牛头刨床机构动力学的分析(C语言建模)

对于机械设计机构运动学与力学的分析，一般使用MATLAB软件进行计算和分析会比较方便。然鹅，在成功地下载MATLAB安装包失败后，咱们还是要玩点反常的东西，比如说，用C语言建模计算分析(。

Part 1.背景介绍

牛头刨床是一种用于平面加工的机床。如图2-1所示，电机通过行星轮系及齿轮Z4、Z5减速带动曲柄2转动。刨床工作时，由导杆机构（2、3、4、5、6）带动刨头及刨刀作往复运动。刨头向左时，刨刀进行切削，这个行程称为工作行程，此时要求刨头的速度低些，且作近似的等速运动。在工作行程，刨头受到较大的切削力，如图2-3所示。刨头右行时，刨刀不切削称为空回行程，此时希望刨头速度高些，以提高生产力。

太抽象了们看一下动图吧(动图经过引用)：

Part 2.原始数据

如以下图表所示，参数符号含义分别为：H：刨头行程；K：行程速比系数； Fc：切削阻力；m4、m5、m6分别为导杆、连杆及刨头的质量；Js4、Js5分别为导杆4及连杆5绕各自质心的转动惯量；n1：电机转速；n2：曲柄2及齿轮5的转速； k：行星轮个数。

根据原始数据，我们可以计算出几个重要参数：

对程序变量进行设定并声明，我们取摆角的半角(41.5°/2=20.75°)，将原动件周期开始之前的半摆角设为原动件角度phi2的初始，即-20.75°。均匀取100个等分点作为原动件在每个等分角度点的角度(即每两个连续点之间相差3.6°)，后面的每个研究对象的位移、速度、加速度、受力分析均以原动件的每一个角度为参考标准，即他们的图像随着原动件角度的变化而变化。

Part 3.导杆机构的运动分析

由此，我们得到相对于参考系(即原动件角)时，杆L4、L5的的角位置和O3A(S3)、刨刀(L6)的绝对位移。

将生成的数据导入EXCEL表格，并插入图表，图像如下：

接着，我们求出它们的绝对速度，值得注意的是：S3‘、V5、V6是线速度，w4、w5是角速度：

将生成的数据导入EXCEL表格，并插入图表，图像如下：

进一步地，求解加速度：

哎呀，面对这些乱七八糟的变量该咋办急，有图有真相：

将P-M·N矩阵用A、B、C、D字母表示，则：

下一步操作->秀图：

Part 4.导杆机构的动态受力分析

在保留越程槽长度的范围内，允许有切削，否则不能切削 。基于此工作原理，可以写出计算切削阻力的程序：

对于平衡力矩Mp，我们可以使用动能定理进行求解：

来源：JOHN-SS