机械原理课程设计

牛头刨床。

目录。一、概述。

1.1、课程设计的题目。

1.2.、课程设计的任务和目的。

1.3、课程设计的要求。

1.4、课程设计的数据。

二、运动分析及程序。

2.1、拆分杆组。

2.2、方案分析。

2.3、程序编写过程。

2.4、程序说明。

2.5、c语言编程及结果。

2.6、位移，速度，加速度图。

三、各运动方案的分析与评价。

3.1 方案一的运动分析和评价。

3.2 方案二的运动分析和评价。

3.3 方案三的运动分析和评价。

3.4 方案四的运动分析和评价。

四、小结。五、参考文献。

一、概述 1.1．课程设计的题目。

此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计。

1.2．课程设计的任务和目的

1）任务：1 牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；

2 导杆机构进行运动分析；

3 导杆机构进行动态静力分析；

根据要求发挥自己的创新能力，设计4到5种牛头刨床的主传动机构，使其可以满足牛头刨床的传动需要。

2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

1.3．课程设计的要求。

牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。

1.4．课程设计的数据。

方案导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析

n2 l0204 l02a l04b lbc l04s4 xs6 ys6 g4 g6 p yp js4

r/min mm n mm

2 64 350 90 580 0.3l04b 0.5l04b 200 50 220 800 9000 80 1.2

二．运动分析及程序。

常见牛头刨床机构设计方案如下图（程序计算部分是根据这个方案中编写的，以下图中的状态为起始点）

2.1拆分杆组

该六杆机构可看成由ⅰ级机构、一个rprⅱ级基本组和一个。

rrpⅱ级基本组组成的，即可将机构分解成图示三部分。

2.2方案分析及其评价：

1，机构具有确定运动，f=3*5-(2*7+1)=1,曲柄为机构原动件。

2,通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求。且滑块行程可以根据杆长任意调整；

3,工作性能，工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数k的要求；

4,传递性能，机构传动角恒为90度，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大；

5,动力性能 ,传动平稳，冲击震动较小。

6,结构合理性，结构简单合理，尺寸和重量也较小，制造和维修也较易。

7,经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。

2.3程序编写过程。

如图所示，建立o4-xy坐标系，并确定o2、a、o4、b、c编号分别为1，2（3），4，5，6，选定参考点7。根据已知条件：x(o2)=x(1)=0,y(o2)=y(1)=430,x(o4)=x(4)=0,y(o4)=y(4)=0,

x(7)=0,y(7)=810，编写主程序。

1）为计算出ⅰ级机构上a点的位置及运动参数，应调用mcrank子程序，在此之前应确定子程序的形参i,j,a,b,此机构中，i=1,j=1,a=1,b=1；

2）为求出构件3上b点的位置及运动参数，应调用mrpr子程序，在此之前应确定子程序的各形参赋值，此机构中，i=2,j=3,k=4,此时，又已知数据有，l(2)=l(4)=0,l(3)=810.其他参数b,c,d,e分别是2，3，4，5；

3）为求出滑块上c点的位置及运动参数，应调用mrrp子程序，在此之前应确定子程序的各形参赋值，此机构中，i=5,j=6,b=5,c=6,r=a=7,m=1；

2.4程序说明。

1）对程序中不赋值的变量，计算机自动取0值，如滑块6与x轴的夹角在调用mrrp之前不赋值，按0计算；

2）用曲柄得角位置φ1作循环变量，计算出它在360°之内的变化情况，循环步长取30°，只取小数点后两位。

2.5源程序及计算结果。

1）程序。#include""

#include""

const double pi=3.14159;

double l[10];

double x[10],y[10];

double v[10],u[10];

double a[10],b[10];

double f[10],w[10],e[10];

double s[10],c[10];

double sgn(double xin)

double resf;

if(xin>=0) resf=1.0;

if(xin<0) resf=-1.0;

return resf;

double angle(double xin,double yin)

double resf;

if(fabs(xin)>1e-10)

resf=atan(yin/xin);

resf=resf-(sgn(xin)-1)*pi/2;

elseresf=pi/2;

resf=resf-(sgn(yin)-1)*resf;

return(resf);

void mcrank(int i,int j,int a,int b,double f9)

f[j]= f[j]+f9;

s[i]=l[i]*sin(f[j]);

c[i]=l[i]*cos(f[j]);

x[b]=x[a]+c[i];

y[b]=y[a]+s[i];

v[b]=v[a]-w[j]*s[i];

u[b]=u[a]+w[j]*c[i];

a[b]=a[a]-w[j]*w[j]*c[i]-e[j]*s[i];

b[b]=b[a]-w[j]*w[j]*c[i]+e[j]*s[i];

int mrpr(int i,int j,int k,int b,int c,int d,int e, int m,double res[3])

double a0,b0,c0,x1,y1,f1,ar,ak;

double g1,g4,g5,g6,s1,v1,a1;

a0=x[b]-x[d];

b0=y[b]-y[d];

c0=l[i]+l[k];

g1=a0*a0+b0*b0-c0*c0;

if(g1<0) return(0);

s1=sqrt(g1);

x1=c0-b0;

y1=a0+m*s1;

f1=angle(x1,y1);

if(f1if(f1>pi||f1<0) f[j]=2*(f1+sgn(x1)*pi);

if(fabs(f1)<0.001) f[j]=2*pi;

s[i]=l[i]*sin(f[j]);

c[i]=l[i]*cos(f[j]);

s[k]=l[k]*sin(f[j]);

c[k]=l[k]*cos(f[j]);

s[j]=l[j]*sin(f[j]);

c[j]=l[j]*cos(f[j]);

x[c]=x[b]-s[i];

y[c]=y[b]+c[i];

x[e]=x[c]+c[j]-s1*cos(f[j]);

y[e]=y[c]+s[j]-s1*sin(f[j]);

g6=(x[b]-x[d])*cos(f[j])+y[b]-y[d])*sin(f[j]);

w[j]=(u[b]-u[d])*cos(f[j])-v[b]-v[d])*sin(f[j]))g6;

v1=((v[b]-v[d])*x[b]-x[d])+u[b]-u[d])*y[b]-y[d]))g6;

v[c]=v[b]-w[j]*c[i];

u[c]=u[b]-w[j]*s[i];

v[e]=v[d]-w[j]*(s[j]-c[k]);

u[e]=u[d]+w[j]*(c[j]+s[k]);

g4=a[b]-a[d]+w[j]*w[j]*(x[b]-x[d])+2*w[j]*v1*sin(f[j]);

g5=b[b]-b[d]+w[j]*w[j]*(x[b]-x[d])-2*w[j]*v1*cos(f[j]);

e[j]=(g5*cos(f[j])-g4*sin(f[j]))g6;

a1=(g4*(x[b]-x[d])+g5*(y[b]-y[d]))g6;

ar=a1;

ak=2*w[j]*v1;

a[e]=a[d]-e[j]*(s[j]-c[k])-w[j]*w[j]*(c[j]+s[k]);

b[e]=b[d]+e[j]*(c[j]+s[k])-w[j]*w[j]*(s[j]-c[k]);

res[0]=s1;

res[1]=v1;

res[2]=a1;

return(1);

int mrrp(int i,int j,int b,int c,int r,int m)

double b0,c0,z1,s1,x1,y1,f1;

double q1,q2,q3,q4,q5,a1,v1;

b0=2*(x[r]-x[b])*cos(f[j])+2*(y[r]-y[b])*sin(f[j]);

s[j]=l[j]*sin(f[j]);

c[j]=l[j]*cos(f[j]);

c0=pow((x[r]-x[b]),2)+pow((y[r]-y[b]),2)+ pow(l[j],2)- pow(l[i],2)-2*(x[r]-x[b])*s[j]+2*(y[r]-y[b])*c[j];

if(b0*b0-4*c0<0) return(0);

z1=sqrt(b0*b0-4*c0);

s1=(-b0+m*z1)/2;

x[c]=x[r]+s1*cos(f[j])-s[j];

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