成稿机械原理课程设计说明书1铰链式颚式破碎机方案分析

- - 1 - -机械原理课程设计铰链式颚式破碎机指导教师：毕艳丽设计: 王洪瑞 翟国胜 袁岩 班级:09- 船修三班学号:日期:- - 2 - -目录一机构简介与设计数据3二图解法连杆机构运动分析及动态静力分析5三杆组法颚式破碎机的运动分析及动态静力分析11四飞轮设计21五主要收获 22六参考文献 22- - 3 - -颚式破碎机一、机构简介与设计数据（1）机构简介颚式破碎机是一种破碎矿石的机械，如图所示，机器经皮带（图中未画）使曲柄 2 顺时针回转，然后通过构件 3，4，5 是动颚板 6 向左摆向固定于机架 1 上的定额板 7 时，矿石即被轧碎；当动颚板 6 向右摆定颚板时，被轧碎的矿石即下落。由于机器在工作过程中载荷变化很大，将影响曲柄和电动机的匀速运转。为了减小主轴速度的波动和电动机的容量，在 O2轴的两端各装一个大小和重量完全相同的飞轮，其中一个兼作皮带轮用。- - 4 - -图 1.1 六杆铰链式破碎机图 1.2 工艺阻力（2）设计数据设计内容 连杆机构的远动分析 符号 n2 Lo2A L1 L2 h1 h2 lAB lO4B LBC Lo6c单位 r/min mm数据 170 100 1000 940 850 1000 1250 1000 1150 1960- - 5 - -连杆机构远动的动态静力分析 飞轮转动惯量 的确定 IO6D G3 JS3 G4 JS4 G5 JS5 G6 JS6mm N Kg m2 N Kg m2 N Kg m2 N Kg m2600 5000 25.5 2000 9 2000 9 9000 50 0.152.2 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。二、连杆机构的运动分析：（一）特殊位置（1）曲柄在 1 位置时，构件 2 水平时， 以 A 为圆心，以 1250mm 为半径画圆，以 O4 为圆心，以 1000mm 为半径画圆，交于 B 点。以 B 为圆心 1150mm 为半径画- - 6 - -圆， 再以 O6 为圆心，以 1960mm 为半径画圆，在圆O6 和圆 B 的交点为 C。据此一位置各构件位置确定。1 连杆机构速度分析（1）位置 12= n/30=3.14X170/30=17.8rad/sVB = VA + VBAX AO22 XO4B AO2 ABVA= AO22=0.1X17.8=1.78m/s根据速度多边形,按比例尺 =0.05(m/S)/mm,在图 2 中量取 VB 和 VBA 的长度数值:则 VB=36.22X=1.81m/sVBA=8.99X=0.45m/sVC = VB + VCBX XO6C BC根据速度多边形, 按比例尺 =0.05(m/S)/mm,在图 3 中量取 VC 和 VCB 的长度数值:VC=13.35=0.67m/sVCB=34.26=1.71m/s- - 7 - - - 8 - -2 加速度分析： 2=17.8rad/sa B= anB04 + atB04 = aA4 + anBA + atAB X X/BO4 BO4 /AO2 /BA AB aA= AO2 22 =31.7m/s2anBA= VBA * VBA/ BA =0.33m/s2anB04 = VB * VB /BO4 =3.28 m/s2根据加速度多边形图按比例尺 =0.1(m/s 2)/mm 量取 atB04 atAB和 a B 值的大小：atB04 =be=2.32 m/s 2atAB =ba =27.98m/s2a B =pb =28.00 m/s2aC = an06C + at06C = aB + at CB + an CB X X /O6C O6C CB /CB根据加速度多边形按图 3 按比例尺 =0.1(m/s 2)/mm 量取 aC 、a t06C和 at CB数值：aC =pe =6.47m/s 2- - 9 - -at06C=pc =6.46m/s 2at CB=bc =1.43m/s 2 3.连杆机构的动态静力分析对各受力杆件列力平衡方程和力矩平衡方程杆 6 Fry+F56X-F16x=m6a6xF16y-Fry-F56y+G6=m6a6y对 O6取矩 F56xl6x+1/2G6l6x+F56yl6y+1/2Frxl6y=J 66 的方程Fi6=1/2ao6c*m6=2968.7N Mi6=ao6ct/Lo6c*Js6=165.26N.M Fr16x+Fr*cos(4.96)+Fr56x-Fi6*cos(2.95)=0 Fr16y-Frsin(4.96)+Fi6*sin(2.95)+Fr56y-G6=0Fr*Lcd+1/2Lo6c*G6*sin(4.96)+Fr56x*Lo6c*cos(4.96)-Mi6-Fr56y*Lo6c*sin(4.96)=0杆 5 F45x-F65x=m5a5xF65y-F45y+G5=m5a5y对 B 点取矩 F 65xl5y+1/2G5l5x-F65yl5x=J 55 的方程Fi5=as5*m5=660.9N Mi5=acbt/Lcb*Js5=50.6NMFr45x-Fr56x-Fi5*cos(1.1)=0Fr45y-Fr56y+Fi5sin(1.1)-G5=0- - 10 - -1/2Fi5*Lbc*sin( -7.26)-Mi5-Fr56y*Lbc*cos(7.260)-Fr56x*Lbc*sin(7.26)-1/2G5*Lbc*cos(7.29)=0杆 4 F14x-F43x=m4a4xF14y-F43y+G4=m4a4y对 B 取矩 F 14xl4x-1/2G4l4x-F14yl4y=J 44 的方程Fi4=as4*m4=424.9N Mi4=ao4bt/Lo4b*Js4=20.87NMFr14xFr45xFr43xFi4*cos(20.9)=0Fr14yFr45yFr43y+Fi4*sin(20.9)G4=01/2Fi4*Lo4b*sin(35.26)+(Fr45x+Fr43x)*Lo4b*sin(14.36)+Mi4-(Fr45y+Fr43y+1/2G4)*Lo4b*cos(14.36)=0杆 3 -F23x-F43x=m3a3xF23y-F43y+G3=m3a3y对 B 取矩 F 23xl3x+1/2G3l3x-F23yl3y=J 33 的方程Fi3=as3*m3=709.26N Mi3=aabt/Lab*Js3=570.87NMFr23x+Fr43xFi3*cos(5.11)=0Fr23y+Fr43yG3+Fi3*sin(5.11)=0- - 11 - -1/2Fi3Lab*cos()+1/2G3*Lab*sin(3.27)-Mi3-Fr43y*Lab*sin(3.27)-Fr43x*Lab*cos(3.27)=02 的方程Fr12x-Fr23x=0Fr12y-Fr23y-G2=0当曲柄处于180。的时候10.xl， 10yl， 2.71xl， 2.480yl， 3.968xl， 30.248yl，548， 5.43， 609， 61527 所以通过列矩阵求解F12y =21230.3N F12x= 1578.42 N F32x=-4684N F32y =17812N F43x=6451N F43y =12970N F14x =-26061N F14y=-5790N F45x = -32915N F45y = 5332N F56x =-33575N F56y=3332 N F16x =-5335N F16y =20434N 三 杆组法颚式破碎机的运动分析及动态静力分析机构的结构分析- - 12 - -六杆铰链式粉碎机拆分为机架和主动件，构件组成的 RRR 杆组，构件组成的 RRR 杆组。+ +（1）调用 bark 函数对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 函数对由构件组成的 RRR 杆组进行运动分析。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 4 2 3 3 2 r34 r23 t w e p vp ap（3）调用 rrrk 函数对由构件组成的 RRR 杆组进行运动分析。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 3 6 5 4 5 ,r35 r56 t w e p vp ap- - 13 - -（4）程序清单：#include “graphics.h“#include “subk.c“#include “draw.c“main()static double p202,vp202,ap202;static double t10,w10,e10,del;static double pdraw370,vpdraw370,apdraw370,wdraw370;static int ic;double r12,r23,r34,r35,r56;double pi,dr;int i;FILE *fp; r12=0.1; r34=1.0; r23=1.250;r35=1.15; r56=1.96; p11=0.0;p12=0.0;p41=0.94;p42=-1.0;p61=-1.0;p62=0.85;pi=4.0*atan(1.0);dr=pi/180.0;t1=0.0; w1=-17*pi/3; e1=0.0; del=15; printf(“n The Kinematic Parameters of Point6n“);printf(“No THETA1 t5 w5 e5n“);printf(“ deg rad rad/s rad/s/sn“);ic=(int)(360.0/del);for(i=0;i=ic;i+)t1=(-i)*del*dr-90*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);rrrk(1,3,6,5,4,5,r35,r56,t,w,e,p,vp,ap);wdrawi=t1/dr;pdrawi=t5;vpdrawi=w5;apdrawi=e5;- - 14 - -if(fp=fopen(“六杆运动 8888888.txt“,“w“)=NULL)printf(“Cant open this file./n“);exit(0);for(i=0;i=ic;i+)printf(“%12.3f %12.3f %12.3f %12.3fn“,wdrawi,pdrawi,vpdrawi,apdrawi);fprintf(fp,“%e %e %e %en“,wdrawi,pdrawi,vpdrawi,apdrawi);if(i%18)=0)getch();fclose(fp);getch();draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic);运算结果：The Kinematic Parameters of Point5THETA1 t5 w5 e5deg rad rad/s rad/s/s-9.00000e+01 -1.63238e+00 -1.37677e-03 -1.01835e+01-1.05000e+02 -1.63348e+00 -1.45454e-01 -9.16482e+00-1.20000e+02 -1.63654e+00 -2.64803e-01 -6.90406e+00-1.35000e+02 -1.64108e+00 -3.45263e-01 -3.98081e+00-1.50000e+02 -1.64647e+00 -3.81662e-01 -1.00778e+00-1.65000e+02 -1.65210e+00 -3.77125e-01 1.51876e+00-1.80000e+02 -1.65741e+00 -3.40696e-01 3.29712e+00-1.95000e+02 -1.66202e+00 -2.84290e-01 4.23741e+00-2.10000e+02 -1.66573e+00 -2.19724e-01 4.43601e+00-2.25000e+02 -1.66849e+00 -1.56345e-01 4.12137e+00-2.40000e+02 -1.67036e+00 -9.95969e-02 3.58405e+00-2.55000e+02 -1.67146e+00 -5.06328e-02 3.10541e+00-2.70000e+02 -1.67188e+00 -6.91431e-03 2.89782e+00-2.85000e+02 -1.67166e+00 3.64486e-02 3.06340e+00-3.00000e+02 -1.67078e+00 8.48847e-02 3.57078e+00-3.15000e+02 -1.66912e+00 1.42323e-01 4.24740e+00-3.30000e+02 -1.66655e+00 2.09172e-01 4.79134e+00-3.45000e+02 -1.66295e+00 2.80705e-01 4.81744e+00-3.60000e+02 -1.65832e+00 3.46484e-01 3.95596e+00-3.75000e+02 -1.65286e+00 3.91648e-01 2.00206e+00-3.90000e+02 -1.64698e+00 4.00498e-01 -9.32100e-01-4.05000e+02 -1.64131e+00 3.61788e-01 -4.35539e+00-4.20000e+02 -1.63658e+00 2.73734e-01 -7.50567e+00-4.35000e+02 -1.63346e+00 1.46198e-01 -9.61223e+00-4.50000e+02 -1.63238e+00 -1.37677e-03 -1.01835e+01- - 15 - -五.机构的动态静力分析5.1 六杆铰链式颚式破碎机的静力分析（1）调用 bark 函数对主动件进行运动分析。见表 4.1。（2）调用 rrrk 函数对由构件组成的 RRR 杆组进行运动分析。见表4.2。（3）调用 rrrk 函数对由构件组成的 RRR 杆组进行运动分析。见表4.3。（4）求各构件的质心 7、8、9、10 点及矿石破碎阻力作用点 11 点的运动参数。见表 5.1表 5.5。表 5.1 7 点运动参数形式参数 n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 2 0 7 2 0.0 r27 0.0 t w e p vp ap表 5.2 8 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 8 3 0.0 r48 0.0 t w e p vp ap表 5.3 9 点运动参数形式参数 n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 3 0 9 4 0.0 r39 0.0 t w e p vp ap表 5.4 10 点运动参数形式参数 n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 6 0 10 5 0.0 r610 0.0 t w e p vp ap- - 16 - -表 5.5 11 点运动参数形式参数 n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 6 0 11 5 0.0 r611 0.0 t w e p vp ap（5）调用 rrrf 对由杆组成的 RRR 杆组进行静力分析。见表 5.6。表 5.6形式参数 n1 n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf k1 k2 p vp ap t w e fr实值 3 6 5 9 10 0 11 11 4 5 p vp ap t w e fr（6）调用 rrrf 对由杆组成的 RRR 杆组进行静力分析。见表 5.7。表 5.7形式参数 n1 n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf k1 k2 p vp ap t w e fr实值 4 2 3 8 7 3 0 0 3 2 p vp ap t w e fr（7）调用 barf 对主动件进行静力分析。见表 5.8。表 5.8形式参数 n1 ns1 nn1 k1 p ap e fr tb实值 1 1 2 1 p ap e fr static double t10,w10,e10;static double sita1370,fr1draw370,sita2370,fr2draw370,sita3370,fr3draw370,tbdraw370,tb1draw370;static double fr202,fe202;static int ic;double r12,r23,r34,r35,r56;double r27,r48,r39,r610,r611;int i;double pi,dr;double fr1,bt1,fr4,bt4,fr6,bt6,we1,we2,we3,we4,we5,tb,tb1;FILE*fp; - - 17 - -sm1=0.0;sm2=500.0;sm3=200.0;sm4=200.0;sm5=900.0; sj1=0.0;sj2=25.5;sj3=9.0;sj4=9.0;sj5=50.0;r12=0.1; r23=1.25; r34=1.0; r35=1.15;r56=1.96;r27=r23/2; r48=r34/2; r39=r35/2;r610=r56/2;r611=0.6;pi=4.0*atan(1.0);dr=pi/180.0;w1=-170*2*pi/60; e1=0.0; del=15;p11=0.0;p12=0.0;p41=0.94;p42=-1.0;p61=-1.0;p62=0.85; printf(“n The Kineto-static Analysis of a Six-bar Linkasen“);printf(“ NO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1n“);printf(“ (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.m) (N.m) n“);if(fp=fopen(“六杆受力 8888888.doc“,“w“)=NULL)printf(“Cant open this file./n“);exit(0);fprintf(fp,“n The Kineto-static Analysis of a Six-bar Linkasen“);fprintf(fp,“ NO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1n“ );fprintf(fp,“ (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.m) (N.m) n“ );ic=(int)(360.0/del);for(i=0;i=ic;i+)t1=(-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);rrrk(1,3,6,5,4,5,r35,r56,t,w,e,p,vp,ap);bark(2,0,7,2,0.0,r27,0.0,t,w,e,p,vp,ap);- - 18 - -bark(4,0,8,3,0.0,r48,0.0,t,w,e,p,vp,ap);bark(3,0,9,4,0.0,r39,0.0,t,w,e,p,vp,ap);bark(6,0,10,5,0.0,r610,0.0,t,w,e,p,vp,ap);bark(6,0,11,5,0.0,r611,0.0,t,w,e,p,vp,ap);rrrf(3,6,5,9,10,0,11,11,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr);rrrf(4,2,3,8,7,3,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr);barf(1,1,2,1,p,ap,e,fr, fr1=sqrt(fr11*fr11+fr12*fr12);bt1=atan2(fr12,fr11);fr4=sqrt(fr41*fr41+fr42*fr42);bt4=atan2(fr42,fr41);fr6=sqrt(fr61*fr61+fr62*fr62);bt6=atan2(fr62,fr61);we1=-(ap11*vp11+(ap12+9.81)*vp12)*sm1-e1*w1*sj1;we2=-(ap71*vp71+(ap72+9.81)*vp72)*sm2-e2*w2*sj2;we3=-(ap81*vp81+(ap82+9.81)*vp82)*sm3-e3*w3*sj3;we4=-(ap91*vp91+(ap92+9.81)*vp92)*sm4-e4*w4*sj4;extf(p,vp,ap,t,w,e,11,fe);we5=-(ap101*vp101+(ap102+9.81)*vp102)*sm5-e5*w5*sj5+fe111*vp111+fe112*vp112;tb1=-(we1+we2+we3+we4+we5)/w1;printf(“%3d %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1fn“,i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr6,bt6/dr,tb1,tb1);fprintf(fp,“%1d %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1fn“,i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr6,bt6/dr,tb1,tb1);tbdrawi=tb;tb1drawi=tb1;fr1drawi=fr1;sita1i=bt1;- - 19 - -fr2drawi=fr4;sita2i=bt4;fr3drawi=fr4;sita3i=bt4;if(i%16)=0)getch();fclose(fp);getch();draw2(del,tbdraw,tb1draw,ic); draw3(del,sita1,fr1draw,sita2,fr2draw,sita3,fr3draw,ic); getch();#include“math.h“extf(p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe)double p202,vp202,ap202,t10,w10,e10,fe202;double pi,dr;pi=4.0*atan(1.0);dr=pi/180.0;if(w50)fenexf1=(-t1/dr-90.0)*(85000.0/182.0)*cos(-t5-pi/2);fenexf2=-(-t1/dr-90.0)*(85000.0/182.0)*sin(-t5-pi/2);elsefenexf1=0;fenexf2=0;运行结果：The Kineto-static Analysis of a Six-bar LinkaseNO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1(deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.m) (N.m)The Kineto-static Analysis of a Six-bar LinkaseNO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1(deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.m) (N.m) 1 0.0 4442.5 -157.9 2351.4 10.3 1669.1 5.0 534.3 534.32 -15.0 4901.8 144.8 2892.4 7.9 899.3 17.6 1038.1 1038.13 -30.0 8299.6 117.0 3106.8 5.1 488.2 138.1 1434.5 1434.54 -45.0 12072.4 106.5 3110.5 1.6 1814.6 171.7 1547.8 1547.85 -60.0 15119.0 101.3 3165.4 -1.1 3120.1 178.1 1271.0 1271.06 -75.0 16826.9 97.9 3539.8 -0.3 4005.1 -179.3 644.2 644.27 -90.0 16909.1 94.8 4392.1 3.7 4247.2 -178.5 -144.6 -144.68 -105.0 3361.2 89.9 12148.1 14.6 9873.8 109.0 -883.8 -883.8- - 20 - -9 -120.0 11111.1 -79.8 19692.7 16.5 18718.3 95.0 -1407.8 -1407.810 -135.0 25758.8 -80.7 26713.5 16.8 27580.9 89.3 -1626.3 -1626.311 -150.0 40085.4 -81.1 33069.4 16.2 36047.5 86.2 -1559.2 -1559.212 -165.0 53732.5 -81.7 38768.2 15.3 43999.9 84.4 -1292.9 -1292.913 -180.0 66530.2 -82.5 43954.6 14.1 51469.2 83.3 -931.2 -931.214 -195.0 78457.1 -83.7 48874.0 12.8 58577.5 82.9 -565.2 -565.215 -210.0 89592.8 -85.1 53826.3 11.6 65486.0 82.7 -261.0 -261.016 -225.0 100079.8 -86.7 59118.9 10.5 72355.8 82.8 -57.6 -57.617 -240.0 110102.7 -88.4 65024.0 9.6 79329.5 83.0 32.3 32.318 -255.0 119876.8 -90.2 71745.8 9.1 86530.5 83.1 24.0 24.019 -270.0 129642.7 -91.9 79401.0 8.8 94074.1 83.2 -39.8 -39.820 -285.0 15509.2 -94.2 433.6 137.6 1276.2 -1.6 -205.3 -205.321 -300.0 14401.7 -99.0