码头吊车机构的设计及分析.doc

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 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 ： x091班 姓 名 ： x 学 号 ： 2092170 指 导 教 师 ： x 成 绩 ： 201年 1月 17日 东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析1目录目录 0一题目说明 1二求连架杆 O3C 的摆动范围 2三分析 K 点的运动状态 21.拆分杆组 32.列出形参和实参的表格 33.编写主程序并运行 3四设计曲柄摇杆机构 O1ABO3 6五求 K 点水平方向的位移、速度和加速度线图 71.拆分杆组 72.列出

2、形参和实参的表格 73.编写主程序并运行 8六对机构进行动态静力分析 .111.拆分杆组 .112.列出形参和实参的表格 .123.编写主程序并运行 .13七主要收获和建议 .18八主要参考文献 .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2一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：l o1x=2.86m, lo1y=4m, lo4x=5.6m, lo4y=8.1m, l3=4m, l3=28.525m, a3=25, l3=8.5m, a3=7, l4=3.625m, l4=8.35m, a4=184, l4=1m, a4=95, l5=2

3、5.15m, l5=2.5m, a5=24。图中 S3、S 4、S 5为构件 3、4、5的质心，构件质量分别为：m 3=3500kg, m4=3600kg, m5=5500kg,其余构件质量不计。K 点向左运动时载重 Q 为 50kN，向右运动时载重为零，曲柄 01A 的转速n1=1.06r/min.1y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机构运动简图：二求连架杆 O3C 的摆动范围对四杆机构 O3CDO4进行分析，可得 O3C 的摆动范围为 92.57到 136.88。三分析 K 点的运动状态对双摇杆机构 O3CDO4进行运动分析，以 O3C 为主动件，取步长为 1计算 K点

4、位置，根据 K 点的近似水平运动要求，依据其纵坐标值决定 O3C 的实际摆动范围。东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析41.拆分杆组2.列出形参和实参的表格.对主动件进行运动分析。形式参数n1n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 4 5 0 3 r45 0.0 0.0 t w e p vp ap.对由、构件组成的 RRR 杆组进行运动分析。形式参数m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 t w e p vp ap实值 1 5 7 6 4 5 r56 r67 t w e p vp ap.调用 bark 函数，求 10 点的竖直运动参数。形式参数n

5、1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 5 0 10 5 0.0 r510 gam1 t w e p vp ap3.编写主程序并运行主程序：#include “subk.c“#include “draw.c“main()static double p202,vp202,ap202,del;static double t10,w10,e10,pdraw370,vpdraw370,apdraw370;static int ic;double r45,r56,r67,r510,gam1;double pi ,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5d

6、ouble r2,vr2,ar2;int i;FILE*fp;char *m=“p“,“vp“,“ap“;r45=28.525,r56=3.625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35;w3=15.0;del=1.0;pi=4.0*atan(1.0);dr=pi/180.0;p41=0.0;p42=0.0;p71=5.6;p72=8.1;gam1=gam1*dr;printf(“n The Kinematic Parameters of Point 5n“);printf(“No THETA1 s10 v10 a10n“);printf(“ deg m m/s m/s/

7、sn“);if(fp=fopen(“filel20092170.txt“,“w“)=NULL)printf(“Cant open this file.n“);exit(0);fprintf(fp,“n The kinematic parameters of point 10n“);fprintf(fp,“No THETA1 S10 V10 A10n“);fprintf(fp,“ deg m m/s m/s/s“);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);r

8、rrk(1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap);bark(5,0,10,4,0.0,r510,gam1,t,w,e,p,vp,ap);printf(“n%2d %12.3f %12.3f %12.3f %12.3f“,i+1,t3/dr,p101,p102,vp101,vp102,ap101,ap102);fprintf(fp,“n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f“,i+1,t3/dr,p101,p102,vp101,vp102,ap101,ap102);pdrawi=p102;vpdrawi=vp102;apdrawi=ap102;if(i

9、%16)=0)getch();东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析6fclose(fp);getch();draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic,m);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：The kinematic parameters of point 10No THETA1 S10 V10 A10deg m m/s m/s/s1 0.000 30.580 8.093 -464.3782 15.000 20.847 12.357 -584.6743 30.000 17.997 19.237 -687.87

10、04 45.000 13.464 25.145 -776.4855 60.000 7.556 29.678 -844.4836 75.000 0.676 32.528 -887.2287 90.000 -6.706 33.500 -901.8078 105.000 -12.172 20.713 -600.2789 120.000 -21.464 20.478 -476.32810 135.000 -28.467 21.109 -229.34811 150.000 -33.000 15.201 -140.73212 165.000 -35.850 8.322 -37.53713 180.000

11、-36.822 0.939 73.20514 195.000 -35.850 -6.444 183.94715 210.000 -33.000 -13.324 287.14316 225.000 -28.467 -19.231 375.75817 240.000 -22.560 -23.764 443.75618 255.000 -15.680 -26.614 486.50119 270.000 -8.297 -27.586 501.08020 285.000 -0.914 -26.614 486.50121 300.000 5.965 -23.764 443.75622 315.000 11

12、.873 -19.231 375.75823 330.000 16.406 -13.324 287.14324 345.000 35.442 -4.646 -51.89425 360.000 30.580 8.093 -464.378K 点纵坐标位置图线东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析7四设计曲柄摇杆机构 O1ABO3根据 K 点的近似水平运动要求，依据其纵坐标值确定 O3C 的实际摆动范围。由数据分析可知，O 3C 在 95至 135之间摆动时为 K 点近似水平运动，所以O3C 的摆角范围是 95至 135，所以 O3B 的摆角范围为 70至 110.按 O3C 的摆动范围

13、设计曲柄摇杆机构 O1ABO3，使摇杆 O3B 的两个极限位置对应于选定是 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8由已知条件， , ;12= 42.86 12=54.44 , ; 3=13.6 13=54.6 ; 3= 42+2.862=4.24;+= 42+4.9172244.917cos54.6=4.24;= 42+4.9172244.917cos13.6=1.52 , 1=1.36 2=2.87五求 K 点水平方向的位移、速度和加速度线图1.拆分杆组2.列出形参和实参的表格对主动件进行运动分析。形式参数n1n2 n3 k r1 r2 gam t w e

14、 p vp ap实值 1 2 0 1 r12 0.0 0.0 t w e p vp ap对组成的 RRR 杆组进行运动分析。形式 m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 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9参数实值 1 4 2 3 3 2 r34 r23 t w e p vp ap调用 bark 函数，求 5 点运动参数。形式参数n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 4 0 5 3 0.0 r45 25.0*drt w e p vp ap对组成的 RRR 杆组进行运动分析。形式参数m n1 n2 n3 k r1

15、 r2 gam t w e p vp ap实值 1 5 7 6 4 5 r56 r67 t w e p vp ap调用 bark 函数，求 8，9,10,11。形式参数n1n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 5 0 10 4 0.0 r510 176.0*dr t w e p vp ap实值 4 0 11 3 0.0 r411 18.0*dr t w e p vp ap实值 5 0 9 4 0.0 r59 95.0*dr t w e p vp ap实值7 0 8 5 0.0 r78 -156.0*drt w e p vp ap3.编写主程序并运行主程序：#inc

16、lude “subk.c“#include “draw.c“main()static double p202,vp202,ap202,del;static double t10,w10,e10,pdraw370,vpdraw370,apdraw370;static int ic;double r56,r67,r510,gam1,gam2,r12,r34,r45,r23,r710,r59,r48;double pi ,dr;double r2,vr2,ar2;int i;FILE*fp;char *m=“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10r56=3.

17、625,r67=25.15,gam1=176.0,r510=8.35,gam2=25.0,r12=1.36,r34=4.0,r23=2.78,r45=28.525;w1=0.1;del=1.0;pi=4.0*atan(1.0);dr=pi/180.0;e1=0.0,r48=8.5,r59=1.0,r710=2.5;p11=2.86;p12=4.0;p41=0.0;p42=0.0;p71=5.6;p72=8.1;gam1=gam1*dr;gam2=gam2*dr;printf(“n The Kinematic Parameters of Point 10n“);printf(“No THETA1

18、 s10 v10 a10n“);printf(“ deg m m/s m/s/sn“);if(fp=fopen(“20092170.txt“,“w“)=NULL)printf(“Cant open this file.n“);exit(0);fprintf(fp,“n The kinematic parameters of point 10n“);fprintf(fp,“No THETA1 S10 V10 A10n“);fprintf(fp,“ deg m m/s m/s/sn“);ic=(int)(360.0/del);for(i=0;i=ic;i+)t1=i*del*dr;bark(1,2

19、,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,

20、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,t1/dr,p102,vp102,ap102);fprintf(fp,“n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f“,i+1,t1/dr,p102,vp102,ap102);东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析11pdrawi=p101;vpdrawi=vp101;apdrawi=ap101;if(i%16)=0)getch();fclose(fp);getch();draw1(del,pdraw,

21、vpdraw,apdraw,ic,m);运行结果：The kinematic parameters of point 10No THETA1 S10 V10 A10deg m m/s m/s/s1 0.000 20.122 -0.001 0.005 16 15.000 20.123 -0.001 -0.00131 30.000 20.133 0.017 0.01646 45.000 20.241 0.065 0.01761 60.000 20.453 0.090 0.00076 75.000 20.665 0.064 -0.01991 90.000 20.756 0.003 -0.026106

22、 105.000 20.680 -0.057 -0.018121 120.000 20.487 -0.081 0.001136 135.000 20.305 -0.048 0.024151 150.000 20.279 0.034 0.035166 165.000 20.473 0.102 0.007181 180.000 20.688 0.031 -0.059195 194.000 20.587 -0.10 -0.028211 210.000 20.312 -0.065 0.041226 225.000 20.288 0.044 0.033241 240.000 20.480 0.087 -

23、0.000256 255.000 20.680 0.057 -0.020271 270.000 20.756 0.002 -0.020286 285.000 20.701 -0.040 -0.012301 300.000 20.564 -0.061 -0.004316 315.000 20.398 -0.062 0.003331 330.000 20.250 -0.049 0.008346 345.000 20.152 -0.024 0.010361 360.000 20.122 -0.001 0.005K 点水平方向的位移、速度和加速度线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1

24、2六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对主动件进行运动分析。东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析13形式参数n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 1 2 0 1 r12 0.0 0.0 t w e p vp ap对组成的 RRR 杆组进行运动分析。形式参数m n1 n2 n3 k1 k2 r1 r2 t w e p vp ap实值 1 4 2 3 3 2 r34 r23 t w e p vp ap调用 bark 函数，求 5 点运动参数。形式参数n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 4

25、 0 5 3 0.0 r45 25.0*dr t w e p vp ap对组成的 RRR 杆组进行运动分析。形式参数m n1 n2 n3 k r1 r2 gam t w e p vp ap实值 1 5 7 6 4 5 r56 r67 t w e p vp ap调用 bark 函数，求 8，9,10,11 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 4 0 11 3 0.0 r411 18.0*dr t w e p vp ap实值 5 0 9 4 0.0 r59 95.0*dr t w e p vp ap实值7 0 8 5 0.0 r78 -1

26、56.0*drt w e p vp ap实值 5 0 10 4 0.0 r510 176.0*dr t w e p vp ap对组成的 RRR 杆组调用 rrrf 进行动态静力分析。形式参数n1n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf k1 k2 p vp ap实值 5 7 6 9 8 10 0 10 4 5 p vp ap组成的 RRR 杆组动态静力分析。东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析14形式参数n1 n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf k1 k2 p vp ap实值 4 2 3 11 0 5 0 0 3 2 p vp ap调用 barf 函

27、数，求 1 点的运动副反力和平衡力矩。形式参数n1 ns1 nn1 k1 p vp ap e fr tb实值 1 0 2 1 p vp ap e fr tb3.编写主程序并运行主程序：#include“stdio.h“#include “graphics.h“#include“subk.c“#include“subf.c“#include“draw.c“ main()static double p202,vp202,ap202,del;static double t10,w10,e10,tbdraw370,tb1draw370;static double sita1370,fr1draw370

28、,sita2370,fr2draw370,sita3370,fr3draw370;static double fr202,fe202,tb,tb1,fr1,bt1,fr4,bt4,fr7,bt7,we1,we2,we3,we4,we5;static int ic;double r12,r23,r34,r45,r56,r67,r59,r78,r510,r411;double pi,dr;int i;FILE *fp;char *m=“tb“,“tb1“,“fr1“,“fr4“,“fr7“;sm1=0.0;sm2=0.0;sm3=3500;sm4=3600;sm5=5500;sj1=0.0;sj2

29、=0.0;sj3=0.0;sj4=0.0;sj5=0.0; r12=1.36;r23=2.87;r34=4.0;r45=28.525;r56=3.625;r67=25.15;r510=8.35;r78=2.5;r59=1.0;r411=8.5; w1=0.11;e1=0.0;del=15.0;pi=4.0*atan(1.0);东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析15dr=pi/180.0;p11=2.86;p12=4.0;p41=0.0;p42=0.00;p71=5.6;p72=8.1;printf(“n The Kinet0-static Analysis of a six-b

30、ar Linkase.n“);printf(“No HETA1 fr1 sita1 fr4 sita4 fr7 sita7 tb tb1n“);printf(“ deg N radian N radian N radian N.m N.mn“); if(fp=fopen(“20092170.txt“,“w“)=NULL)printf(“Cant open this file.n“);exit(0); fprintf(fp,“n The Kinet0-static Analysis of a six-bar Linkase.n“);fprintf(fp,“No HETA1 fr1 sita1 f

31、r4 sita2 fr7 sita3 tb tb1n“);fprintf(fp,“ deg N radian N radian N radian N.m N.mn“); 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,r45,25.0*dr,t,w,e,p,vp,ap);rrrk(1,5,7,6,4,5,r56,r67,t,w,e,p,vp,ap);

32、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,vp,ap,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, fr1=

33、sqrt(fr11*fr11+fr12*fr12);东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析16bt1=atan2(fr12,fr11);fr4=sqrt(fr41*fr41+fr42*fr42);bt4=atan2(fr42,fr41);fr7=sqrt(fr71*fr71+fr72*fr72);bt7=atan2(fr72,fr71);we3=-(ap111*vp111+(ap112+9.81)*vp112)*sm3-e3*w3*sj3; we5=-(ap81*vp81+(ap82+9.81)*vp82)*sm5-e5*w5*sj5;extf(p,vp,ap,t,w,e,11,f

34、e);we4=-(ap91*vp91+(ap92+9.81)*vp92)*sm4+fe102*vp102;tb1=-(we3+we4+we5)/w1; printf(“n%2d %10.3f %10.3f %10.3f %10.3f %10.3f %10.3f %10.3f %10.3f %10.3f“,i+1,t1/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 %10.3f %10.3f“,i+1,t1/dr,fr

35、1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr7/dr,bt7/dr,tb,tb1);tbdrawi=tb;tb1drawi=tb1;fr1drawi=fr1;sita1i=bt1;fr2drawi=fr4;sita2i=bt4;fr3drawi=fr7;sita3i=bt7; if(i%10)=0)getch();fclose(fp);getch();draw2(del,tbdraw,tb1draw,ic,m);draw3(del,sita1,fr1draw,sita2,fr2draw,sita3,fr3draw,ic,m);extf(p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe)double

36、p202,vp202,ap202,t10,w10,e10,fe202;int nexf;fenexf1=0.0;东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析17if(vpnexf10)fenexf2=-50000.0;elsefenexf2=0.0;运行结果：The Kinet0-static Analysis of a six-bar Linkase.No HETA1 fr1 sita1 fr4 sita2 fr7 sita3 tb tb1deg N radian N radian N radian N.m N.m1 0.000 35180.939 -175.238 90588.841

37、 73.045 2335780.649 78.160 -3972.137 -3972.1372 15.000 91927.224 -168.091 209160.870 71.472 1365857.212 -13.861 6740.749 6740.7493 30.000 95695.822 -161.689 224377.434 73.183 1594981.757 -23.497 26367.791 26367.7914 45.000 80262.215 -156.543 226968.505 78.916 1959572.048 -30.235 40082.960 40082.9605

38、 60.000 37385.670 -153.065 211008.830 90.522 2318920.780 -30.563 27740.475 27740.4756 75.000 22153.927 28.604 194359.777 108.482 2698678.847 -27.197 -21817.377 -21817.3777 90.000 80577.585 28.615 198217.569 127.983 3178517.383 -22.730 -96200.092 -96200.0928 105.000 125706.506 27.245 222397.823 141.8

39、62 3827079.721 -18.750 -167071.125 -167071.1259 120.000 151554.912 24.730 254090.227 148.513 4722100.850 -15.921 -205243.314 -205243.31410 135.000 152326.196 21.202 282883.054 149.257 6001948.562 -14.405 -189548.700 -189548.70011 150.000 115564.218 16.703 300556.859 144.493 7943503.656 -14.193 -1143

40、87.238 -114387.23812 165.000 18511.328 11.222 299331.335 132.618 10979105.791 -15.110 -11123.920 -11123.92013 180.000 107564.558 -175.237 283526.314 117.269 14175488.487 -16.211 12147.993 12147.99314 195.000 178617.410 -2.549 206102.881 157.436 3113365.077 东北大学机械原理课程设计 码头吊车机构的设计及分析1876.757 73244.753

41、 73244.75315 210.000 178593.074 -10.310 212392.524 151.049 3102540.999 78.554 157130.409 157130.40916 225.000 163606.835 -17.718 204193.961 143.799 3076025.827 79.930 197753.872 197753.87217 240.000 134926.828 -23.678 181867.277 136.454 3037074.541 80.852 182384.589 182384.58918 255.000 100164.817 -

42、27.235 152448.950 129.485 2986260.131 81.414 133130.165 133130.16519 270.000 67307.125 -27.985 124142.497 122.695 2923812.845 81.693 80834.115 80834.11520 285.000 40191.231 -26.108 101686.387 115.342 2850659.365 81.742 41185.120 41185.12021 300.000 18915.873 -22.097 86515.137 106.712 2766748.875 81.

43、569 15803.996 15803.99622 315.000 1992.631 -16.516 78628.411 96.818 2670308.259 81.140 1292.439 1292.43923 330.000 12242.179 170.119 77567.003 86.768 2559298.316 80.389 -5726.994 -5726.99424 345.000 24860.756 177.353 82361.913 78.308 2437891.009 79.292 -7233.361 -7233.36125 360.000 35180.939 -175.238 90588.841 73.045 2335780.649 78.160 -3972.137 -3972.137固定铰链处反力矢端图及平衡力矩 Td线图东北大学机械原理课程设计