牛头刨床的运动和动力分析

1、 牛头刨床的运动、动力分析二、牛头刨床的运动、动力分析H,L1=solve('H=300','L1=(270*H)/(2*550)','H','L1') H = 300 L1 = 810/11 >> N1,W1=solve('N1=23',' W1=(N1*2*PI)/60','N1','W1') N1 = 23 W1 = 23/30*PI一、任务根据牛头刨床的机构简图及必要的数据，进行机构的运动学和动力学分析，并给出刨头的位移、速度、加速度和曲柄平衡力矩

2、的曲线。二、已知条件1、 机构运动简图 2、机构尺寸， ， ， 3、刨头行程和曲柄转速行程， 转速4、刨头的切削阻力工作行程始终为1000N ，空程为0N。三、 表达式推导 如图所示以A点为坐标原点，平行刨头运动方向为x轴，建立直角坐标系，标出各杆矢量及方位角。由机构的结构分析有：过D和D做刨头所在导轨的垂线DG和DG，从图形中的角度关系易证明GE= GE，所以有EE=DD及EE=，因而我们可以得到1、推导出刨头，的数学表达式。（1） 位置分析 由矢量封闭三角形ABC可得封闭矢量方程为即： （1）应用欧拉公式，将（1）的虚部和实部分离得： （2） （3）由上面两式求解可得：当即或时，由（3）得

3、 及 当时： （4） 此时按照机构结构简图及反正切的定义范围易得：当时： 当时： 由矢量封闭图形CFED可得封闭矢量方程为 即： （5）应用欧拉公式将（4）的虚部和实部分离得： （6） （7） 由式（7）可得 此时按照机构结构简图及反正弦函数的定义范围易得： （8）由这两个式子可以消去，得到由确定的的公式： （9）显然式（9）作为计算式时难以确定的符号，因此在编程时我选择式（6）作为计算式。（2） 速度分析将式（5）对时间t求导可得： （10）应用欧拉公式将（7）的虚部和实部分离得： （11） （12）由式（11）可得： 对设计方案进行分析可知，否则无法完成行程所以 （13）又由式（4）可得：

4、 （14）其中的S的表达式可由（2）求得：（由设计方案显然不为零） （15）由式（12）、（1）可得到由确定的的公式： （16）（3） 加速度分析 将式（9）对时间t求导可得： （17）应用欧拉公式将（15）的虚部和实部分离得： （18） （19）由式（16）可得： （20）由式（15）、（17）可得到由确定的的公式： （21） 其中由式（14）可求得由式（15）可求得2、推导出曲柄所加平衡力矩的数学式。对机构进行受力分析可知，假设在整个力的传递过程中损耗为零，则驱动力矩做的功应当与阻力所做的功相等，若曲柄沿逆时针旋转，令当刨头到达极限位移时杆3与y轴夹角为 则有：即：所以当时，阻抗力;当时，

5、阻抗力;由受力分析可得： 所以可得：四、打印源程序代码运用的语言种类：C语言程序名称：牛头刨床的运动、动力分析#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<math.h>#define NUM 37main() float XENUM; float VENUM; float AENUM; float M1NUM; float a=270, b=520,L3=550,L4=100,H=420,N1=27,PI=3.14159; double PQ0,Q1,PQ1,PQ3,PQ4,S,L1,D1PQ3,D2PQ3,D1P

6、Q4,D1S,W1,FR; int i,j; /* 计算曲柄长度L1和角速度W1*/ L1=(a*H)/(2*L3); W1=(N1*2*PI)/60; printf("n Q1 XE VE AE M1 "); for(i=0;i<=36;i+) Q1=10*i; PQ1=(Q1*PI)/180; /*分情况讨论PQ3的取值*/ if(Q1=90|Q1=270) PQ3=PI/2; else if(atan(a+L1*sin(PQ1)/(L1*cos(PQ1)<0)PQ3=atan(a+L1*sin(PQ1)/(L1*cos(PQ1)+PI; elsePQ3=a

7、tan(a+L1*sin(PQ1)/(L1*cos(PQ1); PQ4=PI-asin(b-L3*sin(PQ3)/ L4);/*计算XE*/ XEi=L3*cos(PQ3)+ L4*cos(PQ4);/*分情况讨论S的取值*/ if(Q1=90)S=a+L1; elseif(Q1=270) S=a-L1; elseS=(L1*cos(PQ1)/cos(PQ3); D1PQ3=(L1*W1*cos(PQ1-PQ3)/S;/*计算VE的值并将其值存放在VEi中*/ VEi=(-D1PQ3*L3*sin(PQ3-PQ4)/cos(PQ4);/*计算AE的值并将其值存放在AEi中*/ D1PQ4=(

8、-L3*D1PQ3*cos(PQ3)/(L4*cos(PQ4); D1S=-W1*L1*sin(PQ1-PQ3); D2PQ3=(W1*W1*L1*sin(PQ3-PQ1)-2*D1PQ3*D1S)/S; AEi=(L3*D2PQ3*sin(PQ4-PQ3)- L3*D1PQ3*D1PQ3*cos(PQ4-PQ3)+L4*D1PQ4*D1PQ4)/cos(PQ4);/*计算并分区间讨论FR的值*/ PQ0=asin(H/(2*L3); if(PQ1>=(PI+PQ0)&& PQ1<=(2*PI-PQ0) FR=0;else FR=-1000;/*计算M的值并将其值存

9、放在Mi中*/M1i=(-FR*D1PQ3*L3*sin(PQ3-PQ4)/(W1*cos(PQ4);/*输出计算结果*/ printf("n%8.0f",Q1); printf("t%8.2f",XEi); printf("t%8.2f",VEi); printf("t%8.2f",AEi); printf("t%10.2f",M1i); printf("n Please enter the option to exit(1):"); scanf("%d"

10、;,&j); if(j=1) exit; return 0; 程序运行结果：Q1(°)XE（mm）VE(mm/s)AE(mm/s*s)M(N*mm)096.38-189.22-111666922.051082.92-244.43-931.1286448.692066.46-287.24-783.92101592.033047.64-321.09-661.65113561.474026.94-348.6-555.14123291.81504.7-371.61-458.05131430.8160-18.86-391.18-366.28138351.8170-43.53-407.6

11、5-277.56144178.3680-69.12-420.75-190.86148810.8190-95.39-429.69-105.57151973.62100-122.06-433.37-20.74153273.72110-148.77-430.6765.36152317.5120-175.08-420.5155.22148723.31130-200.51-402.13251.79142226.23140-224.55-375.14358.26132679.95150-246.65-339.43478.26120047.27160-266.27-295.08616.45104361.71

12、70-282.9-242.18779.3385655.47180-295.99-180.48975.7863830.48190-304.98-108.671216.9838433.07200-309.14-23.51514.778312.74210-307.4881.221876.720220-298.52214.452291.310230-280.25383.832687.40240-250.46585.242865.30250-207.95787.772483.90260-154.42931.031282.270270-95.39960.49-527.490280-38.2877.34-2229.77029011.57728.24-3192.72030