158403.667

14195.000-6.444233.618160064.800

15210.000-13.324276.363161612.730

16225.000-19.231344.361162941.967

17240.000-23.764432.977163961.927

18255.000-26.614536.172164603.100

19270.000-27.586646.914164821.792

20285.000-26.614757.656164603.100

21300.000-23.764860.852163961.927

22315.000-19.231949.467162941.967

23330.000-13.3241017.465161612.730

24345.000-4.646882.164-15160.226

25360.0008.093545.801-25747.179

⑶K点纵坐标位置图线

四．设计曲柄摇杆机构O1ABO3

根据K点的近似水平运动要求，依据其纵坐标值确定O3C的实际摆动范围。

由数据分析可知，O3C在93°至134°之间摆动时为K点近似水平运动，所以O3C的摆角范围是93°至134°，所以O3B的摆角范围为68°至109°.

按O3C的摆动范围设计曲柄摇杆机构O1ABO3，使摇杆O3B的两个极限位置对应于选定是K点轨迹范围。

如图：

由已知条件，

;

∴

;

∴

;

;

;

∴

五．求K点水平方向的位移、速度和加速度线图

1.拆分杆组

2.列出形参和实参的表格

⑴对主动件①进行运动分析。

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

⑵对②③组成的RRR杆组进行运动分析。

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

ap

⑶调用bark函数，求5点运动参数。

形式参数

n1

n2

n3

k

r1

r2

gam

t

w

e

p

vp

ap

实值

4

0

5

3

0.0

r45

25.0*dr

t

w

e

p

vp

ap

⑷对④⑤组成的RRR杆组进行运动分析。

形式参数

m

n1

n2

n3

k

r1

r2

gam

t

w

e

p

vp

ap

实值

1

5

7

6

4

5

r56

r67

t

w

e

p

vp

ap

⑸调用bark函数，求8，9,10,11。

形式参数

n1

n2

n3

k

r1

r2

gam

t

w

e

p

vp

ap

实值

5

0

10

4

0.0

r510

176.0*dr

t

w

e

p

vp

ap

实值

4

0

11

3

0.0

r411

18.0*dr

t

w

e

p

vp

ap

实值

5

0

9

4

0.0

r59

95.0*dr

t

w

e

p

vp

ap

实值

7

0

8

5

0.0

r78

-156.0*dr

t

w

e

p

vp

ap

3.编写主程序并运行

⑴主程序：

/*Note:

YourchoiceisCIDE*/

#include"stdio.h"

#include"graphics.h"

#include"subk.c"

#include"draw.c"

main（）

{

staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;

staticdoublet[8],w[8],e[8],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];

staticintic;

doubler12,r23,r34,r45,r56,r67,r510,r411,r59,r78;

doublepi,dr;

doubler2;

inti;

FILE*fp;

char*m[]={"p","vp","ap"};

r56=3.625,r67=25.15,r510=8.35,r12=1.36,r34=4.0,r23=2.78,r45=28.525;

w[1]=0.1;del=15.0;pi=4.0*atan（1.0）;dr=pi/180.0;e[1]=0.0,r411=8.5,r59=1.0,r78=2.5;

p[1][1]=2.86;

p[1][2]=4.0;

p[4][1]=0.0;

p[4][2]=0.0;

p[7][1]=5.6;

p[7][2]=8.1;

printf（"\nTheKinematicParametersofPoint10\n"）;

printf（"NoTHETA1s10v10a10\n"）;

printf（"degmm/sm/s/s\n"）;

{

printf（"Can'topenthisfile.\n"）;

exit（0）;

}

fprintf（fp,"\nThekinematicparametersofpoint10\n"）;

fprintf（fp,"NoTHETA1S10V10A10\n"）;

fprintf（fp,"degmm/sm/s/s\n"）;

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,r45,25.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;

rrrk（1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap）;

bark（5,0,10,4,0.0,r510,176.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;

bark（4,0,11,3,0.0,r411,18.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;

bark（5,0,9,4,0.0,r59,95.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;

bark（7,0,8,5,0.0,r78,-156.0*dr,t,w,e,p,vp,ap）;

printf（"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[10][1],vp[10][1],ap[10][1]）;

fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[10][1],vp[10][1],ap[10][1]）;

pdraw[i]=p[10][1];

vpdraw[i]=vp[10][1];

apdraw[i]=ap[10][1];

if（（i%16）==0）{getch（）;};

}

fclose（fp）;

getch（）;

draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;

}

⑵运行结果：

Thekinematicparametersofpoint10

NoTHETA1S10V10A10

degmm/sm/s/s

10.000-2.1520.325-0.128

215.000-1.849-0.127-0.201

330.000-2.832-0.600-0.152

445.000-4.869-0.939-0.111

560.000-7.670-1.187-0.077

675.000-10.996-1.336-0.036

790.000-14.566-1.3730.007

8105.000-18.093-1.3060.043

9120.000-21.329-1.1540.072

10135.000-24.075-0.9330.096

11150.000-26.166-0.6560.114

12165.000-27.483-0.3480.118

13180.000-28.002-0.0540.107

14195.000-27.7600.2520.134

15210.000-26.6030.6410.155

16225.000-24.4201.0110.120

17240.000-21.4361.2380.051

18255.000-18.0961.285-0.012

19270.000-14.8181.204-0.046

20285.000-11.8381.069-0.054

21300.000-9.2220.931-0.051

22315.000-6.9510.806-0.045

23330.000-4.9910.692-0.044

24345.000-3.3450.558-0.062

25360.000-2.1520.325-0.128

⑶K点水平方向的位移、速度和加速度线图

六．对机构进行动态静力分析

1.拆分杆组

2.列出形参和实参的表格

⑴对主动件①进行运动分析。

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

⑵对②③组成的RRR杆组进行运动分析。

形式参数

m

n1

n2

n3

k1

k2

r1

r2

t

w

e

p

v