牛头刨床说明书.docx
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牛头刨床说明书
机械原理课程设计说明书
题目：
牛头刨床机构方案分析
2020年11月5日
一、机构简图和已知条件
（图a,b）所示为两种牛头刨床主机构的运动简图，已知，l1=,l0=,l3=,l4=,ly=,l′3=,a=,b=,c=,d=。
只计构件3、5的质量，其余略去不计，m3=30kg,Js3=·m2,m5=95kg。
工艺阻力Q如下图，Q=9000N。
主轴1的转速为60r/min（顺时针方向），许用运转不均匀系数[δ]=。
二、滑枕初始位置及行程H的确信方式
滑枕初始位置为主动件在机架左侧垂直3构件时对应的位置，现在滑枕达到左极限位置；滑枕行程H的确信方式由运动分析的结果读出。
方案a滑枕5的左极限为，右极限为，因此行程H为；方案b滑枕5的左极限为，右极限为，因此行程H为。
三、杆组的拆分方式及所挪用的杆组子程序中虚参与实参对照
方案a：
拆分杆组：
杆组子程序中虚参与实参对照表：
1）挪用bark函数求2点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
2
0
1
r12
t
w
e
p
vp
ap
2）挪用rprk函数求构件3的运动参数。
形式参数
m
n1
n2
k1
k2
r1
r2
vr2
ar2
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
3
2
3
2
&r2
&vr2
&ar2
t
w
e
p
vp
ap
3）挪用bark函数求4点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
3
0
4
3
r34
t
w
e
p
vp
ap
4）挪用rrpk函数求5点的位置和5构件的运动参数。
形式参数
m
n1
n2
n3
k1
k2
k3
r1
r2
vr2
ar2
t
w
e
p
vp
ap
实值
-1
4
6
5
4
5
6
r45
&r2
&vr2
&ar2
t
w
e
p
vp
ap
5）挪用bark函数求构件3的质心9点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
3
0
9
3
r34/2
t
w
e
p
vp
ap
6）挪用bark函数求构件5的8点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
8
5
r58
*dr
T
w
e
p
vp
ap
7）挪用bark函数求构件5的工艺阻力7点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
T
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
7
5
r57
*dr
T
w
e
p
vp
ap
8）挪用rrpf函数求5点的反作使劲。
形式参数
n1
n2
n3
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
p
vp
ap
t
w
e
fr
实值
4
10
5
0
8
0
7
7
4
5
p
vp
ap
t
w
e
fr
9）挪用rprf函数求2点的反作使劲。
形式参数
n1
n2
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
实值
3
2
9
0
4
0
0
3
2
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
10）挪用barf函数求1点的反作使劲。
形式参数
n1
ns1
nn1
k1
p
ap
e
fr
tb
实值
1
0
2
1
p
ap
e
fr
&tb
方案b：
拆分杆组：
杆组子程序中虚参与实参对照表：
1）挪用bark函数求2点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
2
0
1
r12
t
w
e
p
vp
ap
2）挪用rprk函数求构件3的运动参数。
形式参数
m
n1
n2
k1
k2
r1
r2
vr2
ar2
t
w
e
p
vp
ap
实值
1
3
2
3
2
&r2
&vr2
&ar2
t
w
e
p
vp
ap
3）挪用bark函数求4点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
3
0
4
3
r34
t
w
e
p
vp
ap
4）挪用rppk函数求5点的位置和5构件的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
n4
k1
k2
k3
r1
gam1
gam2
r2
vr2
ar2
r3
vr3
ar3
实值
4
6
4
5
4
5
6
pi/2
&r2
&vr2
&ar2
&r3
&vr3
&ar3
形式参数
t
w
e
p
vp
ap
实值
t
w
e
p
vp
ap
5）挪用bark函数求构件3的质心9点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
3
0
9
3
r34/2
t
w
e
p
vp
ap
6）挪用bark函数求构件5的8点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
8
5
r58
*dr
T
w
e
p
vp
ap
7）挪用bark函数求构件5的工艺阻力7点的运动参数。
形式参数
n1
n2
n3
k
r1
r2
gam
T
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
7
5
r57
*dr
T
w
e
p
vp
ap
8）挪用rppf函数求5点的反作使劲。
形式参数
n1
n2
n3
n4
ns1
ns2
nn1
nn2
next
k1
k2
k3
p
vp
实值
4
6
4
5
0
8
0
7
7
4
5
6
p
vp
形式参数
ap
t
w
e
fr
fk
pk
实值
ap
t
w
e
fr
fk
pk
9）挪用rprf函数求2点的反作使劲。
形式参数
n1
n2
ns1
ns2
nn1
nn2
nexf
k1
k2
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
实值
3
2
9
0
4
0
0
3
2
p
vp
ap
t
w
e
fr
fk
pk
10）挪用barf函数求1点的反作使劲。
形式参数
n1
ns1
nn1
k1
p
ap
e
fr
tb
实值
1
0
2
1
p
ap
e
fr
&tb
四、程序中要紧标识符说明：
n:
关键点，k:
构件号，r：
距离，gam：
关键点位置角度，m：
装配模式，ns：
质心，nn：
外力作用点，fr：
运动副反力，bt：
反力方向fk：
内移动副反力，pk：
内移动副反力作用点，fe：
工艺阻力，tb：
平稳力矩，extf（）：
工艺阻力函数，nexf：
工艺阻力作用点，dr：
度转化弧度，sm:
质量，sj:
转动惯量，Td：
驱动力矩，Tr：
阻力矩，E：
盈亏功,b:
不均匀系数，Jf：
飞轮转动惯量
五、飞轮转动惯量的计算方式：
（1）一周期内驱动力矩功等于阻力功，因此有：
Φt*Td=1/2*△φ（Tro+Tr1）+1/2*△φ（Tr1+Tr2）+···+1/2*△φ（Trn-1+Trn）
因为Trn=Tro，因此由上式可得：
Td=△φ/Φt∑Tri=1/n∑Tri
（2）距离i-一、i内的盈亏功转变量△Ε：
△Ε=△φTd-1/2*△φ（Tri+Tri-1）
（3）计算各点的盈亏功Εi:
Εi=Εi-1+△Ε
（4）找出最大和最小盈亏功：
Εmax,Εmin
（5）计算飞轮转动惯量Jf：
Jf=（Εmax-Εmin）/W㎡[δ]
六、自编程序及运行结果
1）运动分析
方案a程序：
#include""
#include""
#include""
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler12,r45,r34;
doubler2,vr2,ar2;
doublepi,dr;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r12=;r45=;r34=;
pi=*atan;
w[1]=-2*pi;t[6]=;
w[6]=;e[6]=;
e[1]=;del=;
p[3][1]=;p[3][2]=;
p[1][1]=;p[1][2]=;
p[6][1]=;p[6][2]=;
dr=pi/;
t[6]=*dr;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint5\n"）;
printf（"NoTHETA1S5V5A5\n"）;
printf（"degmm/sm/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"file1","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;}
fprintf（fp,"\nTheKinematicParametersofPoint5\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1S5V5A5\n"）;
fprintf（fp,"degmm/sm/s/s"）;
ic=（int）del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（double）（270*dr-acos-（i）*del*dr）;
bark（1,2,0,1,r12,,,t,w,e,p,vp,ap）;
rprk（1,3,2,3,2,,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（3,0,4,3,,r34,,t,w,e,p,vp,ap）;
rrpk（-1,4,6,5,4,5,6,r45,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%%%%",i+1,t[1]/dr,
p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]）;
fprintf（fp,"\n%2d%%%%",i+1,t[1]/dr,
p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]）;
pdraw[i]=p[5][1];
vpdraw[i]=vp[5][1];
apdraw[i]=ap[5][1];
if（（i%16）==0）
{getch（）;}
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;
}
运行结果：
TheKinematicParametersofPoint5
NoTHETA1S5V5A5
degmm/sm/s/s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
方案a滑枕的位移、速度和加速度线图：
注：
说明书中的各类线图都是按步长为时运行的。
方案b程序：
#include""
#include""
#include""
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];
staticintic;
doubler12,r34;
doubler2,vr2,ar2,r3,vr3,ar3;
doublepi,dr;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r12=;r34=;
pi=*atan;
w[1]=-2*pi;t[6]=;
w[6]=;e[6]=;
e[1]=;del=;
p[3][1]=;p[3][2]=;
p[1][1]=;p[1][2]=;
p[6][1]=;p[6][2]=;
dr=pi/;
t[6]=*dr;
printf（"\nTheKinematicParametersofPoint5\n"）;
printf（"NoTHETA1S5V5A5\n"）;
printf（"degmm/sm/s/s\n"）;
if（（fp=fopen（"file1","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;}
fprintf（fp,"\nTheKinematicParametersofPoint5\n"）;
fprintf（fp,"NoTHETA1S5V5A5\n"）;
fprintf（fp,"degmm/sm/s/s"）;
ic=（int）del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（double）（270*dr-acos-（i）*del*dr）;
bark（1,2,0,1,r12,,,t,w,e,p,vp,ap）;
rprk（1,3,2,3,2,,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（3,0,4,3,,r34,,t,w,e,p,vp,ap）;
rppk（4,6,4,5,4,5,6,,,pi/2,&r2,&vr2,&ar2,&r3,&vr3,&ar3,t,w,e,p,vp,ap）;
printf（"\n%2d%%%%",i+1,t[1]/dr,
p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]）;
fprintf（fp,"\n%2d%%%%",i+1,t[1]/dr,
p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]）;
pdraw[i]=p[5][1];
vpdraw[i]=vp[5][1];
apdraw[i]=ap[5][1];
if（（i%16）==0）
{getch（）;}
}
fclose（fp）;
getch（）;
draw1（del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m）;
}
运行结果：
TheKinematicParametersofPoint5
NoTHETA1S5V5A5
degmm/sm/s/s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
方案b滑枕的位移、速度和加速度线图：
方案a和方案b的运动比较，由运行结果和运动线图知：
方案a和方案b运动的情形相似，但方案a去时的速度的速度不均匀系数
=，回时的速度不均匀系数
=；方案b去时的速度不均匀系数
=，回时的速度不均匀系数
=。
方案a去时的平均速度大于方案b去时的平均速度，回来时的方案a的平均速度小于方案b的平均速度。
2）静力分析
方案a程序：
#include""
#include""
#include""
#include""
main（）
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10],tbdraw[370],tb1draw[370];
staticdoublesita1[370],fr1draw[370],sita2[370],fr2draw[370],sita3[370],
fr3draw[370];
staticdoublefr[20][2],fe[20][2],fk[20][2],pk[20][2],tb,tb1,fr1,bt1,fr3,bt3,
we1,we2,we3,we4,we5;
staticintic;
doubler12,r34,r45,r58,r57;
doublepi,dr;
doubler2,vr2,ar2;
inti;
FILE*fp;
char*m[]={"tb","tb1","fr1","","fr2"};
sm[3]=;sm[5]=;
sj[3]=;sj[5]=;
r12=;r34=;r45=;r58=sqrt*+*;r57=sqrt*+*;
pi=*atan;dr=pi/;
t[6]=;w[6]=;e[6]=;
w[1]=-2*pi;e[1]=;del=;
p[3][1]=;p[3][2]=;
p[1][1]=;p[1][2]=;
p[6][1]=;p[6][2]=;
printf（"\nTheKineto-staticAnalysisofaSix-barLinkase\n"）;
printf（"NOTHETA1fr1sita1fr3sita3tbtb1\n"）;
printf（"degNradianNradian"）;
if（（fp=fopen（"file","w"））==NULL）
{
printf（"Can'topenthisfile.\n"）;
exit（0）;
}
fprintf（fp,"\nTheKineto-staticAnalysisofaSix-barLinkase\n"）;
fprintf（fp,"NOTHETA1fr1dita1fr3sita3tbtb1\n"）;
fprintf（fp,"degNradianNradian\n"）;
ic=（int）del）;
for（i=0;i<=ic;i++）
{
t[1]=（double）（270*dr-acos-（i）*del*dr）;
bark（1,2,0,1,r12,,,t,w,e,p,vp,ap）;
rprk（1,3,2,3,2,,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（3,0,4,3,,r34,,t,w,e,p,vp,ap）;
rrpk（-1,4,6,5,4,5,6,r45,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（3,0,9,3,,r34/2,,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,8,5,,r58,*dr,t,w,e,p,vp,ap）;
bark（5,0,7,5,,r57,*dr,t,w,e,p,vp,ap）;
rrpf（4,10,5,0,8,0,7,7,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr）;
rprf（3,2,9,0,4,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr,fk,pk）;
barf（1,0,2,1,p,ap,e,fr,&tb）;
fr1=sqrt（fr[1][1]*fr[1][1]+fr[1][2]*fr[1][2]）;
bt1=atan2（fr[1][2],fr[1][1]）;
fr3=sqrt（fr[3][1]*fr[3][1]+fr[3][2]*fr[3][2]）;
bt3=atan2（fr[3][2],fr[3][1]）;
we1=;
we2=;
we3=-（ap[9][1]*vp[9][1]+（ap[9][2]+*vp[9][2]）*sm[3]-e[3]*w[3]*sj[3];
we4=;
extf（p,vp,ap,t,w,e,7,fe）;
we5=-ap[8][1]*vp[8][1]*sm[5]-e[5]*w[5]*sj[5]+fe[7][1]*vp[7][1];
tb1=-（we1+we2+we3+we4+we5）/w[1];
printf（"%2d%%%%%%%\n",i+1,t[1]/dr,fr1,bt1/dr,fr3,bt3/dr,tb,tb1）
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