机构分析与综合作业

1、机构分析与综合期末作业铰链式颚式破碎机机构 姓 名： XXX 学 号： 2014405003 班 级: 专业(1)班 指导老师： XXX 学科、专业： XXXXXXX 所在学院： XXXXXXXXXXXX 2015年7月 铰链式颚式破碎机机构一.机构简介与设计数据1.机构简介 颚式破碎机是一种破碎矿石的机械，如图所示，机器经皮带（图中未画）使曲柄2顺时针回转，然后通过构件3，4，5使动颚板6往复摆动。当动颚板6向左摆向固定于机架1上的定额板7时，矿石即被轧碎；当动颚板6向右摆离定额板7时，被轧碎的矿石即下落。由于机器在工作过程中载荷变化很大，将影响曲柄和电动机的匀速运转。为了减小主轴速度的波动

2、和电动机的容量，在O2轴的两端各装一个大小和重量完全相同的飞轮，其中一个兼作皮带轮用。图1.1 颚式破碎机工作原理设计内容连杆机构的运动分析符号n2Lo2AL1L2h1h2LALO4BLBCLo6C单位r/minmm数据170100100094085010001250100011501960导杆机构的动态静力分析飞轮转动惯量的确定LO6DG3JS3G4JS4G5JS5G6JS6mmNKgm2NKgm2NKg m2NKm2600500025.520009200099000500.152.设计数据3.设计要求1.连杆机构的运动分析已知：各机构尺寸及质心位置（构件2的质心在O2，其余构件的质心均位于

3、构件的中心），曲柄转速为n2。要求：进行运动分析，作机构运动简图，机构12个位置的速度和加速度多边形。2.连杆机构的动态静力分析已知：各构件重力G及对质心轴的转动惯量Js，工作阻力Fr曲线如图所示，Fr的作用点为D，方向垂直于O6C；运动分析中所得结果。要求：确定机构一个位置的各运动副反作用力及需加在曲柄上的平衡力矩Mb。图1.2 工作阻力3.用解析法校核机构运动分析和动态静力分析结果编写机构运动分析和力分析主程序，得到给定位置的计算结果。根据解析法的结果，分析图解法的误差及产生的原因。4.飞轮设计已知：机器运动的速度不均匀系数，由动态静力分析所得的平衡力矩Mb以及驱动力矩Md为常数。要求：确

4、定安装在轴O2上的飞轮的转动惯量JF。二.连杆机构的运动分析（1）曲柄在1位置时，构件2和3成一直线，构件4在最低位置时，L=AB+AO2=1.25+0.1=1.35=1350mm，以O2为圆心，以0.1m为半径画圆，以O4为圆心，以1m为半径画圆，通过圆心O2在两弧上量取1350mm，从而确定出1位置连杆和曲柄的位置。再以O6 为圆心，以1960mm为半径画圆，在圆O6和O4的圆弧上量取1150mm从而确定出B4C1杆的位置。（2）曲柄在2位置时，在1位置基础上顺时针转动240°。以O2为圆心，以0.1m为半径画圆，则找到A点。再分别以A和O4为圆心，以1.25m和1m为半径画圆，

5、两圆的下方的交点则为B点。再分别以B和O6为圆心，以1.15m和1.96m为半径画圆，两圆的下方的交点则为C点，再连接AB、O4B、BC和O6C。此机构各杆件位置确定。（3）曲柄在3位置时，在1位置基础上顺时针转动180°过A4点到圆O4的弧上量取1250mm，确定出B4点，从B3点到圆弧O6上量取1150mm长，确定出C4，此机构各位置确定。1.连杆机构速度分析位置1：2=pn/30=3.14*170/30=17.8rad/sVB = VA + VBA? AO2·2 ?O4B AO2 ABVA= AO2·2=0.1×17.8=1.78m/s 根据速度多

6、边形，按比例尺=0.05(m/S)/mm，在图2中量取VB和VBA的长度数值：则VB=36.22X=1.81m/sVBA=8.99X=0.45m/sVC = VB + VCB? ?O6C BC 根据速度多边形，按比例尺=0.05(m/s)/mm，在图3中量取VC 和VCB的长度数值：VC=13.35×=0.67m/sVCB=34.26×=1.71m/s2.加速度分析 2=17.8rad/s a B= anBo4 + atBo4 = aA4 + anBA + atAB ? ? /BO4 BO4 /AO2 /BA AB aA= AO2× 22 =31.7m/s2anB

7、A= VBA * VBA/ BA =0.33m/s2anBo4 = VB * VB /BO4 =3.28 m/s2 根据加速度多边形图按比例尺=0.1(m/s2)/mm量取atBo4、atAB和a B 值的大小： atBo4 =23.2×=2.32 m/s2 atAB =279.8× =27.98m/s2a B=280× =28.00 m/s2ac= ano6C + ato6C= aB + at CB+ an CB ? ? /O6C O6C /BO6 CB /CB根据加速度多边形按图3按比例尺=0.1(m/s2)/mm量取aC、ato6C和at CB数值：aC =

8、64.7× =6.47m/s2ato6C=64.6× =6.46m/s2at CB=14.3× =1.43m/s2 3.连杆机构的动态静力分析对各受力杆件列力平衡方程和力矩平衡方程：杆6 Fry+F56x-F16x=m6a6Fi6y-Fry-F56y+G6y=m6a6y对O6取矩F56xx+1/2G6x+F56yy+1/2Frxy=J66的方程Fi6=1/2ao6c*m6=2968.7N Mi6= ao6Bt/Lo4B*Js4 =JS66=165.26N.m Fr16x+Fr*cos(4.96)+Fr56x-Fi6*cos(2.95)=0 Fry-Frsin(4.

9、96)+Fi6*sin(2.95)+Fr56y-G6=0Fr*LCD+1/2Lo6c*G6*sin(4.96)+Fr56x*Lo6c*cos(4.96)-Mi6-Fr56y*Lo6c*sin(4.96)=0杆5 F45x-F65x=m5a5x F65y-F45y+G5y=m5a5y对B点取矩 F65xy+1/2G5x-F65yx=J55的方程Fi5=a5*m5=660.9N Mi5=JS55 =50.6 N.mFr45x-Fr56x-Fi5*cos(1.1)=0Fr45y-Fr56y+Fi5sin(1.1)-G5y=01/2Fi5*LBC*sin( -7.26)-Mi5-Fr56y*LBC*c

10、os(7.260)-Fr56x*LBC*sin(7.26)-1/2G5*LBC*cos(7.29)=0杆4 F14x-F43x=m4a4xF14y-F43y+G4y=m4a4y对B取矩 F14xx-1/2G4x-F14yy=J44的方程Fi4=a4*m4=424.9N Mi4=ao4Bt/Lo4B*Js4=20.87 N.mFr14x-Fr45x-Fr43x-Fi4*cos(20.9)=0Fr14y-Fr45y-Fr43y+Fi4*sin(20.9)-G4=01/2Fi4*Lo4B*sin(35.26)+(Fr45x+Fr43x)*Lo4B*sin(14.36)+Mi4-(Fr45y+Fr43

11、y+1/2G4)*Lo4B*cos(14.36)=0杆3 -F23x-F43x=m3a3x F23y-F43y+G3=m3a3y对B取矩 F23xx+1/2G3x-F23yy=J33的方程Fi3=a3*m3=709.26N Mi3= JS33=570.87 N.mFr23x+Fr43xFi3*cos(5.11)=0Fr23y+Fr43yG3+Fi3*sin(5.11)=01/2Fi3LAB*cos(5.11)+1/2G3*LAB*sin(3.27)-Mi3-Fr43y*LAB*sin(3.27)-Fr43x*LAB*cos(3.27)=02的方程Fr12x-Fr23x=0Fr12y-Fr23y

12、-G2=0当曲柄处于180。时，, 通过列矩阵求解：F12y =21230.3N F12x= 1578.42 N F32x=-4684N F32y =17812N F43x=6451N F43y =12970N F14x =-26061N F14y=-5790N F45x = -32915N F45y = 5332N F56x =-33575N F56y=3332 N F16x =-5335N F16y =20434N 三.杆组法颚式破碎机的运动分析及动态静力分析 机构的结构分析六杆铰链式粉碎机拆分为机架和主动件，构件组成的RRR杆组，构件组成的RRR杆组。+（1）调用bark函数对主动件进行

13、运动分析。见表3.1。表 3.1形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值1201r120.00.0twepvpap（2）调用rrrk函数对由构件组成的RRR杆组进行运动分析。见表4.2。表 3.2形式参数mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap实值142332r34r23twepvpap（3）调用rrrk函数对由构件组成的RRR杆组进行运动分析。见表4.3。表3.3形式参数mn1n2n3k1k2r1r2twepvpap实值136545,r35r56twepvpap（4）程序清单：#include "graphics.h"#include "s

14、ubk.c"#include "draw.c"main() static double p202,vp202,ap202; static double t10,w10,e10,del; static double pdraw370,vpdraw370,apdraw370,wdraw370; static int ic; double r12,r23,r34,r35,r56; double pi,dr; int i; FILE *fp; r12=0.1; r34=1.0; r23=1.250; r35=1.15; r56=1.96; p11=0.0; p12=0.0

15、; p41=0.94; p42=-1.0; p61=-1.0; p62=0.85; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0; t1=0.0; w1=-17*pi/3; e1=0.0; del=15; printf("n The Kinematic Parameters of Point6n"); printf("No THETA1 t5 w5 e5n"); printf(" deg rad rad/s rad/s/sn"); ic=(int)(360.0/del); for(i=0;i<=ic;i+) t1=

16、(-i)*del*dr-90*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); rrrk(1,3,6,5,4,5,r35,r56,t,w,e,p,vp,ap); wdrawi=t1/dr; pdrawi=t5; vpdrawi=w5; apdrawi=e5; if(fp=fopen("六杆运动8888888.txt","w")=NULL) printf("Can't open this file./n");

17、 exit(0); for(i=0;i<=ic;i+)printf("%12.3f %12.3f %12.3f %12.3fn",wdrawi,pdrawi,vpdrawi,apdrawi);fprintf(fp,"%e %e %e %en",wdrawi,pdrawi,vpdrawi,apdrawi); if(i%18)=0)getch(); fclose(fp); getch(); draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic);运算结果：The Kinematic Parameters of Point5THETA1 t5

18、 w5 e5deg rad rad/s rad/s/s-9.00000e+01 -1.63238e+00 -1.37677e-03 -1.01835e+01-1.05000e+02 -1.63348e+00 -1.45454e-01 -9.16482e+00-1.20000e+02 -1.63654e+00 -2.64803e-01 -6.90406e+00-1.35000e+02 -1.64108e+00 -3.45263e-01 -3.98081e+00-1.50000e+02 -1.64647e+00 -3.81662e-01 -1.00778e+00-1.65000e+02 -1.65

19、210e+00 -3.77125e-01 1.51876e+00-1.80000e+02 -1.65741e+00 -3.40696e-01 3.29712e+00-1.95000e+02 -1.66202e+00 -2.84290e-01 4.23741e+00-2.10000e+02 -1.66573e+00 -2.19724e-01 4.43601e+00-2.25000e+02 -1.66849e+00 -1.56345e-01 4.12137e+00-2.40000e+02 -1.67036e+00 -9.95969e-02 3.58405e+00-2.55000e+02 -1.67

20、146e+00 -5.06328e-02 3.10541e+00-2.70000e+02 -1.67188e+00 -6.91431e-03 2.89782e+00-2.85000e+02 -1.67166e+00 3.64486e-02 3.06340e+00-3.00000e+02 -1.67078e+00 8.48847e-02 3.57078e+00-3.15000e+02 -1.66912e+00 1.42323e-01 4.24740e+00-3.30000e+02 -1.66655e+00 2.09172e-01 4.79134e+00-3.45000e+02 -1.66295e

21、+00 2.80705e-01 4.81744e+00-3.60000e+02 -1.65832e+00 3.46484e-01 3.95596e+00-3.75000e+02 -1.65286e+00 3.91648e-01 2.00206e+00-3.90000e+02 -1.64698e+00 4.00498e-01 -9.32100e-01-4.05000e+02 -1.64131e+00 3.61788e-01 -4.35539e+00-4.20000e+02 -1.63658e+00 2.73734e-01 -7.50567e+00-4.35000e+02 -1.63346e+00

22、 1.46198e-01 -9.61223e+00-4.50000e+02 -1.63238e+00 -1.37677e-03 -1.01835e+01四.机构的动态静力分析六杆铰链式颚式破碎机的静力分析：（1）调用bark函数对主动件进行运动分析。见表3.1。（2）调用rrrk函数对由构件组成的RRR杆组进行运动分析。见表3.2。（3）调用rrrk函数对由构件组成的RRR杆组进行运动分析。见表3.3。（4）求各构件的质心7、8、9、10点及矿石破碎阻力作用点11点的运动参数。见表4.1表4.5。表4.1 7点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值20720.0r27

23、0.0twepvpap表4.2 8点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值40830.0r480.0twepvpap表4.3 9点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值30940.0r390.0twepvpap表4.4 10点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值601050.0r6100.0twepvpap表4.5 11点运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwepvpap实值601150.0r6110.0twepvpap（5）调用rrrf对由杆组成的RRR杆组进行静力分析。见表4.6。表4.6形式参数n1

24、n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptwefr实值3659100111145pvpaptwefr（6）调用rrrf对由杆组成的RRR杆组进行静力分析。见表4.7。表4.7形式参数n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptwefr实值4238730032pvpaptwefr（7）调用barf对主动件进行静力分析。见表4.8。表4.8形式参数n1ns1nn1k1papefrtb实值1121papefr&tb程序清单#include "graphics.h"#include "subk.c"#include

25、"subf.c"#include "draw.c"main() static double p202,vp202,ap202,del; static double t10,w10,e10; static double sita1370,fr1draw370,sita2370,fr2draw370,sita3370,fr3draw370,tbdraw370,tb1draw370; static double fr202,fe202; static int ic; double r12,r23,r34,r35,r56; double r27,r48,r39,

26、r610,r611; int i; double pi,dr; double fr1,bt1,fr4,bt4,fr6,bt6,we1,we2,we3,we4,we5,tb,tb1; FILE*fp; sm1=0.0;sm2=500.0;sm3=200.0;sm4=200.0;sm5=900.0; sj1=0.0;sj2=25.5;sj3=9.0;sj4=9.0;sj5=50.0; r12=0.1; r23=1.25; r34=1.0; r35=1.15;r56=1.96; r27=r23/2; r48=r34/2; r39=r35/2; r610=r56/2; r611=0.6; pi=4.0

27、*atan(1.0); dr=pi/180.0; w1=-170*2*pi/60; e1=0.0; del=15; p11=0.0; p12=0.0; p41=0.94; p42=-1.0; p61=-1.0; p62=0.85; printf("n The Kineto-static Analysis of a Six-bar Linkasen");printf(" NO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1n");printf(" (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N) (de

28、g.) (N.m) (N.m) n"); if(fp=fopen("六杆受力8888888.doc","w")=NULL) printf("Can't open this file./n"); exit(0); fprintf(fp,"n The Kineto-static Analysis of a Six-bar Linkasen");fprintf(fp," NO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1n" );fprintf(fp,&

29、quot;(deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.m) (N.m) n" ); 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); rrrk(1,3,6,5,4,5,r35,r56,t,w,e,p,vp,ap); bark(2,0,7,2,0.0,r27,0.0,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,8

30、,3,0.0,r48,0.0,t,w,e,p,vp,ap); bark(3,0,9,4,0.0,r39,0.0,t,w,e,p,vp,ap); bark(6,0,10,5,0.0,r610,0.0,t,w,e,p,vp,ap); bark(6,0,11,5,0.0,r611,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrrf(3,6,5,9,10,0,11,11,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr); rrrf(4,2,3,8,7,3,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr); barf(1,1,2,1,p,ap,e,fr,&tb); fr1=sqrt(fr11*fr11

31、+fr12*fr12); bt1=atan2(fr12,fr11); fr4=sqrt(fr41*fr41+fr42*fr42); bt4=atan2(fr42,fr41); fr6=sqrt(fr61*fr61+fr62*fr62); bt6=atan2(fr62,fr61); we1=-(ap11*vp11+(ap12+9.81)*vp12)*sm1-e1*w1*sj1;we2=-(ap71*vp71+(ap72+9.81)*vp72)*sm2-e2*w2*sj2;we3=-(ap81*vp81+(ap82+9.81)*vp82)*sm3-e3*w3*sj3;we4=-(ap91*vp91

32、+(ap92+9.81)*vp92)*sm4-e4*w4*sj4; extf(p,vp,ap,t,w,e,11,fe);we5=-(ap101*vp101+(ap102+9.81)*vp102)*sm5-e5*w5*sj5+fe111*vp111+fe112*vp112; tb1=-(we1+we2+we3+we4+we5)/w1; printf("%3d %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1fn",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr6,bt6/dr,tb1,tb1);fp

33、rintf(fp,"%1d %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1f %7.1fn",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,fr6,bt6/dr,tb1,tb1); tbdrawi=tb; tb1drawi=tb1; fr1drawi=fr1;sita1i=bt1; fr2drawi=fr4;sita2i=bt4; fr3drawi=fr4;sita3i=bt4; if(i%16)=0)getch(); fclose(fp); getch(); draw2(del,tbdraw,tb1draw,

34、ic); draw3(del,sita1,fr1draw,sita2,fr2draw,sita3,fr3draw,ic); getch();#include"math.h"extf(p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe) double p202,vp202,ap202,t10,w10,e10,fe202; double pi,dr; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0; if(w5<0) fenexf1=(-t1/dr-90.0)*(85000.0/182.0)*cos(-t5-pi/2); fenexf2=-(-t1/dr-90.0)*

35、(85000.0/182.0)*sin(-t5-pi/2); elsefenexf1=0;fenexf2=0; 运行结果： The Kineto-static Analysis of a Six-bar LinkaseNO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1 (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.m) (N.m) The Kineto-static Analysis of a Six-bar LinkaseNO THETA1 FR1 BT1 FR4 BT4 FR6 BT6 TB TB1 (deg.) (N)

36、 (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.m) (N.m) 1 0.0 4442.5 -157.9 2351.4 10.3 1669.1 5.0 534.3 534.32 -15.0 4901.8 144.8 2892.4 7.9 899.3 17.6 1038.1 1038.13 -30.0 8299.6 117.0 3106.8 5.1 488.2 138.1 1434.5 1434.54 -45.0 12072.4 106.5 3110.5 1.6 1814.6 171.7 1547.8 1547.85 -60.0 15119.0 101.3 3165.4 -1.

37、1 3120.1 178.1 1271.0 1271.06 -75.0 16826.9 97.9 3539.8 -0.3 4005.1 -179.3 644.2 644.27 -90.0 16909.1 94.8 4392.1 3.7 4247.2 -178.5 -144.6 -144.68 -105.0 3361.2 89.9 12148.1 14.6 9873.8 109.0 -883.8 -883.89 -120.0 11111.1 -79.8 19692.7 16.5 18718.3 95.0 -1407.8 -1407.810 -135.0 25758.8 -80.7 26713.5

38、 16.8 27580.9 89.3 -1626.3 -1626.311 -150.0 40085.4 -81.1 33069.4 16.2 36047.5 86.2 -1559.2 -1559.212 -165.0 53732.5 -81.7 38768.2 15.3 43999.9 84.4 -1292.9 -1292.913 -180.0 66530.2 -82.5 43954.6 14.1 51469.2 83.3 -931.2 -931.214 -195.0 78457.1 -83.7 48874.0 12.8 58577.5 82.9 -565.2 -565.215 -210.0

39、89592.8 -85.1 53826.3 11.6 65486.0 82.7 -261.0 -261.016 -225.0 100079.8 -86.7 59118.9 10.5 72355.8 82.8 -57.6 -57.617 -240.0 110102.7 -88.4 65024.0 9.6 79329.5 83.0 32.3 32.318 -255.0 119876.8 -90.2 71745.8 9.1 86530.5 83.1 24.0 24.019 -270.0 129642.7 -91.9 79401.0 8.8 94074.1 83.2 -39.8 -39.820 -28

40、5.0 15509.2 -94.2 433.6 137.6 1276.2 -1.6 -205.3 -205.321 -300.0 14401.7 -99.0 487.5 149.1 1486.1 -2.4 -338.7 -338.722 -315.0 12555.3 -104.5 261.9 102.2 1767.2 -2.6 -361.5 -361.523 -330.0 10038.5 -111.8 716.5 25.1 1994.9 -1.8 -227.6 -227.624 -345.0 7059.0 -125.0 1556.8 13.9 2011.8 0.5 80.8 80.825 -3

41、60.0 4442.5 -157.9 2351.4 10.3 1669.1 5.0 534.3 534.3图4.1 六杆机构曲柄上的平衡力矩的变化规律五.飞轮设计0-15-30-45-60-75-90-105-120-135534.31038.11434.51547.81271.0644.2-144.6-883.8-1407.8-1626.3由于图解法采用计算机绘图（Solidworks），所以误差较小。与解析法求得相接近。用Excel绘制力矩图，求功计算最大盈亏功。C点的角速度与角加速度和曲柄的转动角度的关系数据表：-150-165-180-195-210-225-240-255-270-285-1559.2-1292.9-931.2-565.2-261.0-57.632.224.0-39.8-205.3-300-315-330-345-360250260270280290-338.7-361.5-227.680.8534.3-956.9-461.527.3-475.3933.6300310320330340350360-1310.6-1561.6-1658.2-1596.8-1393.7-1081.5-706.6根据盈亏功的原理，求得各盈亏功值，并作能量指示图。以曲柄的平均驱动力矩为分界线，求出各区段的盈亏功值如下：W