机械原理课程设计报告机器马 第7页

 

在运动学分析已经结束且证明各几何参数满足既定条件的情况

下，机械结构的可行性分析即转化为机构的稳定性分析和材料力学性

能的分析。下面就从这两个方面来分析一样机构的可实现性及包括加

工材料和电机功率等选择（后期制作时需要）。

 

一、 稳定性与构件安全性分析

在本设计中，稳定性分析可简单地看作是重心位置的分析，只要

满足重心位置时刻位于四只脚（运动中为三只）在地面上形成的四边

形（三角形）内，机构即为稳定的。故只需计算出机构重心位置并结

合步长等运动中的长度特征分析即可得到机构的稳定性。

因为设计中构件数目众多，尺寸各不相同，所以计算重心位置是

比较繁琐的。本次设计的重心计算采用 Visual C++编写程序来实现，

且计算中将各构件恰当地分组并应用 C++中结构体的概念，较大地减

轻了计算量和计算过程。具体的编程思想是：将各个构件按形状或位

置分为四类，分别为三角形构件、矩形构件、圆柱形构件和主轴及头

颈部构件。其中，后腿部分的上段部分可看作由一个三角形构件和一

个矩形构件组成。这样分类还有一个优点，那就是将多个构件的各部

分密度及几何参数集中表示，大大减小了在进行材料参数的选择、修
 

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改和系统的优化计算工作时的计算量，也就提高了效率，降低了出错

的可能性。

下面为计算过程的具体 C++程序：

#include<iostream>
#include<cmath>
#include<iomanip>
using namespace std;

struct triangle           
/*定义结构体，同时规定以下计算时均取一侧进行计算，例如
取左侧，并把后腿看作一个长方形和三角形构件的和，故有
四个三角形构件（实际为八个）*/
{
  double fix[3];           //三角形三个顶点的横坐标//
  double thk;              //构件的厚度
  double den;              //构件密度
  double len[3];           
  double mass;
  double px;               //重心横坐标
}tri[4]={{{0.10,0.40,0.40},0.04,7200,{0.3187,0.1659,0.
2757}},{{0.75,1.00,1.00},0.04,7200,{0.5905,0.4432,0.9
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struct circle     
//取一侧，中间与主轴相连的齿轮取左侧一半，方便后续计算
{
  double fix;               //构件的圆心横坐标
  double thk;
  double den;  double mass;
  double px;
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}cir[6]={{0.225,0.08,7200,0.075},{-0.275,0.08,7200,0.07
5},{0.225,0.01,7200,0.175},{-0.275,0.01,7200,0.175},{
0.225,0.7,7200,0.02},{-0.275,0.7,7200,0.02}};

struct rectangle
{
  double fix[2];            //杆件两端点横坐标
  double thk;
  double den;
  double len;
  double wid;
  double mass;
  double px;
}rec[9]={{{0.4,0.75},0.02,7200,0.415,0.05},{{0.525,0.3}
,0.02,7200,0.49,0.05},{{0.3,1},0.04,7200,0.83,0.075},
{{1,1},0.04,7200,1.06,0.1},{{-0.7,-1.05},0.02,7200,
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0.15}};

int main()                 
{
  int i,j;
  double density_a,density_b;
 cout<<" 请 输 入 腿 部 和 躯 干 构 件 的 材 料 密 度 density_a ：
"<<endl;
  cin>>density_a;
  cout<<" 请 输 入 颈 部 及 头 部 构 件 的 材 料 密 度 density_b:
"<<endl;
  cin>>density_b;

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