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機械原理課程設(shè)計說明書題目：碼頭吊車機構(gòu)的設(shè)計及分析 班 級 ：機械0908姓 名 ： 學(xué) 號 ：指導(dǎo)教師 ： 成 績 ：2011 年 9 月 23 日目錄1.設(shè)計題目21.1機構(gòu)簡圖21.2已知條件21.3設(shè)計要求32. 運動方案及機構(gòu)設(shè)計42.1連架桿O3C擺動范圍的確定42.2曲柄搖桿機構(gòu)尺寸的設(shè)計73.運動分析計算及動態(tài)靜力分析83.1整體機構(gòu)運動分析83.1.1實虛參對照表83.1.2程序83.1.3運行結(jié)果103.1.4線圖103.2整體機構(gòu)動態(tài)靜力分析113.2.1實虛參對照表113.2.2程序123.2.3線圖143.2.4運行結(jié)果154.主要收獲18 碼頭吊車機構(gòu)的設(shè)計及分析 一、題目說明圖示為某碼頭吊車機構(gòu)簡圖。它是由曲柄搖桿機構(gòu)與雙搖桿機構(gòu)串聯(lián)成的。已知：lo1x=2.86m, lo1y=4m, lo4x=5.6m, lo4y=8.1m, l3=4m, l3=28.525m, a3=0.25, l3=8.5m, a3=7, l4=3.625m, l4=8.35m, a4=184，l4=1m, a4=95, l5=25.15m, l5=2.5m, a5=24。圖中S3、S4、S5為構(gòu)件3、4、5的質(zhì)心，構(gòu)件質(zhì)量分別為：m3=3500kg, m4=3600kg, m5=5500kg,K點向左運動時載重Q為50kN，向右運動時載重為零，曲柄01A的轉(zhuǎn)速n3=1.06r/min。二、內(nèi)容要求與作法1.對雙搖桿機構(gòu)O3CDO4進(jìn)行運動分析，以O(shè)3C為主動件，取步長為1計算K點位置，根據(jù)K點的近似水平運動要求，依據(jù)其縱坐標(biāo)值決定O3C的擺動范圍。2.按O3C的擺動范圍設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)O1ABO3，使搖桿O3B的兩個極限位置對應(yīng)于選定是K點軌跡范圍。3.對整個機構(gòu)進(jìn)行運動分析，繪出K點水平方向的位移、速度和加速度線圖。4.只計構(gòu)件3、4、5的質(zhì)量，進(jìn)行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析，繪制固定鉸鏈處反力矢端圖及平衡力矩Td線圖。上機前認(rèn)真讀懂所用的子程序，自編主程序，初始位置取K點的右極限位置。主程序中打開一數(shù)據(jù)文件“DGRAPS”，寫入需要顯示圖形的數(shù)據(jù)。三、課程設(shè)計說明書內(nèi)容上機結(jié)束后，每位學(xué)生整理課程設(shè)計說明書一份，其內(nèi)容應(yīng)包括：1.機構(gòu)簡圖和已知條件2.連架桿O3C擺動范圍的確定方法及曲柄搖桿機構(gòu)尺寸的設(shè)計過程。3.桿組的拆分方法及所調(diào)用的桿組子程序中虛參與實參對照表。4.自編程序中主要標(biāo)識符說明。5.主程序框圖。6.自編程序及計算結(jié)果清單。7.各種線圖：K點坐標(biāo)位置；K點水平位移、速度和加速度線圖；平衡力矩線圖；固定鉸鏈處反力矢端圖。8.以一個位置為例，用圖解法對機構(gòu)進(jìn)行運動分析，與解析法計算結(jié)果比較誤差。9.主要收獲與建議。指導(dǎo)教師參考上述內(nèi)容提出具體要求，學(xué)生按指導(dǎo)教師的要求書寫并裝訂成冊。一、題目說明：11點向左運動時載重Q為50 kN, 向右運動時載重為零，曲柄的轉(zhuǎn)速n3=1.06r/min已知尺寸：固定鉸鏈坐標(biāo)：P4x=P4y=0, P1x=2.86 m, P1y=4 m, P7x=5.6 m, P7y=8.1 m , 桿長：r45=28.525 ; r56=3.625 ; r67=25.15 ; r43=4.0 ; r511=8.35 ; r48=8.5 ; r59=1.0 ; r710=2.5;構(gòu)件質(zhì)量：m3=3500 kg, m4=3600kg , m5=5500kg, 9 9 IV IV 5 6 5 6 11 11 5 V V III 7 III 7 8 II 2 10 8 II 2 10 3 3 2 I I 1 1 4 4 機構(gòu)簡圖 拆分桿組二 運動方案及機構(gòu)設(shè)計： 以構(gòu)件3為主動件：(1) 調(diào)用bark函數(shù)求5點的運動參數(shù)形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參4 5 0 3 r45 0.0 0.0 t w e p vp ap(2) 調(diào)用rrrk函數(shù)求6點的運動參數(shù) 形參m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 t w e p vp ap實參1 5 7 6 4 5 r56 r67 t w e p vp ap(3) 調(diào)用bark函數(shù)求4構(gòu)件的位置角，角速度，角加速度和11點的位置，速度，加速度形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參5 0 11 4 0.0 r511 gam1 t w e p vp ap(4) 程序 對11點的運動軌跡分析#include graphics.h#include subk.c / *運動分析子程序*/#include draw.c /*繪圖子程序*/main()static double p202,vp202,ap202,del;static double t10,w10,e10,pdraw370,vpdraw370,apdraw370;static int ic; /*定義靜態(tài)變量*/double r45,r56,r511,r67;double gam1; double pi,dr;double r2,vr2,ar2;int i; /*定義局部變量*/FILE *fp; /*定義文件指針變量*/r45=28.525; r56=3.625; r511=8.35; r67=25.15; gam1=-184.0; del=1.0;/*賦值*/t4=0.0; w4=0.0; e4=0.0; w1=0.0; e1=0.0; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0; /*求弧度*/gam1=gam1*dr;p41=0.0;p42=0.0; w3=1.06*2*pi/60； p71=5.6; p72=8.1; /*賦值*/printf( n TheKinematic Parametersof Point 11n);printf(No THETA1 S11 V11 A11n);printf( deg m m/s m/s/sn); /*在屏幕上寫表頭*/if(fp=fopen(file1,w)=NULL)printf( Cant open this file.n);exit(0); fprintf(fp, n The Kinematic Parameters of Point 11n); fprintf(fp,No THETA1 S11 V11 A11n); fprintf(fp,deg m m/s m/s/s); /*在文件filel中寫表頭*/ic=(int)(360.0/del);for(i=0;i=ic;i+) t3=(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,p,vp,ap);bark(5,0,11,4,0.0,r511,gam1,t,w,e,p,vp,ap);printf(n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f,i+1,t3/dr,p112,vp111,ap111);fprintf(fp,n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f,i+1,t3/dr,p112,vp111,ap111);pdrawi=p112;vpdrawi=vp111;apdrawi=ap111; if(i%10)=0)getch();fclose(fp);getch();draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic);getch(); (5) 數(shù)據(jù) - 隨主動件3演變的11點運動參數(shù)（從全部數(shù)據(jù)中篩選出的數(shù)據(jù)） The Kinematic Parameters of Point 11No THETA1 S11 V11 A11deg m m/s m/s/s93 92.000 29.651 -6.540 -17.08794 93.000 20.156 -14.109 87.04495 94.000 20.127 -8.763 14.53096 95.000 20.176 -7.239 6.57497 96.000 20.244 -6.444 3.91498 97.000 20.315 -5.938 2.66099 98.000 20.385 -5.580 1.955100 99.000 20.451 -5.309 1.515101 100.000 20.511 -5.096 1.219102 101.000 20.565 -4.921 1.011103 102.000 20.612 -4.775 0.859104 103.000 20.653 -4.649 0.744105 104.000 20.686 -4.540 0.655106 105.000 20.713 -4.442 0.586107 106.000 20.733 -4.355 0.531108 107.000 20.747 -4.275 0.487109 108.000 20.755 -4.201 0.451110 109.000 20.756 -4.132 0.422111 110.000 20.752 -4.068 0.399112 111.000 20.742 -4.007 0.380113 112.000 20.727 -3.948 0.364114 113.000 20.708 -3.892 0.352115 114.000 20.684 -3.838 0.343116 115.000 20.656 -3.784 0.336117 116.000 20.625 -3.732 0.331118 117.000 20.591 -3.680 0.328119 118.000 20.555 -3.629 0.328120 119.000 20.517 -3.577 0.329121 120.000 20.478 -3.525 0.333122 121.000 20.439 -3.472 0.338123 122.000 20.401 -3.418 0.347124 123.000 20.364 -3.363 0.358125 124.000 20.331 -3.305 0.373126 125.000 20.302 -3.245 0.393127 126.000 20.280 -3.181 0.419128 127.000 20.266 -3.113 0.454129 128.000 20.263 -3.038 0.500130 129.000 20.275 -2.955 0.564131 130.000 20.306 -2.859 0.655132 131.000 20.361 -2.746 0.791133 132.000 20.450 -2.606 1.006134 133.000 20.586 -2.422 1.380135 134.000 20.791 -2.154 2.124所以O(shè)3C的擺動范圍為93134 計算主動件和連桿桿長:(1) 程序:#includemath.h#includestdio.h main() static double l1,l2,l3,l4,max,min ; static double lx,ly ; static double thea0,thea1,thea2,pi,dr; /*弧度率*/ pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0 ; /*賦值*/ l3=4.0 ; l4=sqrt(2.86*2.86+4*4) ; lx=2.86 ; ly=4.0 ;thea0=atan2(ly,lx)+25.0*dr ; thea1=93.0*dr-thea0; thea2=134.0*dr-thea0 ; /*計算兩桿長度*/ min=sqrt(l3*l3+l4*l4-2*l3*l4*cos(thea1) ; max=sqrt(l3*l3+l4*l4-2*l3*l4*cos(thea2); l2=(max+min)/2; l1=(max-min)/2;printf(nnl1=%12.3f l2=%12.3f,l1,l2);(2) 數(shù)據(jù) :l1=1.388 l2=2.780三、運動分析計算及動態(tài)靜力分析1.以構(gòu)件1為主動件對整體運動分析：(1) 調(diào)用bark函數(shù)求2點的運動參數(shù)形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參1 2 0 1 r12 0.0 0.0 t w e p vp ap(2) 調(diào)用rrrk函數(shù)求3點的運動參數(shù) 形參m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 t w e p vp ap實參1 4 2 3 3 2 r34 r23 t w e p vp ap(3) 調(diào)用bark函數(shù)求5點的運動參數(shù)形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參4 0 5 3 0.0 r45 gam1 t w e p vp ap(4) 調(diào)用rrrk函數(shù)求6點的運動參數(shù) 形參m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 t w e p vp ap實參1 5 7 6 4 5 r56 r67 t w e p vp ap(5) 調(diào)用bark函數(shù)求11點的運動參數(shù)形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參5 0 11 4 0.0 r511 gam2 t w e p vp ap(6) 程序 - 對11點位置，速度，加速度分析:# include graphics.h# include subk.c# include draw.cmain() /*定義靜態(tài)數(shù)組*/ static double p202,vp202,ap202 ; static double t10,w10,e10 ; static double pdraw370,vpdraw370,apdraw370 ; /*定義變量*/ static int ic ; double del,pi,dr ; double r45,r56,r67,r511,r34,r12,r23 ; double gam1,gam2 ; int i ; FILE *fp ; /*按順序賦值*/ del=10.0 ; pi=4.0*atan(1.0) ; dr=pi/180.0 ; p41=0.0 ; p42=0.0 ; p71=5.6 ; p72=8.1 ; p11=2.86 ; p12=4.0 ; t1=0.0 ; w1=1.06*2*pi/60; r45=28.525 ; r56=3.625 ; r67=25.15 ; r511=8.35 ; r34=4.0 ; r12=1.388 ; r23=2.780 ; gam1=25.0*dr ; gam2=176.0*dr ; /*打印標(biāo)題*/ printf(n The Kinematic Parameters of Point 11 n) ; printf(No. THETA1 S11y S11x V11 A11 n) ; printf( deg m m m/s m/s/sn); if(fp=fopen(file_MO2.c,w)=NULL) printf(Cant open this file.n); exit(0); fprintf(fp,n The Kinematic Parameters of Point 11 n) ; fprintf(fp,No. THETA1 S11y S11x V11 A11 n) ; fprintf(fp, deg m m m/s m/s/sn); /*加入1,3點運動分析*/ 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) ; bark(4,0,5,3,0.0,r45,gam1,t,w,e,p,vp,ap) ; rrrk(1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap) ; bark(5,0,11,4,0.0,r511,gam2,t,w,e,p,vp,ap) ; printf(n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f,i+1,t1/dr,p112,p111,vp111,ap111);fprintf(fp,n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f,i+1,t1/dr,p112,p111,vp111,ap111); pdrawi= p111 ; vpdrawi=vp111 ; apdrawi=ap111 ; if(i%4)=0)getch(); fclose(fp); getch() ; draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic);(7) 線圖 - 11點水平位移，速度，加速度線圖(8) 數(shù)據(jù) 隨主動件1演變的11點運動參數(shù) The Kinematic Parameters of Point 11 No. THETA1 S11y S11x V11 A11 deg m m m/s m/s/s 1 0.000 20.132 -1.408 0.471 -0.155 2 10.000 20.156 -0.921 0.106 -0.312 3 20.000 20.142 -1.158 -0.399 -0.285 4 30.000 20.122 -2.089 -0.756 -0.181 5 40.000 20.158 -3.481 -1.004 -0.140 6 50.000 20.266 -5.224 -1.207 -0.119 7 60.000 20.422 -7.259 -1.375 -0.093 8 70.000 20.583 -9.522 -1.495 -0.060 9 80.000 20.705 -11.932 -1.561 -0.02310 90.000 20.756 -14.400 -1.570 0.01111 100.000 20.725 -16.842 -1.527 0.04212 110.000 20.625 -19.179 -1.439 0.06913 120.000 20.486 -21.347 -1.312 0.09214 130.000 20.351 -23.288 -1.151 0.11315 140.000 20.270 -24.951 -0.960 0.13116 150.000 20.286 -26.292 -0.742 0.14517 160.000 20.419 -27.276 -0.507 0.15218 170.000 20.627 -27.887 -0.273 0.14319 180.000 20.781 -28.147 -0.061 0.12920 190.000 20.735 -28.080 0.151 0.14721 200.000 20.525 -27.644 0.414 0.18722 210.000 20.328 -26.753 0.722 0.19923 220.000 20.263 -25.378 1.021 0.17624 230.000 20.333 -23.573 1.261 0.12625 240.000 20.478 -21.459 1.412 0.06426 250.000 20.625 -19.185 1.466 0.00727 260.000 20.724 -16.891 1.441 -0.03528 270.000 20.756 -14.680 1.365 -0.05929 280.000 20.727 -12.612 1.264 -0.06830 290.000 20.651 -10.710 1.157 -0.06731 300.000 20.547 -8.971 1.056 -0.06132 310.000 20.432 -7.384 0.965 -0.05533 320.000 20.319 -5.932 0.884 -0.04934 330.000 20.223 -4.601 0.810 -0.04635 340.000 20.154 -3.385 0.735 -0.05136 350.000 20.123 -2.298 0.640 -0.07537 360.000 20.132 -1.408 0.471 -0.1552.對整體機構(gòu)動態(tài)靜力分析(1) 調(diào)用bark函數(shù)求2點的運動參數(shù)形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參1 2 0 1 r12 0.0 0.0 t w e p vp ap(2) 調(diào)用rrrk函數(shù)求3點的運動參數(shù) 形參m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 t w e p vp ap實參1 4 2 3 3 2 r34 r23 t w e p vp ap(3) 調(diào)用bark函數(shù)求5點的運動參數(shù)形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參4 0 5 3 0.0 r45 gam1 t w e p vp ap(4)調(diào)用bark函數(shù)求8點的運動參數(shù) 形參 n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參4 0 8 3 0.0 r48 gam9 t w e p vp ap(5)調(diào)用rrrk函數(shù)求6點的運動參數(shù) 形參m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 t w e p vp ap實參1 5 7 6 4 5 r56 r67 t w e p vp ap(6)調(diào)用bark函數(shù)求9點的運動參數(shù)形參 n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參5 0 9 4 0.0. r59 gam10 t w e p vp ap(7)調(diào)用bark函數(shù)求11點的運動參數(shù)形參n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參5 0 11 4 0.0 r511 gam5 t w e p vp ap(8) 調(diào)用bark函數(shù)求10點的運動參數(shù)形參 n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap實參7 0 10 5 0.0. r710 gam11 t w e p vp ap(9) 調(diào)用rrrf函數(shù)求各運動副中的反力形參n1 n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf k1 k1 p vp ap t w e fr實參5 7 6 9 10 11 0 11 4 5 p vp ap t w e fr(10) 調(diào)用rrrf函數(shù)求各運動副中的反力形參n1 n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf k1 k1 p vp ap t w e fr實參4 2 3 8 2 5 0 0 3 2 p vp ap t w e fr(11) 調(diào)用barf函數(shù)求1點運動副反力及平衡力矩形參 n1 ns1 nn1 k1 p ap e fr tb實參1 1 2 1 p ap e fr & tb(12) 程序 加入對質(zhì)心的運動分析，對固定鉸鏈的靜態(tài)動力分析，主動件反力偶# include graphics.h# include subk.c# include draw.c# include subf.cmain()/*定義靜態(tài)數(shù)組*/static double p202,vp202,ap202 ;static double t10,w10,e10 ; static double tbdraw370,tb1draw370,fr202,fe202;static double sita4370,fr4draw370,sita7370,fr7draw370,sita1370, fr1draw370; /*定義變量*/ static int ic ; double del,pi,dr ; double r45,r56,r67,r34,r511,r12,r23,r48,r59,r710; double gam1,gam5,gam9,gam10,gam11; double fr4,fr7,fr1,bt4,bt7,bt1,we8,we9,we10,tb,tb4 ;int i ; FILE *fp;/*按順序賦值*/del=10.0; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0 ;p41=0.0; p42=0.0; /*點位置*/p71=5.6 ; p72=8.1 ;p11=2.86; p12=4.0 ; t1=0.0; w1=1.06*2*pi/60.; /*主動件角速度*/sm3=3500.0; sm4=3600.0; sm5=5500.0 ; /*構(gòu)件質(zhì)量*/r45=28.525 ; r56=3.625 ; r67=25.15 ; r34=4.0 ; r511=8.35 ; r12=1.388 ; r23=2.780 ; r48=8.5 ; r59=1.0 ; r710=2.5; gam1=25.0*dr; gam5=176.*dr; gam9=18.0*dr; gam10=95.0*dr; gam11=-156.0*dr; /*打印標(biāo)題*/ printf(n The Kineto-static Analysis of Eight-bar Linkase n); printf(No.THETA1 Fr4 Bt4 Fr7 Bt7 Fr1 Bt1 Tb Tb4n); printf( deg N deg N deg N deg deg degn); if(fp=fopen(file_For.c,w)=NULL) printf(Cant open this file.n); exit(0); fprintf(fp,n The Kineto-static Analysis of Eight-bar Linkase n); fprintf(fp,No. THETA1 Fr4 Bt4 Fr7 Bt7 Fr1 Bt1 Tb Tb4n); fprintf(fp, deg N deg N deg N deg deg deg n);/*主動件整周轉(zhuǎn)動*/ ic=(int)(360.0/del); for(i=0;i=ic;i+) t1=(double)(i)*del*dr; /*質(zhì)心運動分析*/ 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,gam1,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,8,3,0.0,r48,gam9,t,w,e,p,vp,ap); rrrk(1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap); bark(5,0,9,4,0.0,r59,gam10,t,w,e,p,vp,ap); bark(5,0,11,4,0.0,r511,gam5,t,w,e,p,vp,ap); bark(7,0,10,5,0.0,r710,gam11,t,w,e,p,vp,ap); /*固定鉸鏈動態(tài)靜力分析*/ rrrf(5,7,6,9,10,11,0,11,4,5,p,vp,ap,t,w