东北大学机原课设报告

1、东北大学机械原理课程设计 铰链式颚式破碎机方案分析机械原理课程设计说明书题目： 铰链式颚式破碎机方案分析 班 级 ：机械姓 名 ：学 号 ：指导教师 ：杨强成 绩 ：2016年9月27日目 录 一 设计题目1二 已知条件及设计要求12.1已知条件12.2设计要求1三. 机构的结构分析23.1六杆铰链式破碎机23.2四杆铰链式破碎机2四. 机构的运动分析24.1六杆铰链式颚式破碎机的运动分析24.2四杆铰链式颚式破碎机的运动分析4五.机构的动态静力分析75.1六杆铰链式颚式破碎机的静力分析75.2四杆铰链式颚式破碎机的静力分析12六. 工艺阻力函数及飞轮的转动惯量函数 166.1工艺阻力函数程序

2、 166.2飞轮的转动惯量函数程序16七 .对两种机构的综合评价20八 . 主要的收获和建议20九 . 参考文献20一、 设计题目：铰链式颚式破碎机方案分析二、 已知条件及设计要求2.1 已知条件 图1.1 六杆铰链式破碎机 图1.2 工艺阻力图(a)所示为六杆铰链式破碎机方案简图。主轴1的转速为n1 = 170r/min，各部尺寸为：lO1A = 0.1m, lAB = 1.250m, lO3B = 1m, lBC = 1.15m, lO5C = 1.96m, l1=1m, l2=0.94m, h1=0.85m, h2=1m。各构件质量和转动惯量分别为：m2 = 500kg, Js2 = 2

3、5.5kgm2, m3 = 200kg, Js3 = 9kgm2, m4 = 200kg, Js4 = 9kgm2, m5=900kg, Js5=50kgm2, 构件1的质心位于O1上，其他构件的质心均在各杆的中心处。D为矿石破碎阻力作用点，设LO5D = 0.6m， 图1.3 四杆铰链式破碎机破碎阻力Q在颚板5的右极限位置到左极限位置间变化，如图(b)所示，Q力垂直于颚板。图(c)是四杆铰链式颚式破碎机方案简图。主轴1 的转速n1=170r/min。lO1A = 0.04m, lAB = 1.11m, l1=0.95m, h1=2m, lO3B=1.96m，破碎阻力Q的变化规律与六杆铰链式破

4、碎机相同，Q力垂直于颚板O3B，Q力作用点为D，且lO3D = 0.6m。各杆的质量、转动惯量为m2 = 200kg, Js2=9kgm2，m3 = 900kg, Js3=50kgm2。曲柄1的质心在O1 点处，2、3构件的质心在各构件的中心。2.2 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。三、 机构的结构分析3.1六杆铰链式破碎机六杆铰链式粉碎机拆分为机架和主动件，构件

5、组成的RRR杆组，构件组成的RRR杆组。+ + 3.2四杆铰链式破碎机四杆铰链式破碎机拆分为机架和主动件，构件组成的RRR杆组。+ 4、 机构的运动分析4.1六杆铰链式颚式破碎机的运动分析（1）用bark函数对进行运动分析，见表4.1。表4.1形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值1201r120.00.0twepvpap（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mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap实值-124323r23r34twepvpap（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.

6、3形式参数mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap实值136545r35r56twepvpap（4）编写主程序并运行。按一定的步长，改变主动件的位置角度，使其在0-360°变化，便可求出机构各点在整个运动循环内的运动参数并打印输出。主程序：#include "graphics.h"#include "subk.c"#include "draw.c"main()static double p202,vp202,ap202;static double t10,w10,e10,del;static double pdraw3

7、70,vpdraw370,apdraw370; static int ic; double r12,r23,r34,r35,r56; double pi,dr; int i; FILE *fp; char*m="p","vp","ap" r12=0.1; r23=1.250; r34=1.0; r35=1.15; r56=1.96;e1=0.0; del=15.0; p11=0.0;p41=0.94;p61=-1.0; p12=0.0;p42=-1.0;p62=0.85; pi=4.0*atan(1.0);dr=pi/180.0;w1

8、=-17*pi/3; printf("n The Kinematic Parameters of Point5n"); printf("No THETA1 t w en"); printf(" deg m m/s m/s/sn"); if(fp=fopen("20143093","w")=NULL) printf("Can't open this file.n"); exit(0); fprintf(fp,"n The Kinematic Parameter

9、s of Point5n"); fprintf(fp,"No THETA1 t w en"); fprintf(fp," deg m m/s m/s/sn"); 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(-1,2,4,3,2,3,r23,r34,t,w,e,p,vp,ap); rrrk(1,3,6,5,4,5,r35,r56,t,w,e,p,vp,ap); printf("

10、;n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3fn",i+1,t1/dr,t5,w5,e5); fprintf(fp,"n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3fn",i+1,t1/dr,t5,w5,e5); pdrawi=t5;vpdrawi=w5;apdrawi=e5; if(i%18)=0)getch(); fclose(fp); getch();draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m);运算结果： The Kinematic Parameters of Point5No THETA1 t w e deg

11、 m m/s m/s/s 1 0.000 -1.658 0.346 3.956 2 -15.000 -1.653 0.392 2.002 3 -30.000 -1.647 0.400 -0.932 4 -45.000 -1.641 0.362 -4.355 5 -60.000 -1.637 0.274 -7.506 6 -75.000 -1.633 0.146 -9.612 7 -90.000 -1.632 -0.001 -10.183 8 -105.000 -1.633 -0.145 -9.165 9 -120.000 -1.637 -0.265 -6.90410 -135.000 -1.6

12、41 -0.345 -3.98111 -150.000 -1.646 -0.382 -1.00812 -165.000 -1.652 -0.377 1.51913 -180.000 -1.657 -0.341 3.29714 -195.000 -1.662 -0.284 4.23715 -210.000 -1.666 -0.220 4.43616 -225.000 -1.668 -0.156 4.12117 -240.000 -1.670 -0.10 3.58418 -255.000 -1.671 -0.051 3.10519 -270.000 -1.672 -0.007 2.89820 -2

13、85.000 -1.672 0.036 3.06321 -300.000 -1.671 0.085 3.57122 -315.000 -1.669 0.142 4.24723 -330.000 -1.667 0.209 4.79124 -345.000 -1.663 0.281 4.81725 -360.000 -1.658 0.346 3.956图4.1六杆机构颚板角位置、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线图4.1六杆机构颚板角位置、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线4.2四杆铰链式颚式破碎机的运动分析（1）调用bark函数对主动件进行运动分析。见表4.4。表4.4形式参数n1n2n3k

14、r1r2gamtwepvpap实值1201r120.00.0twepvpap（2）调用rrrk函数对由构件组成的RRR杆组进行运动分析。见表4.5。表4.5形式参数mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap实值124323r23r34twepvpap（3）编写主程序并运行。按一定的步长，改变主动件的位置角度，使其在0-360°变化，便可求出机构各点在整个运动循环内的运动参数并打印输出。主程序：#include "graphics.h"#include "subk.c"#include "draw.c"main()stat

15、ic double p202,vp202,ap202;static double t10,w10,e10,del;static double pdraw370,vpdraw370,apdraw370;static int ic; double r12,r23,r34; double pi,dr; int i; FILE *fp; char*m="p","vp","ap" r12=0.04; r23=1.11; r34=1.96; e1=0.0; del=15.0; p11=0.0;p12=0.0;p41=-0.95;p42=2.0;

16、pi=4.0*atan(1.0);dr=pi/180.0;w1=-17*pi/3; printf("n The Kinematic Parameters of Point3n"); printf("No THETA1 t w en"); printf(" deg m m/s m/s/sn"); if(fp=fopen("20143093","w")=NULL) printf("Can't open this file.n"); exit(0); fprintf(fp,

17、"n The Kinematic Parameters of Point3n"); fprintf(fp,"No THETA1 t w en"); fprintf(fp," deg m m/s m/s/sn"); 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(1,2,4,3,2,3,r23,r34,t,w,e,p,vp,ap); printf("n%2d%12.3f

18、%12.3f%12.3f%12.3fn",i+1,t1/dr,t3,w3,e3); fprintf(fp,"n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3fn",i+1,t1/dr,t3,w3,e3);pdrawi=t3;vpdrawi=w3;apdrawi=e3; if(i%18)=0)getch(); fclose(fp);getch();draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m);运算结果： The Kinematic Parameters of Point3No THETA1 t w e deg m m/s m/s/s

19、1 0.000 -1.632 0.014 -6.232 2 -15.000 -1.632 -0.077 -6.098 3 -30.000 -1.634 -0.163 -5.591 4 -45.000 -1.637 -0.240 -4.731 5 -60.000 -1.641 -0.301 -3.553 6 -75.000 -1.646 -0.343 -2.117 7 -90.000 -1.651 -0.362 -0.501 8 -105.000 -1.656 -0.357 1.192 9 -120.000 -1.661 -0.327 2.84810 -135.000 -1.666 -0.274

20、 4.33911 -150.000 -1.669 -0.201 5.54412 -165.000 -1.671 -0.113 6.35813 -180.000 -1.672 -0.016 6.70314 -195.000 -1.672 0.082 6.54515 -210.000 -1.670 0.174 5.89416 -225.000 -1.667 0.253 4.80717 -240.000 -1.663 0.313 3.38418 -255.000 -1.658 0.351 1.74619 -270.000 -1.653 0.364 0.03020 -285.000 -1.647 0.

21、352 -1.63921 -300.000 -1.642 0.317 -3.14922 -315.000 -1.638 0.261 -4.41523 -330.000 -1.635 0.189 -5.37524 -345.000 -1.632 0.105 -5.98825 -360.000 -1.632 0.014 -6.232图4.2四杆机构颚板角位置、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线 图4.2四杆机构颚板角位置、角速度、角加速度随曲柄转角的变化曲线五.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

22、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n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值20720.0r270.0twepvpap表5.2 8点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值40830.0r480.0twepvpap表5.3 9点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值30940.0r390.0twepvpap表5.4 10点运动参数形

23、式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值601050.0r6100.0twepvpap表5.5 11点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值601150.0r6110.0twepvpap（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n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptwefr实值3659100111145pvpaptwefr（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n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptwefr实值423873

24、0032pvpaptwefr（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n1ns1nn1k1papefrtb实值1121papefr&tb（8）编写主程序并运行。按一定的步长，改变主动件的位置角度，使其在0-360°变化，便可求出机构各运动副反力及作用在主动件上的平衡力矩。主程序：#include "graphics.h"#include "subk.c"#include "subf.c"#include "draw.c"main()static double p202,v

25、p202,ap202,del;static double t10,w10,e10,tbdraw370,tb1draw370;static double sita1370,fr1draw370,sita2370,fr2draw370,sita3370,fr3draw370;static double fr202,fe202,tb,tb1,fr1,bt1,fr4,bt4,fr6,bt6,we1,we2,we3,we4,we5; static int ic; double r12,r23,r34,r35,r56;r27,r48,r39,r610,r611; int i; double pi,dr;

26、FILE*fp; 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;e1=0.0; del=15.0; 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=-17*pi/3; p11=0.0;p12=0.0;p41=0.94;p42=-1.0;p61=-1

27、.0;p62=0.85; printf("n The Kineto-static Analysis of a six-bar Linkasen");printf("No HETAL fr1 sita1 fr4 sita4 fr6 sita6 tb tb1n");printf(" deg N radian N radian N radian N.m N.m "); if(fp=fopen("20143093","w")=NULL) printf("Can't open this

28、file.n"); exit(0);fprintf(fp,"n The Kineto-static Analysis of a six-bar Linkasen"); fprintf(fp,"No HETAL fr1 sita1 fr4 sita4 fr6 sita6 tb tb1n");fprintf(fp," deg N radian N radian N radian N.m N.m "); ic=(int)(360.0/del); for(i=0;i<=ic;i+) t1=(-i)*del*dr; bark(1

29、,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); 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

30、,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,&tb); 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(fr6

31、2,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+fe1

32、12*vp112; tb1=-(we1+we2+we3+we4+we5)/w1;printf("n%2d%8.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f n",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr6,bt6/dr,tb,tb1);fprintf(fp,"n%2d%8.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f%10.2f n",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr6,bt6/dr,tb,t

33、b1); tbdrawi=tb;tb1drawi=tb1; fr1drawi=fr1;sita1i=bt1; fr2drawi=fr4;sita2i=bt4; fr3drawi=fr6;sita3i=bt6; if(i%16)=0)getch(); fclose(fp);getch(); draw2(del,tbdraw,tb1draw,ic); draw3(del,sita1,fr1draw,sita2,fr2draw,sita3,fr3draw,ic); 运行结果： The Kineto-static Analysis of a six-bar LinkaseNo HETAL fr1 si

34、ta1 fr4 sita4 fr6 sita6 tb tb1 deg N radian N radian N radian N.m N.m 1 0.00 6464.19 124.26 769.70 95.96 9904.58 77.69 534.27 534.27 2 -15.00 12140.03 106.23 2532.98 168.62 10248.09 82.67 1038.10 1038.10 3 -30.00 18594.24 99.51 5575.14 -179.00 10522.85 89.58 1434.51 1434.51 4 -45.00 24798.89 96.38 8

35、791.46 -174.11 10757.31 97.33 1547.76 1547.76 5 -60.00 29754.38 94.71 11296.85 -171.71 10967.17 104.34 1270.99 1270.99 6 -75.00 32606.29 93.60 12322.39 -170.89 11112.16 109.01 644.23 644.23 7 -90.00 32912.59 92.52 11514.48 -171.62 11132.50 110.33 -144.61 -144.61 8 -105.00 31986.98 91.03 11210.57 -17

36、1.67 12694.78 130.97 -883.50 -883.50 9 -120.00 29047.81 88.97 9758.16 -172.90 15067.30 144.37 -1406.75 -1406.75 10 -135.00 24776.32 85.95 7900.20 -174.83 17747.44 153.53 -1623.93 -1623.93 11 -150.00 19863.36 81.53 6323.03 -176.54 20694.65 160.50 -1555.12 -1555.12 12 -165.00 14880.73 74.87 5523.32 -1

37、76.47 24022.49 166.11 -1286.98 -1286.98 13 -180.00 10273.20 64.08 5781.15 -174.15 27824.54 170.60 -923.99 -923.99 14 -195.00 6498.95 44.06 7158.36 -171.58 32106.14 174.03 -557.44 -557.44 15 -210.00 4427.48 4.93 9502.38 -170.28 36786.00 176.54 -253.50 -253.50 16 -225.00 4824.67 -38.90 12520.80 -170.0

38、4 41731.07 178.30 -51.31 -51.31 17 -240.00 6221.25 -63.40 15874.09 -170.29 46795.86 179.56 36.91 36.91 18 -255.00 7255.09 -77.10 19250.05 -170.61 51853.14 -179.51 26.63 26.63 19 -270.00 7428.40 -86.96 22421.57 -170.80 56814.06 -178.75 -39.41 -39.41 20 -285.00 11975.48 -95.13 2703.86 3.60 8481.82 78.

39、62 -205.31 -205.31 21 -300.00 10744.70 -101.62 2437.78 5.04 8583.46 77.29 -338.73 -338.73 22 -315.00 8639.88 -110.27 2351.16 8.85 8793.29 75.66 -361.46 -361.46 23 -330.00 5826.44 -127.01 2176.75 15.11 9113.16 74.60 -227.58 -227.58 24 -345.00 3709.75 -177.58 1592.37 27.90 9506.21 75.06 80.82 80.82 25

40、 -360.00 6464.19 124.26 769.70 95.96 9904.58 77.69 534.27 534.27 图5.1 六杆机构曲柄上的平衡力矩的变化规律 图5.1 六杆机构曲柄上的平衡力矩的变化规律图5.2六杆机构颚板摆动中心运动副反力的大小及方向变化规律图5.2六杆机构颚板摆动中心运动副反力的大小及方向变化规律5.2四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4.4。（2）调用rrrk函数对由构件组成的RRR杆组进行运动分析。见表4.5。（3）求各构件的质心5、6点及矿石破碎阻力作用点7点的运动参数。见表5.9表5.11。表5.9 5点

41、运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值20520.0r250.0twepvpap表5.10 6点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值40630.0r460.0twepvpap表5.11 7点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值40730.00.60.0twepvpap（4）调用rrrf对由杆组成的RRR杆组进行静力分析。见表5.12。表5.12形式参数n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptwefr实值2435607723pvpaptwefr（5）调用barf对主动件进行静力分析。见表5.

42、13表5.13形式参数n1ns1nn1k1papefrtb实值 1 1 2 1p ap e fr &tb（6）编写主程序并运行。按一定的步长，改变主动件的位置角度，使其在0-360°变化，便可求出机构各运动副反力及作用在主动件上的平衡力矩。主程序：#include "graphics.h"#include "subk.c"#include "subf.c"#include "draw.c"main()static double p202,vp202,ap202,del;static double

43、t10,w10,e10,tbdraw370,tb1draw370;Static double sita1370,fr1draw370,sita2370,fr2draw370,sita3370,fr3draw370;static double fr202,fe202,tb,tb1,fr1,bt1,fr4,bt4,we1,we2,we3; static int ic; double r12,r23,r34,r25,r46,r47; double pi,dr; int i; FILE *fp; char*m="tb","tb1","fr1","fr2" sm1=0.0;sm2=200.0;sm3=900.0;sj1=0.0;sj2=9.0;sj3=50; r12=0.04;r23=1.11; r34=1.96;r2