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：f0902010
学号：5080209095
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：f1002006
学号：5100209146
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：f1002006
学号：5100209146
承担任务：solidworks机构运动**设计。
课程设计报告撰写。
答辩ppt制作。
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**演示。从而了解机构的性能和特性。
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、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**演示。
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。
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：
解得： 对闭环方程求导可得2.1
解得： 再对.2两式求导可得：
解得：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。
位移：速度：
加速度：可得方程组：
解得：可得方程组：
解得： 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。
可得方程组：
解得：可得方程组：
解得：可得方程组：
解得：机构动力学曲线如下：
下图中各力及力矩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。
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：即得，，
经过计算得到一组可行解：
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，最终都被成功克服了。对我而言，用solidworks对机构做运动**完全是一个新的课题。我先看了一些相关的教程**，以达到初步熟悉使用solidworks。
然后建立个杆件，装配。最后的**又是个新的难题，所幸最终通过大量实践还是解决了。这次课程设计很好的锻炼了我的能力。
不管是对solidworks这个很有用的工程应用软件还是制作说明书和ppt的操作能力都有很大的提升。
卓昊哲：由于没有学过matlab和c语言，对于编程，我几乎是一无所知，因此起步的时候很困难，走了很多弯路，时间花了很多，却没有得到想要的结果。尤其是对于matlab语法的不熟悉，总是出现无法理解的错误。
最后还是向学长请教了一下思路，按照他的思路完成了编程。写程序语言是一件很繁琐的事情，需要静下心来写，尽量避免错误，否则检查起来非常麻烦。当然，对于matlab我的了解还是很浅显的，将来还需要在应用中继续加强学习。
这次课程设计加深了我对matlab等软件的熟悉程度，为以后的学习提供了便利。
万星晨：这次机械原理的课程设计使我收获良多，不仅巩固了课堂上学习到的机械原理知识，而且对理论力学，材料力学等知识有了更深的认识。
我个人主要负责方程的建立与求解、静力学分析、答辩ppt制作以及设计报告书的整理工作。由于我们组的题目都是二级杆组，因此在解方程的过程中难度不是很大，只需将铰链四杆机构和摇杆滑块机构用复数向量表示，利用消元法便可依次求解，求导便可以得到以及。在静力学分析方面，从外力端将整个机构分成几个二级杆组和原动件。
利用理论力学的只是便可以求解各个铰链的约束力以及输入力和输入力矩。
机械原理课程设计
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