[学习总结]机械原理课程设计.doc

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1、机械原理课程设计说明书机械与动力工程学院指导教师：郭为忠小组成员：卓昊哲胡俊杰万星晨小组成员介绍:姓名：卓昊哲班级：F学号：承担任务：机构静力学分析机构运动学分析Matlab程序编写及绘图姓名：万星晨班级：F学号：承担任务：机构静力学分析机构运动学分析机构平衡分析姓名：胡俊杰班级：F学号：承担任务：Solidworks机构运动仿真设计课程设计报告撰写答辩ppt制作目录一、机械原理课程设计的目的4二、设计任务4三、设计题目5四、主要设计内容64.1机构的位移方程64.2机构的速度及加速度74.3各构件的位移速度和加速度曲线84.4质心的

2、位移、速度及加速度方程14五、静力学分析155.1对二级杆组4和5155.2对二级杆组2和3165.3对原动件1：17六、动力学分析196.1对二级杆组4和5：226.2对二级杆组2和3236.3对原动件124七、机构的机械平衡分析29八、心得体会31一、机械原理课程设计的目的通过机械原理课程设计，使同学掌握机构的位置、速度、加速度、静力学、动力学、惯性力平衡等方法，并能借助计算机实现机构的性能分析和该机构的运动仿真演示。从而了解机构的性能和特性。二、设计任务1、根据机械原理课程设计选题，选定固定坐标系，用复数向量方法建立机构的位移方

3、程以及各构件的质心位移方程；2、在机构位移方程基础上，建立机构的速度、加速度方程以及各构件的质心的加速度方程；3、在已知外力和运动分析的基础上，建立机构的静力学方程（不考虑惯性影响），即求出机构中各构件铰链的受力和输入构件的驱动力（矩）；4、在已知外力和运动分析基础上，建立考虑惯性和加速度影响的机构动力学方程，即求出考虑惯性时机构中各构件铰链的受力和输入构件的驱动力（矩）；5、为了使机构实现惯性力完全平衡，用复数向量方法建立该机构的惯性力完全平衡条件。6、在上述理论分析基础上，利用计算机编程计算并绘出机构随输入运动的输出运动位移、速度

4、、加速度曲线；分别计算并绘出机构在不计惯性和考虑惯性时各构件铰链的受力和输入力（或矩）的曲线。7、在计算机上，设计软件实现该机构的运动仿真演示。三、设计题目已知图示插齿机的主传动机构中各构件的尺寸参数、质量、转动惯量、外载荷以及输入构件以匀速运动。四、主要设计内容4.1机构的位移方程闭环一：闭环二：对闭环一：移项，乘以各自共轭复数，消去φ2，整理，得：令：则：解得：由图中所示位置知，上式应取“+”号将φ3代入式解得对闭环二：展开解得：4.2机构的速度及加速度对闭环方程求导可得：2.12.2解得：再对2.1、2.2两式求导可得：解得：4

5、.3各构件的位移速度和加速度曲线灰色背景图为matlab所作，白色背景图为solidworks所作图中代表，代表，代表，代表，代表且由于程序中是以为单位，故与分别以和为单位，即要化为标准单位和的话需乘以。各图的横坐标皆为，体现了各变化量随原动件变化的关系，后面的力分析图也都是以为横坐标。首先，从q图来讲，出原动件外，其他杆件都在做一个往复的摆动。因而，转动速度上来讲，VMAX/VMIN趋向于-1。4.4质心的位移、速度及加速度方程位移：速度：加速度：五、静力学分析5.1对二级杆组4和5可得方程组：解得：5.2对二级杆组2和3可得方程组

6、：解得：5.3对原动件1：可得方程组：解得:机构静力学曲线如下：由于程序的单位选择原因，下面各图中的力皆以为单位，力矩皆以为单位，换为标准单位时需分别乘以和下面两图中的和代表的是滑槽的杆5的作用力（等效到杆4和杆5的铰链处）。由上图可见原动件的输出力矩需为需为交变力矩。由于杆组上下运动的程度远大于左右运动的程度，自然可以发现，其Y方向的作用力都比X方向的受力大出一个量级。六、动力学分析6.1对二级杆组4和5：可得方程组：解得：6.2对二级杆组2和3可得方程组：解得：6.3对原动件1可得方程组：解得：机构动力学曲线如下：下图中各力及力矩

7、的单位如前面的说明。首先，原动件的输出力矩较之静力分析时交变频率变得更高了。其次，当在假设杆件均同样粗细的情况下，即将上图视为应力图时，发现上图中，较大的受力（107量级的力）其应力循环系数r都小于-0.5，其中受力最大的杆dyF23与dyF3，其应力循环系数r更是趋于-1.因而设计杆件，计算承重安全性时需尤以3号杆件的强度标准来考量。七、机构的机械平衡分析质心位移方程质心的总矢量表达式为：两个闭环方程为和将第一个方程左右同时除以R2得将上式与第二个闭环方程都代入质心位置方程得若平衡，则质心位置应不变∴由上式可得力平衡条件为：对于杆2

8、：即得，，，经过计算得到一组可行解：八、心得体会胡俊杰：这是我大学中第一次课程设计，对我的考验和锻炼是相当大的。我们组把整个设计任务清晰的划分成三块，彼此各司其职，又时刻保持交流。因此虽然都面对着不同的困难，最终都被成功