摆动式运输机运动分析与动态静力分析

机械原理课程设计第1页共24页机械原理课程设计摆动式运输机运动分析与动态静力分析院校：************班级:设计者:***指导教师:***时间:机械原理课程设计第2页共24页目录一、设计条件二、设计要求三、运动分析以及动态静力分析四、源程序五、计算结果六、心得体会机械原理课程设计第3页共24页前言：该运动学分析的任务是：找出角的位置,驱动杆的角速度和角加速度或位置,直线运动速度和线性加速度在驱动杆上的点,并找到了驱动力t，根据输入参数驱动线和各个方面各个环节.六杆系统输入数据表方案N1abL1L2L3L4LCEM3M4M5LDS3LES4Js3Js44Pr机械原理课程设计第4页共24页单位rpmmmmmmmmkgkgkgmmKgm2Kgm2KNI4600.190.10.120.40.440.60.121226900.080.320.0332.2一、设计条件1、按照知道教师布置的机构类型和设计参数进行机构分析。2、已知机构的工作阻力Pr，从动件的工作摆角（舍），主动件角速度W1连杆和滑块的质心位置已知。主动杆件不考虑惯性力的影响，各杆件的几何尺寸已知。二、设计要求1、整理说明书一份（主要内容：题目、设计条件及要求、机构运动简图。数据模型，列出矢量方程，程序流程图，计算结果分析及评估，要求：步骤清楚，叙述简明，文字通顺，书写端正。）2、画机构运动起始位置简图（在说明书中简单说）。3、打印结果一份：对应主动件处各位置时，从动件的位移，速度（角速度），加速度（角加速度）和主动件的平衡力偶M（平衡力F）。4、打印位移S，速度V，加速度A曲线。三．运动分析以及动态静力分析数学模型计算连杆2,3,4的角度和滑杆的位置:L1+L2=L3+LADL1*cosθ1+L2*cosθ2=L3*cosθ3+LED*cosθ3L1*sinθ1+L2*sinθ2=L3*sinθ3+LED*sinθ3θ4=arcsin((b-L3*sinθ3)/L4)从上式可得：θ2，θ3，θ4计算杆和角速度和滑块的速度，对以上的函数求导即可得：ω3=(L1*sin(θ1-θ2)*ω1)/(L3-Lce)*sin(θ3-θ2)ω2=(ω3*(L3-Lce)*sin(θ3)-ω1*L1*sin(θ1))/(L2*sin(θ2))ω4=-(ω3*L3*cos(θ3))/(L4*cos(θ4))vf=-ω3*L3*sin(θ3)-ω4*L4*sin(θ4)对上面的函数求导计算连杆的角加速度和滑块的加速度：ε3=(D*cos(θ2)-E*sin(θ2))/((L3-Lce)*sin(θ2-θ3))机械原理课程设计第5页共24页ε2=(D+(L3-Lce)*ε3*sin(θ3))/(L2*sin(θ2))ε4=(L4*ω4*ω4*cos(θ4)-L3*(ε3*cos(θ3)-ω3*ω3*sin(θ3)))/(L4*cos(θ4))af=-L3*(ε3*sin(θ3)+ω3*ω3*cos(θ3))-L4*(ε4*sin(θ4)+ω4*ω4*cos(θ4))D=(L3-Lce)*ω3*ω3*cos(θ3)-L1*(ε1*sin(θ1)+ω1*ω1*cos(θ1))-L2*ω2*ω2*cos(θ2);E=-(L3-Lce)*ω3*ω3*sin(θ3)-L1*(ε1*cos(θ1)-ω1*ω1*sin(θ1))+L2*ω2*ω2*sin(θ2);极限位置图力分析受力图构件1：机械原理课程设计第6页共24页构件2构件3机械原理课程设计第7页共24页构件4构件51如图建立直角坐标系。2建立构件位置方程L1+L2=L0+L3：L1*cos(arg1)+L2*cos(arg2)-L3*cos(arg3)-a=0L1*sin(arg1)+L2*sin(arg2)-L3*sin(arg3)-b=0Lo2c=s5+L4L4sin(arg4)=Lo2csin(arg3)机械原理课程设计第8页共24页令：A=2*L1*L2*sin(arg1)+2*L2*bB=2*L1*L2*cos(arg1)-2*a*L2C=-((L3-Lce)*(L3-Lce)-a*a-b*b-L1*L1-L2*L2-2*L1*(b*sin(arg1)-a*cos(arg1)))得出：arg2=2*atan((A-sqrt(A*A+B*B-C*C))/(B-C))arg3=acos((L1*cos(a1)+L2*cos(a2)-a)/(L3-Lce))arg4=asin((b-L3*sin(a3))/(L4))xf=a+L3*cos(a3)+L4*cos(a4)求导得出：原动件的角速度：t1=2*PI*n1/602杆的角速度：t3=(L1*sin(arg1-arg2)*t1)/(L3-Lce)*sin(arg3-arg2)3杆的速度t2=(t3*(L3-Lce)*sin(arg3)-t1*L1*sin(arg1))/(L2*sin(arg2))4杆的角速度：t4=-(t3*L3*cos(arg3))/(L4*cos(arg4))滑块的速度：vf=-t3*L3*sin(arg3)-t4*L4*sin(arg4)再求导得出：原动件的角加速度：s1=03杆的角加速度：s3=(D*cos(arg2)-E*sin(arg2))/((L3-Lce)*sin(arg2-arg3))2杆的角加速度：s2=(D+(L3-Lce)*s3*sin(arg3))/(L2*sin(arg2))4杆的角加速：s4=(L4*t4*t4*cos(arg4)-L3*(s3*cos(arg3)-t3*t3*sin(arg3)))/(L4*cos(arg4))滑块的加速度：af=-L3*(s3*sin(arg3)+t3*t3*cos(arg3))-L4*(s4*sin(arg4)+t4*t4*cos(arg4))3:建立质心方程：A：对质心S3分析如下：Xs3=a+(L3*COS(arg3))/2;Ys3=b+(L3*sin(arg3)/2通过上式两边求导；Vs3x=(-L3*t3*sin(arg3))/2;Vs3y=(L3*t3*cos(arg))/2进一步求导：As3x=(-L3*s3*sin(arg3))/2+(-L3*t3*t3*cos(arg3))/2As3y=(L3*s3*cos(arg3))/2+(-L3*t3*t3*sin(arg3))/2B:对质心S4分析如下：Xs4=a+L3*cos(arg3)+(L4*cos(arg4))/2Ys4=b+(L4*sin(arg4))/2通过上式两边求导：Vs3x=-L3*t3*sin(arg3)-(L4*t4*sin(arg4))/2Vs3y=(L4*t4*cos(arg4))/2进一步求导：机械原理课程设计第9页共24页As4x=-L3*s3*sin(arg3)-L3*t3*t3*cos(arg3)-(L4*s4*sin(arg4))/2-(L4*t4*t4*cos(arg4))/2As4y=(L4*s4*cos(arg4)/2-(L4*t4*t4*sin(arg4))/2C:对质心S5分析如下：Xs5=a+L3*cos(arg3)+L4*cos(arg4)求导：Vs5x=-L3*t3*sin(arg3)-L4*t4*sin(arg4)As5x=-L3*s3*sin(arg3)-L3*t3*t3*cos(arg3)-L4*s4*sin(arg4)-L4*t4*t4*cos(arg4)ProgramDesign程序设计A：构件1受力分析如下：∑M1=0(YB-YA)*Fr21x+(XA-XB)*Fr21y+Mb=0∑X=0Fr61x-Fr21x=0∑Y=0Fr61y-Fr21x=0B:构件2受力分析如下：∑M2=0(YB-YC)*Fr32x-(XB-XC)*Fr32y=0∑X=0Fr12x-Fr32x=0∑Y=0Fr12y-Fr32y=0C:构件3受力分析如下：∑M3=0Fr23y*(XC-XD)-Fr23x*(YC-YD)-Fr43y*(XE-XD)+Fr43x*(YE-YD)-Fi3x*(Ys3-YD)+Fi3y(Xs3-XD)+Mi3=0∑X=0Fr23x-Fr43x+Fi3x+Fr63x=0∑Y=0Fr23y-Fr43y+Fi3y+Fr63y-G3=0D:构件4受力分析如下：∑M4=0-Fr34x*(YE-YF)-Fr34y*(XE-XF)-Fi4y*(XF-Xs4)-Fi4x(Ys4-YF)+GD*(XF-Xs4)+Mi4=0∑X=0Fr34x+Fi4x-Fr54=0∑Y=0机械原理课程设计第10页共24页Fr34y+Fi4y+Fr54y-G4=0E：构件5受力分析如下：∑X=0Fr45x+Fi5x-Pr=0∑Y=0Fr65y-Fr45y-G5=0程序模型机械原理课程设计第11页共24页程序变量定义n1=460,a=0.19,b=0.1,L1=0.12,L2=0.4,L3=0.44,L4=0.6,Lce=0.12,m3=12,m4=26,m5=90,Lds3=0.08,Les4=0.32,Js3=0.03,Js4=3;a1,a2,a3,a4各杆的位置角度t1,t2,t3,t4各杆的角速度s1,s2,s3,s4各杆的角加速度xf,vf,af滑块的速度,加速度A,B,C,D,E;g=9.8;Pr;四．源文件清单//机械原理课程设计//题目六:摆动式运输机运动分析与动态静力分析(方案3)#includeiostream.h#includemath.h#definePI3.1415926doublen1=460,a=0.19,b=0.1,L1=0.12,L2=0.4,L3=0.44,L4=0.6,Lce=0.12,m3=12,m4=26,m5=90,Lds3=0.08,Les4=0.32,Js3=0.03,Js4=3;机械原理课程设计第12页共24页doublea1,a2,a3,a4;//各杆的位置角度doublet1,t2,t3,t4;//各杆的角速度doubles1,s2,s3,s4;//各杆的角加速度doublexf,vf,af;//滑块的速度,加速度doubleA,B,C,D,E;doubleg=9.8;doublePr;doubleFunc_360(doublez){if(z0)returnz=z+360;elsereturnz;}doubleFunc_2PI(doublez){if(z0)returnz=z+2*PI;elsereturnz;}doubleAngle_To_Radian(doublez)//角度转弧度{z=PI*z/180;returnz;}doubleRadian_To_Angle(doublez)//弧度转角度{z=180*z/PI;returnz;}voidYunDongFenXi()//运动分析{A=2*L1*L2*sin(a1)+2*L2*b;机械原理课程设计第13页共24页B=2*L1*L2*cos(a1)-2*a*L2;C=-((L3-Lce)*(L3-Lce)-a*a-b*b-L1*L1-L2*L2-2*L1*(b*sin(a1)-a*cos(a1)));a2=2*atan((A-sqrt(A*A+B*B-C*C))/(B-C));a3=acos((L1*cos(a1)+L2*cos(a2)-a)/(L3-Lce));a4=asin((b-L3*sin(a3))/(L4));xf=a+L3*cos(a3)+L4*cos(a4);doublea22=Func_360(Radian_To_Angle(a2));doublea33=Func_360(Radian_To_Angle(a3));doublea44=Func_360(Radian_To_Angle(a4));t1=2*PI*n1/60;//原动件的角速度t3=(L1*sin(a1-a2)*t1)/(L3-Lce)*sin(a3-a2);//2杆的角速度t2=(t3*(L3-Lce)*