码头吊车机械原理课程设计

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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：

学号

指导教师

成绩：

2013年11月曰

文案大全

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

目录

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03c的摆动范围........................2

三.确定连架杆03c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JAB。3.............................................................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

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

--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：I=2.86m,I二4m,I=5.6m,I=8.1m,I=4m,I'=28.525m,a'=25°,

olxo1yo4xo4y333

I''二8.5m,a''=7°fI=3.625m,I'=8.35m,a'=184°,I''二1m,a

3344444

''=95°,I=25.15m.I'=2.5m,a'=24°。图中S、S、S为构件3、4、5的

555345

质心，构件质量分别为：m=3500kg,m=3600kg,m=5500kg,其余构件质量不计。

345

K点向左运动时载重Q为50kN,向右运动时载重为零，曲柄0A的转速

1

n=1.06r/min.

码头吊车机构

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

机构运动简图:

二,连架杆0C对应的摆动范围。

3

利用下一问的程序，分析0C的摆动范围。

3

/*Note:YourchoiceisCIDE*/

#incIude"stdio.h"

#incIude"graphics.h"

#incIude"subk.c"

#incIude"draw.c"

main()

(

staticdoubIep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],deI;

staticdoubIe

t[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];

staticintic;

doubIer45,r56,r67,r510,garni;

doubIepi,dr;

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

doubIer2;

inti;

FILE*fp;

charp,vp,ap);

r45=28.525,r56=3.625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35;w[3]=15.0;deI

=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');

H

if((fp=fopen("filel20111367.txt","w))二二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,pfvp,ap);

bark⑸0,10,4,0.0,r510,garni,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],v

p[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],v

p[10][2]fap[10][2]):

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

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

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

if((i%16)==0)(getchO;);

)

fcIose(fp);

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

getch();

drawl(deI,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m);

)

估算出连架杆OC对应的摆动范围是93。到137。。

3

三.分析K点的运动状态

对双摇杆机构OCDO进行运动分析，以03c为主动件，取步长为1•计算K点

位置，根据K点的面以求平运动要求，依据其以坐标值决定09的实际摆动范围。

1.拆分杆组

2.列出形参和实参的表格

(1).对主动件①进行运动分析。

形式nn2n3kr1r2gamtwePVPap

参数1

实值4503r450.00.0twePVPap

(2).对住1②、③构，件组应泊勺RFH杆2；且进行运动

形式mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap

参数

实值157645r56r67twepvpap

⑶.调用bark函数，求10点的竖直运动参数。

形式n1n2n3kr1r2gamtwepVPap

参数

501050.0garni

实值r510twepVPap

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

3.编写主程序并运行

⑴主程序：

/*Note:YourchoiceisCIDE*/

#include"stdio.h"

#incIude"graphics.h"

#incIude"subk.c"

#incIude"draw,c"

main()

(

staticdoublep[20][2]rvp[20][2],ap[20][2],deI;

staticdoubIe

t[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];

staticintic;

doubIer45,r56,r67,r510,garni;

doubIepi,dr;

doubIer2;

inti;

FILE*fp;

■KUri_(iiitiiiiiiiti

charp,vp,apJ;

r45=28.525,r56=3.625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35;w[3]=15.0;deI

=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("fiIe120111367.txt","w"))二二NULL)

(

printf("Can'topenthisfiIe.\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++)

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

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,pfvp,ap);

bark(5,0,10,4,0.0,r510,garni,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],v

p[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],v

p[10][2],ap[10][2]):

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

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

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

if((i%16)=0){getchO:};

)

fclose(fp);

getch();

drawl(deI,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

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

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

(3)K点纵坐标位置图线

四.设计曲柄摇杆机构OABO

13

根据K点的近似水平运动要求，依据其纵坐标值确定0.C的实际摆动范围。由

数据分析可知，QC在93°至134°之间摆动时为K点近似水平运动，所以03c

的摆角范围是93丁至134°,所以0B的摆角范围为68°至109°.3

按03c的摆动范围设计曲柄摇杆机'构OABO/使摇杆op的两个极限位置对应

于选定臬K点轨迹范围。如图：

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

c

由已知条件，arctan/。］。2H=/，Z05=54.44

・•・/Hom'=13.6。，NOiO/=54・6。；

•,心=+2.862=424；

a+b=V42+4.9172-2X4X4.917Xcos54.6°=4.24;

a-b=V42+4.9172-2X4X4.917Xcos13.6°=1.52;

二•八=1.36m,I,=2；87m

五,求K点水平方向的位移、速度和加速度线图

1.拆分杆组

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

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nn2n3kr1r2gamtwePvpap

参数1

实值1201r120.00.0twePvpap

⑵对②(3组J式的FHR用二组进彳亍运动J分析。

形式mn1n2n3k1k2r1r2twePvpap

参数

实值142332r34r23twePvpap

⑶调用bark函数，求5点运动参数。

形式n1n2n3kr1r2gamtwePvpap

参数

实值40530.0r4525.0*twePvpap

dr

⑷对④⑤组J式的RRR杆组进行运动分析。

形式mn1n2n3kr1r2gamtwePvpap

参数

实值157645r56r67twePvpap

⑸调用bar^＜函教3求8,9,10,110

形式nn2n3kr1r2gamtwePvpap

参数1

501040.0r510176.0*dtwePvpap

实值

r

实值401130.0r41118.0*drtwePvpap

实值50940.0r5995.0*drtwePvpap

70850.0r78-156.0*twePvpap

实值

dr

3.编写主程序并运行

⑴主程序：

/*Note:YourchoiceisCIDE*/

#incIude"stdio.h"

#incIude"graphics.h

#incIude"subk.c"

#incIude"draw,c"

main()

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

staticdoubIep[20][2]rvp[20][2],ap[20][2],deI;

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

staticintic;

doubler12,r23,r34rr45,r56,r67,r510,r411,r59,r78;

doubIepi,dr;

doubIer2;

inti;

FILE*fp;

■Qrn_(iiiiiiiiiiiii

charp,vp,apJ;

r56=3.625,r67=25.15,r510=8.35,r12=1.36,r34=4.0,r23=2.78/45=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=

1.0/78=2.5;

p[1][1]=2.86;

p[1]⑵=4.0;

p[4][1]=0.0;

p[4][2]=0.0;

p[7][1]=5.6;

p[7]⑵=8.1;

printf("\nTheKinematicParametersofPoint10\n");

printf("NoTHETA1s10v10a10\n");

printf("degmm/sm/s/s\n");

if((fp=fopen("20111367.txt","w"))二二NULL)

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[l]=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*drtt,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);

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

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

bark⑸0,9,4,0.0,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){getchO;};

)

fclose(fp);

getch();

drawl(deI,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

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

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

(3)K点水平方向的位移、速度和加速度线图

Snax24.RA1247Unax1.374R4AArtaxA.2AASA4

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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n1n2n3kr1r2gamtwepVPap

参数

实值1201r120.00.0twepvpap

⑵对②③组成的RRR杆组进行运动分析。

形式mn1n2n3k1k2r1r2twePvpap

参数

实值142332r34r23twePvpap

⑶调用bark函数，求5点运动参数。

形式n1n2n3kr1r2gamtwePvpap

参数

40530.0r4525.0*twePvpap

实值

dr

⑷对④⑤组成的RRR杆组进行运动分析。

形式mn1n2n3kr1r2gamtwePvpap

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

参数

实值157645r56r67twePvpap

⑸调用bark函数，求8,9,10.11点的运动参数。

形式n1n2n3kr1r2gamtwePvpap

参数

401130.0r41118.0*dtwePvpap

实值

r

50940.0r5995.0*dtwePvpap

实值

r

70850.0r78-156.CtwePvpap

实值

*dr

501040.0r510176.0*twePvpap

实值

dr

⑹对④⑤组成的RRR杆组调用rrrf进行动态静力分析。

形式nn2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2Pvpap

参数1

实值576981001045Pvpap

⑺②③组成的RRR杆组动态静力分析。

形式n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2Pvpap

参数

实值42311050032Pvpap

⑴主程序：

/*Note:YourchoiceisCIDE*/

#incIude"stdio.h"

#incIude"graphics.h"

#include"subk.c"

#incIude"subf.c"

#incIude"draw.c"

main()

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

staticdoubIep[20][2]rvp[20][2],ap[20][2],deI;

staticdoubIet[8],w[8],e[8]ttbdraw[370],tb1draw[370];

staticdoubIe

sital[370],fr1draw[370],sita2[370],fr2draw[370],sita3[370],fr3draw[37

0];

staticdoubIe

fr[20][2],fe[20][2],tb,tb1,fr1,bt1,fr4,bt4,fr7,bt7,we1,we2,we3,we4,we

5;

staticintic;

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

doubIepi,dr;

inti;

FILE*fp;

char="tbl","fr1","fr4","fr7'l;

sm[1]=0.0;sm[2]=0.0:sm[3]=3500;sm[4]=3600;sm[5]=5500;

sj[1]=O.0;sj[2]=0.0:sj[3]=0.O;sj[4]=0.0;sj[5]=0.0;

r12=1.36;r23=2.87;r34=4.0;r45=28.525;r56=3.625;r67=25.15;r510=8.35;r7

8=2.5;r59=1.0;r411=8.5;

w[1]=0.11;e[1]=0.0;del=1.0;

pi=4.0*atan(1.0);

dr=pi/180.0;

p[1][1]=2.86;

p[1][2]=4.0;

p[4][1]=0.0;

p[4][2]=0.00;

p[7][1]=5.6;

P⑺⑵二8.1;

printf("\nTheKinetO-staticAnalysisofasix-bar

Linkase.\n");printf("NoHETA1fr1

sita1fr4sita4fr7sita7tb

tb1\n");

printf("degNradianN

NradianN.mN.m\n")

if((fp=fopen("20111367.txt","w"))二二NULL)

(

printf("Can'topenthisfile.\n");

exit(0);

1

fprintf(fp,"\nTheKinetO-staticAnalysisofasix-bar

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

Linkase.\n");

fprintf(fp,"NoHETA1fr1sita1fr4sita2

fr7sita3tbtb1\n");

fprintf(fp,"degNradianNradian

NradianN.mN.m\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);

rrrf(5,7,6,9,8,10,0,10,4,5,p,vpFap,t,w,e,fr);

rrrf(4,2,3,11,0,5,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr);

barf(1,0,2,1,p,ap,e,fr,&tb);

=sqrt(fr[1]⑴*[1]+fr[1][2]*fr[1][2]);

bt1=atan2(fr[1][2],fr[1][1]);

fr4=sqrt(fr[4][1]*fr[4][1]+fr[4][2]*fr[4][2]);

bt4=atan2(fr[4][2],fr[4][1]);

fr7=sqrt(frL7JLU*frL7JLU+frL7JL2J*frL7JL2J);

bt7=atan2(fr[7][2],fr[7][1]);

we3=-(ap[11][1]*vp[11][1]+(ap[11][2]+9.81)*vp[11][2])*sm[3]-e[3]*w[3]

*sj[3];

we5=-(ap[8][1]*vp[8][1]+(ap[8][2]+9.81)*vp[8]⑵)*sm[5]-

e[5]*w[5]*sj[5];

extf(p,vp,ap,t,w,e,10,fe);

we4=-

(ap[9][1]*vp[9][1]+[ap[9][2]+9.81)*vp[9][2])*sm[4]+fe[10][2]*vp[10][

2]+fe[10][1]*vp[10][1];

tb1=-(we3+we4+we5)/w[1];

printf("\n%2d%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f

%10.3f",i+1,t[1]/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr7/dr,bt7/dr,tb,tb1);

fprintf(fp,"\n%2d%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%1

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

0.3f%10.3f",i+1rt[1]/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr7/dr,bt7/dr,tb,tb1);

tbdraw[i]=tb;

tb1draw[i]=tb1;

fr1draw[i]=fr1;

sita1[i]=bt1;

fr2draw[i]=fr4;

sita2[i]=bt4;

fr3draw[i]=fr7;

sita3[i]=bt7;

if((i%10)==0)(getchO；)

)

fclose(fp);

getchO;

draw2(deI,tbdraw,tbldraw,ic,m);

draw3(deI,sita1,fridraw,sita2,fr2draw,sita3,fr3draw,ic,m);

1

extf(p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe)

doubIep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],t[8],w[8],e[8],fe[20][2];

intnexf;

(

if(vp[nexf][1]<0){

fe[nexf][1]=50000/9.81*ap[10][1];

fe[nexf][2]=-50000/9.81*(ap[10][2]+9.81);)

eIse{

fe[nexf][1]=0.0;

fe[nexf][2]=0.0;

})

⑵运行结果：

TheKinetO-staticAnalysisofasix-barLinkase.

NoHETA1fr1sitalfr4sita2fr7

sita3tbtb1

degNradianNradianN

radianN.mN.m

10.00035180.939-175.23890588.84173.0452335780.649

78,160-3972.137-3972.137

215.00075259.188-168.091197348.70274.5551239887.258

-2.6525518.5315518.531

330.00080085.975-161.689212601.34775.7791449374.313

-16.61022066.69222066.692

东北大学机械原理课程设计码头吊车机构的设计及分析

445.00068521.902-156.543218390.52080.9241847332.885

-27.24534219.84634219.846

560.00029947.703-153.065206354.42192.0792251088.714

-29.24522221.44222221.442

675.00025379.54228.604192894.966109.3362664829.377

-26.656-24993.991-24993.991

790.00080456.81028.615197868.850127.9843168139.027

-22.594-96055.901-96055.90