东北大学机械原理课程设计码头吊车机构设计及分析.docx
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东北大学机械原理课程设计码头吊车机构设计及分析
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:
机械1415
姓名:
张浩
学号:
20148285
指导教师:
印明昂
成绩:
2016年11月18日
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及双摇杆机构串联成的。
已知:
lo1x=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=25.15m,l5'=2.5m,a5'=24°。
图中S3、S4、S5为构件3、4、5的质心,构件质量分别为:
m3=3500kg,m4=3600kg,m5=5500kg,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n3=1.1r/min.
二、机构简图
三、求连架杆O3C摆动范围
1、拆分杆组
2、列形参和实参的表格
对主动件③运动分析
形式参数
N1
N2
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④⑤rrr杆运动分析
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
用④bark杆求10点
形式参数
N1
N2
N3
k
R1
R2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实值
5
0
10
4
0.0
R510
176°
t
w
e
p
vp
ap
3、编写程序
/*Note:
YourchoiceisCIDE*/
#include"subk.c"
main()
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10];
intic;/*定义静态变量*/
doubler45,r56,r67,r510,gam;
doublepi,dr;
doubler2;
inti;
;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r45=28.525;r56=3.625;r67=25.15;r510=8.35;
gam=176.0;
w[3]=15.0;
del=1.0;/*步长1*/
p[4][1]=0.0;
p[4][2]=0.0;
p[7][1]=5.6;
p[7][2]=8.1;/*变量赋值*/
pi=4.0*atan(1.0);/*π*/
dr=pi/180.0;/*弧度*/
gam=gam*dr;/*计算gam*/
printf("\nthekinematicparametersofpoint10\n");
printf("NOTHETA1S10V10A10\n");
printf("degmm/sm/s/s\n");
if((fp=fopen("20148285","w"))==NULL)
{
printf("can,topenthisfile.\n");
exit(0);
}
fprintf(fp,"\nthekinematicparametersofpoint11\n");
fprintf(fp,"NOTHETA1S10V10A10\n");
fprintf(fp,"degmm/sm/s/s\n");
ic=(int)(360.0/del);
for(i=0;i<=ic;i++)
{
t[3]=(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(5,0,10,4,0.0,r510,gam,t,w,e,p,vp,ap);
printf("\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]);/*运算结果输出*/fprintf(fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[3]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]);/*结果入filel文件*/
if((i%16)==0)
{getch();}/*停*/
}
fclose(fp);
getch();
}
4、O3C在93°至135°之间摆动时为K点近似水平运动,得O3C摆角为93°~135°。
Degmm/sm/s/s
9493.00020.156-124.441367165.197
9594.00020.12725.14243585.490
9695.00020.17653.18211987.305
9796.00020.24460.7912608.132
9897.00020.31561.275-1276.111
9998.00020.38558.575-3155.842
10099.00020.45154.272-4137.438
101100.00020.51149.122-4660.849
102101.00020.56543.524-4928.159
103102.00020.61237.712-5041.901
104103.00020.65331.829-5057.946
105104.00020.68625.967-5008.356
106105.00020.71320.192-4912.192
107106.00020.73314.550-4781.005
108107.00020.7479.077-4621.793
109108.00020.7553.803-4438.657
110109.00020.756-1.244-4233.755
111110.00020.752-6.041-4007.871
112111.00020.742-10.562-3760.740
113112.00020.727-14.784-3491.225
114113.00020.708-18.678-3197.403
115114.00020.684-22.214-2876.559
116115.00020.656-25.360-2525.130
117116.00020.625-28.077-2138.574
118117.00020.591-30.321-1711.173
119118.00020.555-32.040-1235.737
120119.00020.517-33.174-703.189
121120.00020.478-33.650-101.983
122121.00020.439-33.379582.738
123122.00020.401-32.2541370.353
124123.00020.364-30.1402286.547
125124.00020.331-26.8703366.016
126125.00020.302-22.2264656.661
127126.00020.280-15.9256226.325
128127.00020.266-7.5908174.020
129128.00020.2633.30010649.527
130129.00020.27517.48713889.468
131130.00020.30636.06818288.309
132131.00020.36160.76024550.172
133132.00020.45094.43634050.297
134133.00020.586142.38149830.626
135134.00020.791215.77679985.448
136135.00021.109344.361153865.368
5、K点坐标位置图
四、曲柄摇杆机构尺寸的设计。
由O3C摆角范围求得O3B摆角为68°~110°
通过作图法计算得L1=1.387m,L2=2.783m。
五、求K点水平位移、速度和加速度
1、拆分杆组
2、列形参实参表
对主动件①运动分析
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②③组成的rrr杆组运动分析
形式参数
m
N1
N2
N3
K1
K2
R1
R2
t
w
e
p
vp
ap
实参
1
4
2
3
3
2
R34
R23
t
w
e
p
vp
ap
用bark函数求5点
形式参数
N1
N2
N3
k
R1
R2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实参
4
0
5
3
0.0
R45
25°
t
w
e
p
vp
ap
对④⑤组成的rrr杆组运动分析
形式参数
m
N1
N2
N3
K1
K2
R1
R2
t
w
e
p
vp
ap
实参
1
5
7
6
4
5
R56
R67
t
w
e
p
vp
ap
用bark函数求8,9,10,11
形式参数
N1
N2
N3
k
R1
R2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实参
5
0
10
4
0.0
R510
176°
t
w
e
p
vp
ap
实参
7
0
8
5
0.0
R78
-156°
t
w
e
p
vp
ap
实参
5
0
9
4
0.0
R59
95°
t
w
e
p
vp
ap
实参
4
0
11
3
0.0
R411
18°
t
w
e
p
vp
ap
3、编写程序
#include"subk.c"
main()
{
staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;
staticdoublet[10],w[10],e[10];/*定义静态变量*/
intic;
doubler12,r34,r23,r45,r56,r67,r510,r78,r59,r411;
doublepi,dr;
doubler2,vr2,ar2;/*定义局部变量*/
inti;
;
char*m[]={"p","vp","ap"};
r56=3.625,r67=25.15,r510=8.35;
r12=1.387,r34=4.0,r23=2.783,r45=28.525;
pi=4.0*atan(1.0);
dr=pi/180.0;
w[1]=0.0367*pi;del=1.0;
e[1]=0.0,r411=8.5,r59=1.0,r78=2.5;
p[1][1]=2.86;
p[1][2]=4.0;
p[4][1]=0.0;
p[4][2]=0.0;
p[7][1]=5.6;
p[7][2]=8.1;/*变量赋值*/
printf("\nTheKinematicParametersofPoint10\n");
printf("NoTHETA1s10v10a10\n");
printf("degmm/sm/s/s\n");/*写表头*/
if((fp=fopen("20148285.txt","w"))==NULL)
{
printf("Can'topenthisfile.\n");
exit(0);
}
fprintf(fp,"\nThekinematicparametersofpoint10\n");
fprintf(fp,"NoTHETA1S10V10A10\n");
fprintf(fp,"degmm/sm/s/s\n");
ic=(int)(360.0/del);
for(i=0;i<=ic;i++)
{
t[1]=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);
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);
printf("\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]);
fprintf(fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[10][2],vp[10][2],ap[10][2]);/*结果显示屏幕上*/
if((i%16)==0)
{getch();};
}
fclose(fp);
getch();
}
4、运行结果(一部分)
8988.00020.7520.017-0.036
9089.00020.7550.011-0.036
9190.00020.7560.006-0.036
9291.00020.7560.000-0.036
9392.00020.756-0.005-0.036
9493.00020.755-0.011-0.035
9594.00020.753-0.016-0.035
9695.00020.750-0.021-0.035
9796.00020.746-0.026-0.034
9897.00020.742-0.031-0.033
9998.00020.737-0.036-0.033
10099.00020.731-0.041-0.032
101100.00020.724-0.046-0.031
102101.00020.717-0.051-0.030
103102.00020.709-0.055-0.029
104103.00020.700-0.059-0.028
105104.00020.691-0.063-0.026
106105.00020.681-0.067-0.025
107106.00020.671-0.071-0.024
108107.00020.660-0.074-0.022
109108.00020.648-0.078-0.021
110109.00020.636-0.081-0.019
111110.00020.624-0.083-0.017
112111.00020.611-0.086-0.016
113112.00020.598-0.088-0.014
114113.00020.584-0.090-0.012
115114.00020.570-0.092-0.010
116115.00020.556-0.093-0.008
117116.00020.542-0.094-0.006
118117.00020.528-0.095-0.004
119118.00020.513-0.096-0.002
120119.00020.499-0.096-0.000
121120.00020.484-0.0960.002
122121.00020.470-0.0950.004
123122.00020.456-0.0950.006
124123.00020.441-0.0930.008
125124.00020.427-0.0920.010
126125.00020.413-0.0900.013
127126.00020.400-0.0880.015
128127.00020.387-0.0860.017
129128.00020.374-0.0830.019
130129.00020.362-0.0800.022
131130.00020.350-0.0760.024
132131.00020.339-0.0730.026
133132.00020.328-0.0690.028
134133.00020.318-0.0640.030
135134.00020.308-0.0590.032
136135.00020.300-0.0540.034
137136.00020.292-0.0490.036
138137.00020.285-0.0430.038
139138.00020.279-0.0370.040
140139.00020.274-0.0310.042
141140.00020.269-0.0250.044
142141.00020.266-0.0180.045
143142.00020.264-0.0110.047
144143.00020.263-0.0040.048
145144.00020.2630.0030.049
146145.00020.2640.0110.050
147146.00020.2660.0190.051
K点水平位移、速度和加速度线图
六、对机构动态静力分析1、拆分杆组
2、列形参实参表
对主动件①运动分析
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②③组成的rrr杆组运动分析
形式参数
m
N1
N2
N3
K1
K2
R1
R2
t
w
e
p
vp
ap
实参
1
4
2
3
3
2
R34
R23
t
w
e
p
vp
ap
用bark函数求5点
形式参数
N1
N2
N3
k
R1
R2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实参
4
0
5
3
0.0
R45
25°
t
w
e
p
vp
ap
对④⑤组成的rrr杆组运动分析
形式参数
m
N1
N2
N3
K1
K2
R1
R2
t
w
e
p
vp
ap
实参
1
5
7
6
4
5
R56
R67
t
w
e
p
vp
ap
用bark函数求8,9,10,11
形式参数
N1
N2
N3
k
R1
R2
gam
t
w
e
p
vp
ap
实参
5
0
10
4
0.0
R510
176
t
w
e
p
vp
ap
实参
7
0
8
5
0.0
R78
-156
t
w
e
p
vp
ap
实参
5
0
9
4
0.0
R59
95
t
w
e
p
vp
ap
实参
4
0
11
3
0.0
R411
18
t
w
e
p
vp
ap
对④⑤rrr杆组动态静力分析
形式参数
N1
N2
N3
Ns1
Ns2
Nn1
Nn2
nexf
K1
K2
p
vp
ap
t
w
e
fr
实参
5
7
6
9
8
10
0
10
4
5
p
vp
ap
t
w
e
fr
对②③rrr杆组动态静力分析
形式参数
N1
N2
N3
Ns1
Ns2
Nn1
Nn2
nexf
K1
K2
p
vp
ap
t
w
e
fr
实参
4
2
3
11
0
5
0
0
3
2
p
vp
ap
t
w
e
fr
用barf函数求1点运动副反力及力矩
形式参数
N1
Ns1
Nn1
K1
p
vp
ap
e
fr
tb
实参
1
0
2
1
p
vp
ap
e
fr
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