机械原理课程设计-牛头刨床的设计及运动分析.doc

机械原理课程设计编程说明书设计题目：牛头刨床的设计及运动分析（1）指导老师：设计者：学号：0907240101班级：液压09-1班2011年6月30号辽宁工程技术大学机械原理课程设计任务书姓名 迟宇 专业 液压传动与控制 班级 液压09-1班 学号 0907240101 一、设计题目：牛头刨床导杆机构的运动分析二、系统简图：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603801105400.250. 524050五、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6月26日 完成日期：2010年6月30日 目 录1.设计要求及参数12.数学模型23.程序框图44.程序清单及运行结果55.设计总结146.参考文献14一、设计要求及参数已知：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所作圆弧的平分线上， 数据见下表设计内容导杆机构的运动分析单位rminmm符号n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4数据60380110540135270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4的角位移，角速度，角加速度”。（4） 编写设计计算说明书二、数学模型如图四个向量组成封闭四边形，于是有按复数式可以写成a（cos+isin）-b(cos+isin)+d(cos3+isin3)=0 （1）由于3=90，上式可化简为a（cos+isin）-b(cos+isin)+id=0 （2）根据（2）式中实部、虚部分别相等得acos-bcos=0 (3) asin-bsin+d=0 (4) (3) (4)联立解得 =arctan (5) b= (6) 将（2）对时间求一阶导数得2=1cos(-) (7) c=b=-a1sin(-) (8) 将（2）对时间求二阶导数得 3=”=a1cos(-)- asin(-)-2c2 (9) ac=b”=-a1sin(-)-acos(-)+b (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1=0。三、程序框图输入a, d, n2求解1，1作循环，For(i=0;iN;i+)依次计算2，2，2，lo4A,c, ac将计算的2，2，2，lo4A,c, ac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，角加速度图象绘出机构动画四、程序清单及运行结果#includegraphics.h #includemath.h #includeconio.h #includestdio.h #define PI 3.1415926 #define M PI/180 #define C 2*PI*60/60 #define l1 110 #define l2 380 #define l4 540 #define l5 (0.25*l4) #define Ys6 40 #define l7 l4-Ys6 void dtmn(); void pist(float x0,float y0,float l,float h, float theta); void slide(float x0,float y0,float x1,float h); void pirot(float x0,float y0,float l); void sgd(); void cur();/*主函数*/ main() int Q2,i=0,j=0,Q_272; float Q4,Q41,Q411,w3,a3,Q5,Q51; float Q511,sA,sA1,sA11,Se,w4,Ve,Se1,a4,Se11; float S_e72,S_e172,S_e1172,Q_51172; FILE *fl; if(fl=fopen(mydata.txt,w)=NULL) printf(mydata.txt cannot open!n); exit(0); /*int gd=DETECT,gm; initgraph(gd,gm,c:turboc2); cleardevice();*/ clrscr(); printf( zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu n); for(Q2=0;Q2=360;Q2+=5) i+; if(i%12=0)getch(); printf( zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudun); if(Q2=0Q290|Q2270Q2=360) Q4=atan(l2+l1*sin(Q2*M)/(l1*cos(Q2*M);Q4/=M; else if(Q2=90|Q2=270) Q4=90; else if(Q290Q2180) Q4=PI-atan(l2+l1*sin(Q2*M)/(-l1*cos(Q2*M);Q4/=M; else if(Q2=180Q2270) Q4=PI-atan(l2+l1*sin(Q2*M)/(-l1*cos(Q2*M);Q4/=M; if(Q4=90) sA=l2+l1; else if(Q4=270) sA=l2-l1; else sA=l1*cos(Q2*M)/cos(Q4*M); sA1=-l1*C*sin(Q2-Q4)*M); Q41=-l1*C*cos(Q2-Q4)*M)/sA; w3=Q41; Q411=(C*C*l1*sin(Q4-Q2)*M)-w3*sA1)/sA; a3=Q411; if(l7-l4*sin(Q4*M)/l5)=0(l7-l4*sin(Q4*M)/l5)=1) Q5=180-asin(l7-(l4*sin(Q4*M)/l5)/M; else if(l7-l4*sin(Q4*M)/l5)=-1(l7-l4*sin(Q4*M)/l5)=0) Q5=180+asin(l7-l4*sin(Q4*M)/l5)/M; Se=l4*cos(Q4*M)+l5*cos(Q5*M); Q51=-w3*l4*cos(Q4*M)/(l5*cos(Q5*M); w4=Q51; Se1=-w3*l4*sin(Q4-Q5)*M)/cos(Q5*M); Q511=(Q41*Q41*l4*sin(Q4*M)+Q51*Q51*l5*sin(Q5*M)-Q411*l4*cos(Q4*M)/(l5*cos(Q5*M); Se11=-(a3*l4*sin(Q4-Q5)*M)+w3*w3*l4*cos(Q4-Q5)*M)-w4*w4*l5)/cos(Q5*M); S_ej=Se; S_e1j=Se1; Q_511j=Q511; S_e11j=Se11; Q_2j=Q2; printf(%7d %-7.3f %-7.3f %-7.3f %-7.3fn,Q_2j,S_ej, S_e1j,Q_511j,S_e11j); fprintf(fl,%7d %-7.3f %-7.3f %-7.3f %-7.3fn,Q_2j,S_ej, S_e1j,Q_511j,S_e11j); j+; fclose(fl); cur(); dtmn(); sgd(); /*速度,加速度,位移曲线图函数*/ void cur() /*float w1=2*PI,L1=110,L4=135,L61=490,L3=540,L6=380; */ float Q4,Q2,sA,w3,sA1,sA11,Se,Se1,Se11,a3,a4,Q411,Q5,Q51,w4; int gd=DETECT, gmode,i; initgraph(gd,gmode,c:turboc2); clrscr(); for(Q2=0;Q2=2*PI;Q2+=1.0*PI/1000) if(Q2=0Q2PI/2|Q2PI*1.5Q2=2*PI) Q4=atan(l2+l1*sin(Q2)/(l1*cos(Q2); else if(Q2=PI/2.0|Q2=1.5*PI) Q4=PI/2; else if(Q2PI/2Q2PI) Q4=PI-atan(l2+l1*sin(Q2)/(-l1*cos(Q2); else Q4=PI-atan(l2+l1*sin(Q2)/(-l1*cos(Q2); if(Q2!=PI/2Q2!=1.5*PI) sA=l1*cos(Q2)/cos(Q4); else if(Q2=PI/2) sA=l1+l2; else sA=l2-l1; /* sA1=-l1*w1*sin(Q2-Q4); */ w3=l1*C*cos(Q2-Q4)/sA; Q411=(C*C*l1*sin(Q4-Q2)-2*w3*sA)/sA; a3=Q411; if(l7-l4*sin(Q4)/l5)=0(l7-l4*sin(Q4)/l5)=1) Q5=PI-asin(l7-l4*sin(Q4)/l5); else if(l7-l4*sin(Q4)/l5)=-1(l7-l4*sin(Q4)/l5)0) Q5=PI+asin(l7-l4*sin(Q4)/l5); Se=l4*cos(Q4)+l5*cos(Q5); Q51=-w3*l4*cos(Q4)/(l5*cos(Q5); w4=Q51; Se1=-w3*l4*sin(Q4-Q5)/cos(Q5); /*Q511=(Q41*Q41*l4*sin(Q4)+Q51*Q51*l5*sin(Q5)-Q411*Q411*l4*cos(Q4)/(l5*cos(Q5);*/ Se11=-(a3*l4*sin(Q4-Q5)+w3*w3*l4*cos(Q4-Q5)-w4*w4*l5)/cos(Q5); line(100,200,500,200); setcolor(5); line(492,201,500,200); line(492,199,500,200); line(100,10,100,350); setcolor(5); line(99,18,100,10); line(101,18,100,10); putpixel(100+Q2*180/PI,200-Se/5,1); /*绘制位移曲线*/ putpixel(100+Q2*180/PI,200-Se1/100,2); /*绘制速度曲线*/ putpixel(100+Q2*180/PI,200-Se11/100,4); /*绘制加速度曲线*/ setcolor(10); settextjustify(CENTER_TEXT,0); outtextxy(300,300,RED_JIASUDU); outtextxy(300,330,GREEN_SUDU); outtextxy(300,360,BLUE_WEIYI); /* outtextxy(300,50,SUDU JIASUDU WEIYI GUAN XI QU XIAN TU);*/ outtextxy(300,50,SUDU JIASUDU WEIYI GUAN XI QU XIAN TU); getch(); closegraph(); /*运动模拟图函数*/ void dtmn() int gd=DETECT,gmode,n; initgraph(gd,gmode,c:turboc2); cleardevice(); do setbkcolor(0); sgd(); while(!kbhit(); getch(); /*导轨函数 */ void slide(float x0,float y0,float x1,float h) float xr; int i,n; xr=x0+x1; line(x0,y0,xr,y0); n=x1/h; for(i=0;i=n;i+) moveto(x0+i*h,y0+h); lineto(x0+(i+1)*h,y0); /*摇块函数*/ void pist(float x0,float y0,float l,float h,float theta) float x,y; x=x0-cos(theta)*l/2+h/2*sin(theta); y=y0+l/2*sin(theta)+h/2*cos(theta); moveto(x,y); linerel(l*cos(theta),-l*sin(theta); /*绘制轮廓线*/ linerel(-h*sin(theta),-h*cos(theta); linerel(-l*cos(theta),l*sin(theta); lineto(x,y); /*支点函数*/ void pirot(float x0,float y0,float l) /*float PI=3.1415926;*/ float x,y; int i,n; int h=4; setcolor(6); circle(x0,y0,3); setcolor(9); x=x0-l/2; y=y0+sin(PI/3)*l; moveto(x0,y0); lineto(x,y); linerel(18,0); lineto(x0,y0); n=l/4; for(i=0;i=n;i+) moveto(x+i*h,y+h); lineto(x+(i+1)*h,y); /*连杆,摇块,导轨函数 */ void sgd() int i; int x04,y04,x02,y02; int l04b=l4/2; int l02a=l1/2; float lbc=l5/2; float xa,ya,xb,yb,xc,yc,l; float ss,theta; for(i=0;i=63;i+) /*动态模拟*/ ss=i*0.1; /*坐标计算*/ x04=400; x02=400; y04=400; y02=225; 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; yc=135; xc=xb-sqrt(lbc*lbc-(yb-yc)*(yb-yc); theta=-atan(ya-y04)/(xa-x04); setcolor(6); cleardevice(); circle(xb,yb,3); circle(xa,ya,3); circle(xc,yc,3); setcolor(9); line(50,135,500,135); rectangle(xc+7,yc+6,xc-7,yc-6); /*绘制滑块C*/ line(x02,y02,xa,ya); line(xc,yc,xb,yb); line(xb,yb,x04,y04); setcolor(9); pirot(x02,y02,16); /*绘制支点X04,X02*/ pirot(x04,y04,16); pist(xa,ya,20,10,theta); /*绘制滑块A*/ slide(60,135,100,10); slide(500,135,570,10); setcolor(2); settextstyle(3,0,2); outtextxy(200,30,DAOGAN YUNDONG MONI); outtextxy(200,440,PRESS ANY KEY TO RETURN); outtextxy(200,420,PRESS BREAK TO STOP); delay(1000); zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu 0 15.151 251.983 11.728 -5967.158 5 11.215 313.945 10.511 -5830.106 10 6.455 370.655 9.131 -5659.403 15 0.942 422.465 7.640 -5456.224 20 -5.259 469.698 6.082 -5222.089 25 -12.086 512.644 4.498 -4958.841 30 -19.480 551.561 2.921 -4668.607 35 -27.389 586.676 1.382 -4353.745 40 -35.760 618.185 -0.094 -4016.778 45 -44.545 646.258 -1.484 -3660.33650 -53.697 671.038 -2.772 -3287.094zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu 55 -63.170 692.648 -3.941 -2899.736 60 -72.923 711.191 -4.977 -2500.891 65 -82.912 726.749 -5.871 -2093.104 70 -93.096 739.391 -6.614 -1678.811 75 -103.437 749.169 -7.198 -1260.300 80 -113.894 756.128 -7.619 -839.715 85 -124.428 760.292 -7.873 -419.015 90 -135.000 761.676 -7.958 0.010 95 -145.572 760.285 -7.873 415.747 100 -156.106 756.126 -7.619 826.773 105 -166.563 749.168 -7.198 1231.812110 -176.903 739.388 -6.614 1629.757zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu 115 -187.088 726.747 -5.871 2019.629 120 -197.077 711.188 -4.977 2400.547 125 -206.830 692.646 -3.941 2771.716 130 -216.303 671.036 -2.772 3132.368 135 -225.455 646.255 -1.484 3481.709 140 -234.240 618.183 -0.094 3818.881 145 -242.611 586.674 1.382 4142.872 150 -250.520 551.559 2.921 4452.454 155 -257.914 512.642 4.498 4746.093 160 -264.741 469.696 6.082 5021.852 165 -270.942 422.464 7.640 5277.302170 -276.455 370.654 9.131 5509.434zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu 175 -281.215 313.944 10.511 5714.570 180 -285.151 251.983 11.728 5888.319 185 -288.188 184.398 12.724 6025.587 190 -290.246 110.811 13.435 6120.652 195 -291.237 30.858 13.795 6167.341 200 -291.072 -55.777 13.731 6159.365 205 -289.656 -149.313 13.171 6090.801 210 -286.892 -249.801 12.051 5956.740 215 -282.686 -357.040 10.315 5754.045 220 -276.946 -470.463 7.929 5482.091 225 -269.593 -589.008 4.890 5143.302230 -260.568 -710.981 1.242 4743.194zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu 235 -249.839 -833.942 -2.917 4289.645 240 -237.414 -954.631 -7.422 3791.266 245 -223.351 -1068.996 -12.042 3255.128 250 -207.770 -1172.355 -16.485 2684.561 255 -190.859 -1259.725 -20.424 2078.116 260 -172.874 -1326.306 -23.531 1430.824 265 -154.133 -1368.064 -25.524 737.931 270 -135.000 -761.676 -7.958 0.010 275 -115.867 -1368.064 -25.524 -772.715 280 -97.126 -1326.307 -23.531 -1559.596 285 -79.141 -1259.727 -20.424 -2332.354290 -62.230 -1172.359 -16.485 -3061.138zhuanjiao weiyi sudu jiaojiasudu jiasudu 295 -46.649