机械原理课程设计---牛头刨床的运动学、力学分析.docx

机械原理课程设计说明书学院专业班设计者指导教师__20_年__月__日大学目录任务及要求………………………………………………………2原始数据…………………………………………………………2运动学分析………………………………………………………3动力学分析………………………………………………………4Matlab程序及相应曲线………………………………………5ADAMS虚拟样机图像…………………………………………7Matlab及ADAMS数据及图像对比…………………………8心得体会………………………………………………………11参考资料………………………………………………………11牛头刨床的运动学及动力学分析任务及要求根据牛头刨床的机构简图及必要的数据，进行机构的运动学和动力学分析，并给出刨头的位移、速度、加速度和曲柄平衡力矩的曲线。原始数据2.1已知条件2.1.1机构运动简图2.1.2机构尺寸a=270mm，b=520mm，=550mm，=100mm；2.1.3刨头行程和曲柄转速行程H=250mm；转速=64r/min。2.1.4刨头的切削阻力工作行程始终为1000N；空程为0。运动学分析推导出刨头的数学表达式。对牛头刨床机构的计算可以看成是分别对导杆机构和曲柄滑块机构的计算。（1）a+AB=CB即为： （A）根据虚部实部分别相等的原则可得：从而得知：（2）即为： （B）根据虚部与实部分别相等的原则可得：由这两个式子可以消去，得到由确定的的公式。还可以得到；把（B）对时间求导得： （C）把虚部和实部分别相等可得：从而可以得到：将（C）对时间求导得：由虚部和实部分别相等得：从而得到：便可以得到：动力学分析推导出曲柄所加平衡力矩的数学式。（逆时针）Matlab程序及相应曲线Matlab程序clear;P=1000;a=0.270;b=0.520;l3=0.550;l4=0.100;H=0.250;n=64;omega1=(n*pi)/30;l1=H*a/(2*l3);psi1=0:pi/18:2*pi;psi3=atan((a+l1.*sin(psi1))./(l1.*cos(psi1)));psi3(10)=pi/2;psi3(28)=pi/2;for i=1:37if psi3(i)0 psi3(i)=psi3(i)+pi;endendpsi4=pi-asin((b-l3.*sin(psi3))./l4);S=l1.*cos(psi1)./cos(psi3);S(10)=a+l1;S(28)=a-l1;omega3=omega1.*l1.*cos(psi1-psi3)./S;omega4=(-omega3.*l3.*cos(psi3))./(l4.*cos(psi4));V =-(omega3.*l3.*sin(psi3-psi4))./cos(psi4);v3=-omega1.*l1.*sin(psi1-psi3);alpha3=(omega1^2.*l1.*sin(psi3-psi1)-2.*omega3.*v3)./S;psi01=pi+asin(H/(2*l3));psi02=2*pi-asin(H/(2*l3));M=P*l3.*omega3.*sin(psi3-psi4)./(omega1.*cos(psi4));for i=1:37 if psi1(i)psi01psi1(i)psi02 M(i)=0; endendsubplot(2,2,1)X=l3.*cos(psi3)+l4.*cos(psi4)plot(psi1*180/pi,X,-r);grid on;title(位移与角度曲线);xlabel(角度);ylabel(位移/m);subplot(2,2,2)V =-(omega3.*l3.*sin(psi3-psi4))./cos(psi4)plot(psi1*180/pi,V,-r);grid on;title(速度与角度曲线);xlabel(角度);ylabel(速度/(m/s));subplot(2,2,3)A=-(alpha3.*l3.*sin(psi3-psi4)+omega3.^2.*l3.*cos(psi3-psi4)-omega4.^2.*l4)./cos(psi4)plot(psi1*180/pi,A,-r);grid on;title(加速度与角度曲线);xlabel(角度);ylabel(加速度/(m/s));subplot(2,2,4)Mplot(psi1*180/pi,M,-r);grid on;title(平衡力矩与角度曲线);xlabel(角度);ylabel(平衡力矩/(N*m));ADAMS虚拟样机曲线6.1位移曲线6.2速度曲线6.3加