機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(自動(dòng)控制采光裝置)

1、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）2011年機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)自動(dòng)控制采光裝置指導(dǎo)老師： 曾小慧 班 級(jí)： 072093 小組成員：謝輝 王維 擺富珍 日 期： 2011-7-10 目錄一設(shè)計(jì)題目及任務(wù)11.1設(shè)計(jì)題目：遠(yuǎn)程自動(dòng)控制采光裝置11.2設(shè)計(jì)任務(wù)2二方案確定32.1總體構(gòu)想（邏輯框圖）32.2方案簡(jiǎn)述32.3總的運(yùn)動(dòng)過程52.4總機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖62.5方案初步評(píng)估6三運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析及圖解73.1平面鏡豎直擺動(dòng)模塊73.2底盤擺動(dòng)模塊7四詳細(xì)設(shè)計(jì)（各運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)）84.1俯仰機(jī)構(gòu)模塊84.1.1基本尺寸的確定：94.2水平機(jī)構(gòu)模塊104.2.1基本尺寸的確定：104.2.2確定極限位置：11五運(yùn)動(dòng)分析（各

2、運(yùn)動(dòng)模塊運(yùn)動(dòng)分析）115.1平面鏡豎直擺動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)分析115.1角位置分析125.1.2角速度分析：135.1.3角加速度分析：145.1.4結(jié)果分析155.2底盤擺動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)分析：165.2.1角位置分析165.2.2角速度分析175.2.3角加速度分析185.2.4結(jié)果分析18六裝配建模19七設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)19六總結(jié)和心得206.1組員的心得206.2總結(jié)21七參考書籍22八附錄23附錄1：23附錄2：24附錄3：25附錄4：26附錄5：27附錄6：29附錄7：30一設(shè)計(jì)題目及任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目：遠(yuǎn)程自動(dòng)控制采光裝置（1）設(shè)計(jì)目的及原理：如今，城市發(fā)展越來越快，城市人口越來越多，所以，對(duì)于住

3、房的需求也與日俱增。這種現(xiàn)狀則必定導(dǎo)致房地產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展。然而，城市土地是有限的，這就會(huì)導(dǎo)致住房緊缺和房價(jià)偏高。 為了謀取最大利潤，有些開發(fā)商將樓層之間的距離一縮再縮。這樣雖然利用了很多空間，但這卻使得底層居民采光不足，整日處于陰暗潮濕的環(huán)境中，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。如圖1所示。圖1為了緩解這種矛盾，我們?cè)O(shè)計(jì)出一種遠(yuǎn)程自動(dòng)控制采光裝置。該裝置通過遠(yuǎn)程控制，利用反射原理，使得底樓居民能夠獲得足夠的陽光。促使居民身心健康，并且有效的緩解住房壓力?？傮w原理圖如圖1。圖2圖2中：1表示太陽光路；2表示采光裝置；3表示樓底。（2）初定參數(shù)：底盤主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速：6r/min（為了能夠平緩的進(jìn)行水平方向上的掃描）底

4、盤擺動(dòng)角度：30°150°（為了能盡量擴(kuò)大水平掃描范圍）曲柄搖桿主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速：6r/min（為了能夠平緩的進(jìn)行豎直方向上的掃描）1.2設(shè)計(jì)任務(wù)1自動(dòng)控制采光裝置應(yīng)包括曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、行星輪機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)。2設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置和各構(gòu)件的尺寸。3. 利用CAD畫出各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，并用運(yùn)動(dòng)極限位置確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)最大轉(zhuǎn)角。4.用matlab對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)曲線圖。5編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。二方案確定2.1總體構(gòu)想（邏輯框圖）檢測(cè)、傳感（光敏電阻）數(shù)據(jù)分析及處理數(shù)模轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)1驅(qū)動(dòng)電機(jī)2傳去相應(yīng)脈沖俯仰機(jī)構(gòu)調(diào)整、運(yùn)動(dòng)水平擺動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整、

5、運(yùn)動(dòng)獲得合理光源2.2方案簡(jiǎn)述為了能夠?qū)崿F(xiàn)裝置對(duì)陽光的準(zhǔn)確反射，裝置采用了平面鏡的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行對(duì)光的捕捉。平面鏡的底盤采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，使得平面鏡能夠?qū)崿F(xiàn)在一定的角度內(nèi)的水平擺動(dòng)（如圖3）；而平面鏡的上下擺動(dòng)則由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)（如圖4）；進(jìn)給角度由驅(qū)動(dòng)器處理數(shù)據(jù)，伺服電機(jī)接受相應(yīng)脈沖信號(hào)自行調(diào)整；最后，為了使得裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，裝置采用光敏電阻光強(qiáng)比較法， 設(shè)計(jì)出一種全新的光電轉(zhuǎn)換裝置， 很好的實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。它能夠利用光敏電阻比較法實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤， 晚上便自動(dòng)復(fù)位（如圖5）。圖3圖4圖5根據(jù)需要我們選用如下兩種型號(hào)的伺服電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，來調(diào)整整個(gè)裝置的俯仰角和水平方位角并通過

6、相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。序號(hào)規(guī)格型號(hào)額定輸出功率(W)額定轉(zhuǎn)矩(Nm)額定轉(zhuǎn)速(rpm)轉(zhuǎn)子慣量(kg·cm2)額定相電流(A)重量(kg)編碼器(P/R)外形尺寸(mm)適配驅(qū)動(dòng)器1120MB075A-0010007507.16100013.23.618.22500123×123×184GS0075A2120MB100A-00100010009.55100017.24,7910.62500123×123×208GS0100A（如上表，1號(hào)電動(dòng)機(jī)用于俯仰機(jī)構(gòu)，2號(hào)用于水平機(jī)構(gòu)）圖52.3總的運(yùn)動(dòng)過程首先，將指定

7、的行星輪系通過外殼固定在房頂邊緣，主動(dòng)軸接上電動(dòng)機(jī)。然后將該輪系的另一端接上底盤的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。再將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的底面機(jī)架固結(jié)在導(dǎo)桿上。最后，將另一個(gè)輪系接上曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)軸，并連上電動(dòng)機(jī)。當(dāng)?shù)妆P下的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，帶動(dòng)平面鏡進(jìn)行水平位置的擺動(dòng)，找到陽光的直射方向。當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，曲柄進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)平面鏡進(jìn)行上下擺動(dòng)，可以找到楊過的直射高度。根據(jù)指定的程序，可以將陽光通過裝置反射到指定的位置，從而達(dá)到采光要求。2.4總機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)總簡(jiǎn)圖，如圖6。圖62.5方案初步評(píng)估根據(jù)我們的總體設(shè)計(jì)，國標(biāo)規(guī)定住戶每日采光不能少于2小時(shí)，我們的設(shè)計(jì)對(duì)高層住戶的采光造成影響主要集中在上午910點(diǎn)

8、和下午46點(diǎn)之間，我們?cè)谶@個(gè)時(shí)間段內(nèi)為底層用戶提供光照，而在其他時(shí)間對(duì)高層用戶基本不造成采光影響，這樣我們的設(shè)計(jì)既滿足了底層用戶的采光需求而又不影響其它居民的日常采光需求并且能夠有效縮短樓間距，提高空間利用率，在總體上對(duì)于緩解住房問題是利大于弊的，所以此方案有其使用價(jià)值和可行性。三運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析及圖解3.1平面鏡豎直擺動(dòng)模塊圖7圖7為平面鏡豎直擺動(dòng)模塊時(shí)序分析圖解0°47.2°:平面鏡在豎直方向上進(jìn)行向上擺動(dòng)。47.2°201.1°: 平面鏡在豎直方向上進(jìn)行向下擺動(dòng)。201.1°360° :平面鏡在豎直方向上進(jìn)行向上擺動(dòng)。3.2底盤擺動(dòng)

9、模塊圖8圖8為底盤擺動(dòng)模塊時(shí)序分析圖解0°240°:底座導(dǎo)桿進(jìn)行正向擺動(dòng)掃描240°300°:導(dǎo)桿進(jìn)行急速回轉(zhuǎn)300°360°: 底座導(dǎo)桿進(jìn)行正向擺動(dòng)掃描四詳細(xì)設(shè)計(jì)（各運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)）4.1俯仰機(jī)構(gòu)模塊圖9此部分是為了在豎直方向捕捉陽光并反射光線的。而該機(jī)構(gòu)的體積是值得考慮的問題，不能太大，導(dǎo)致占地面積大，動(dòng)力需求大，材料要求太高。設(shè)計(jì)過程如下：4.1.1基本尺寸的確定：H圖10通過各種途徑查詢可得住宅樓的樓距s:樓高h(yuǎn)在1.2到1.6之間。而我們的裝置以達(dá)到在s/h=1的時(shí)候依然能使采光達(dá)到要求為目標(biāo)。根據(jù)圖10所示，假定每棟樓有20

10、層，每層樓高為3米，樓距為60米。為了太陽高度角為0°時(shí)，一樓能有陽光，則平面鏡傾角為22.5°。當(dāng)太陽高度角為45°時(shí)，沒有裝置也能使一樓得到陽光，此時(shí)平面鏡極限擺角為45°。所以平面鏡擺角為22.5° 45°。我們使擺動(dòng)鉸H出的反射光線始終能照射到樓2底，那么平面鏡的最下端F處的反射光線為照射在樓2處的光線的最上端E（設(shè)定平面鏡最下端與樓1頂在同一平面）。隨著太陽高度角變大，樓2的光照寬度不斷變小。所以平面鏡機(jī)構(gòu)擺鉸D的高度很重要，不能太低。為保證在光照面積最大的時(shí)候光線能照到第一層居民的屋中，則保證平面鏡擺角為22.5°

11、;時(shí)，CE=2m。根據(jù)幾何關(guān)系，可以得出HF最小為3.7m，d最小為1.4m。因?yàn)槠矫骁R擺動(dòng)范圍：22.5°45°，平面鏡與桿3的夾角為14.9°。（1）已知參數(shù)通過上述分析，所確定的參數(shù)所如圖9所示為：l1=0.5m， l4=4m，d=1.4m，平面鏡長度為GH+HF=3+3.7=6.7m。當(dāng)1=47.2°時(shí)，桿3達(dá)到一個(gè)極限位置，3=30.9°。當(dāng)1=180°+21.1°時(shí)，桿3達(dá)到另一個(gè)極限位置，3=7.6°。（2）未知參數(shù)可見未知參數(shù)有：桿2的長度l2、桿3的長度l3。（3）尺寸確定顯然，該連桿問題是第二類

12、問題（滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求），列出四桿的方程組：l2cos2-l3cos3=l4-l1cos1l2sin2-l3sin3=-l1sin1平方相加，消去3，得到，（l3cos3+l4-l1cos1）2+（l3sin3-l1sin1）2=l22當(dāng)1=47.2°時(shí)，3=30.9°。當(dāng)1=180°+21.1°時(shí)3=7.6°。帶入數(shù)據(jù)可以得出：l2=1.6m，l3=3m。D4.2水平機(jī)構(gòu)模塊4.2.1基本尺寸的確定：根據(jù)圖11所示的機(jī)構(gòu)，為了使得平面鏡豎直擺動(dòng)模塊能夠負(fù)載在底盤機(jī)構(gòu)的桿CD上，則桿CD長度應(yīng)大于或等于平面鏡豎直擺動(dòng)模塊的機(jī)架的長度，所以

13、不妨設(shè)桿CD =4m。根據(jù)實(shí)際情況，各地各季節(jié)的每天太陽方位角的方向與變化范圍各不相同，不便于同一設(shè)計(jì)。所以為了能滿足絕大多數(shù)地區(qū)的要求，我們使水平方向的擺動(dòng)范圍盡量大一點(diǎn)。LBAB1CD1D21L1L2d圖11（1）已知參數(shù)通過上述分析，所確定的參數(shù)所如圖11所示為：桿CD長度L=4m,鉸A與鉸B之間的距離d=1m，當(dāng)2=30°時(shí)，桿CD達(dá)到一個(gè)極限位置。（2）未知參數(shù)可見未知參數(shù)有：桿AB長度l1。（3）尺寸確定顯然，分析的，該連桿問題是第二類問題（滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求）當(dāng)2=30°時(shí)，桿CD達(dá)到一個(gè)極限位置。列出方程：l1/sin(90°-2)=d/sin

14、(1+2)帶入值解得，l1=/2m。4.2.2確定極限位置：當(dāng)1=-60°時(shí)，桿CD達(dá)到一個(gè)極限位置，2=30°。當(dāng)1=240°時(shí)，桿CD達(dá)到另一個(gè)極限位置，2=150°。所以得出極位夾角=120°。五運(yùn)動(dòng)分析（各運(yùn)動(dòng)模塊運(yùn)動(dòng)分析）5.1平面鏡豎直擺動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)分析特別說明：由于平面鏡與桿3相固結(jié)，所以平面鏡的角速度和角加速度與桿3相同。而平面鏡的角位移與桿3也只是相差一個(gè)固定角度而已。因此，要研究平面鏡的運(yùn)動(dòng)，直接研究桿3的運(yùn)動(dòng)就行了。圖12為平面鏡豎直擺動(dòng)模塊圖125.1角位置分析桿矢量圖如下：（1）方程組：l2cos2- l3 cos3=

15、 l4- l1 cos1l2sin2- l3sin3=- l1sin1源程序見附錄1（2）matlab圖像分析：3桿角位移曲線如下圖：-w2l2 sin2+ w3l3 sin3= w1l1 sin1w2l2 cos2- w3l3 cos3=- w1l1 cos15.1.2角速度分析：（1）方程組-l2 sin2 l3 sin3l2 cos2 -l3 cos3w2w3=w1l1 sin1-l1 cos1源程序見附錄2（2） matlab圖像分析：3桿角速度曲線如下圖：-l2sin2 l3sin3l2cos2 -l3cos323=w1w1l1sin1w1l1cos1l1 sin1-l1 cos1+

16、w2w3-w2l2cos2 w3l3cos3-w2l2sin2 w3l3sin35.1.3角加速度分析：（1）矩陣：源程序見附錄3（2） matlab圖像分析3桿角加速度曲線如下圖：5.1.4結(jié)果分析從圖中可以看出，隨著主動(dòng)軸360度地旋轉(zhuǎn)，桿3只是在一個(gè)小角度進(jìn)行擺動(dòng)。雖然如此，這個(gè)小角度擺動(dòng)已經(jīng)能夠滿足要求了。數(shù)據(jù)見附錄65.2底盤擺動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)分析：L4LBAB1CD1D21L1L2d圖13圖13是底盤擺動(dòng)模塊5.2.1角位置分析桿矢量圖如下：方程：l1cos1=l2cos2l1sin1+d=l2sin2 5.2.2角速度分析（1）矩陣：W1=cos2 -l2sin2 v12 -l1si

17、n1sin2 l2cos2 w2 l1cos2源程序見附錄4（2）搖桿角速度matlab圖像如下：5.2.3角加速度分析（1）矩陣：=+w1cos2 -l2sin2 a12 -w2sin2 -v12sin2 -l2w2cos2 v12 -l1w1cos1sin2 l2cos2 2 w2cos2 v12cos2 -l2w2sin2 w2 l1w1sin1 源程序見附錄5（2）搖桿角加速度matlab圖像如下：5.2.4結(jié)果分析根據(jù)角加速度圖像可以看出，曲柄方位角在250°到300°之間有擺桿一次角加速度的突變，所以在那瞬間會(huì)有較大的柔性沖擊。數(shù)據(jù)見附錄7六裝配建模運(yùn)用soli

18、dworks軟件，做出整體裝置的三維模型，如圖14。圖14七設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):實(shí)用性，合理性，優(yōu)缺點(diǎn)分析，改進(jìn)方向（1） 實(shí)用性：本方案根據(jù)實(shí)際需求提出，能夠滿足實(shí)際情況的要求，具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。（2） 合理性：方案中的參數(shù)的確定基于實(shí)際問題，經(jīng)過合理的數(shù)學(xué)和物理推到，在動(dòng)力元件方面有專業(yè)的數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)的支持，傳感器系統(tǒng)發(fā)展成熟，已經(jīng)在航天領(lǐng)域有所應(yīng)用，所以本方案的設(shè)計(jì)具有合理性。（3） 優(yōu)缺點(diǎn)分析：本方案有效地為底層用戶提供了光照，由于追蹤的理念本方案可以在全天任意時(shí)間為底層用戶提供光源，自由度高。但也存在缺點(diǎn)，在為底層居民采光的同時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)一部分（1戶左右）居民的采光造成一定影響

19、，但并不影響其整體采光情況。（4） 改進(jìn)方向：主要的改進(jìn)方向集中在對(duì)于放光鏡的改進(jìn)，盡量減小其體積，從而減小對(duì)其他住戶采光的影響，而且提高光照的范圍，增強(qiáng)其實(shí)用價(jià)值，并且還有鏡架結(jié)構(gòu)也可以進(jìn)一步優(yōu)化。六總結(jié)和心得6.1組員的心得謝輝：作為組長，我的感受頗多。在課程設(shè)計(jì)之前，我感到無從下手，雖然我已經(jīng)早在腦子里想過機(jī)構(gòu)的大體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但是，當(dāng)我靜下心開始做設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)腦子里的概念很模糊，不知道設(shè)計(jì)報(bào)告該從哪里著手?？吹浇M員們同樣很茫然，我很著急，覺得自己這個(gè)組長做的很不稱職。后來，我通過同學(xué)的幫助，我找到去年學(xué)長的課程設(shè)計(jì)的方案書。通過研究學(xué)長的作業(yè)，我開始模仿著寫報(bào)告。一開始還是很茫然，但漸漸

20、地就找到的門路。當(dāng)我已經(jīng)能夠理清報(bào)告的思路后，我開始分派任務(wù)給組員。以前覺得當(dāng)老大只要?jiǎng)觿?dòng)嘴皮子就行了，現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)分派任務(wù)是多么的不容易，既要理清思路列出綱要，又要合理分派任務(wù)，最后還要讓組員理解任務(wù)的重點(diǎn)。好不容易分配好設(shè)計(jì)任務(wù)，我又要開始做自己的任務(wù)：三維模型的制作以及簡(jiǎn)單動(dòng)畫得設(shè)計(jì)。因?yàn)閟olidworks已經(jīng)學(xué)了一點(diǎn)，所以我以為這個(gè)任務(wù)很容易。于是，我直接上機(jī)制作。但是當(dāng)我開始裝配時(shí)才發(fā)現(xiàn)很多地方出現(xiàn)了問題，經(jīng)常是改了一點(diǎn)就整個(gè)混亂。搞了很久還是達(dá)不到要求，我當(dāng)時(shí)很惱火。最后，我靜下心認(rèn)真地用筆在紙上設(shè)計(jì)各個(gè)桿的尺寸。過了一段時(shí)間，我終于計(jì)算出各個(gè)零部件的尺寸。這次再上機(jī)制圖就容易多了

21、。最后終于做好了三維模型。那一刻真是說不出的高興。后來，我一鼓作氣做好了動(dòng)畫，心里輕松多了。當(dāng)大家都將自己的任務(wù)完成后，我將大家的成果都整合了一下，做出了報(bào)告。經(jīng)過老師指點(diǎn)，我們發(fā)現(xiàn)了一些邏輯錯(cuò)誤，經(jīng)過改正好了很多。這次課程設(shè)計(jì)不僅讓我更加認(rèn)識(shí)機(jī)械的魅力，還鍛煉了我團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。王維：我在這次課程設(shè)計(jì)中負(fù)責(zé)matlab編程部分，和報(bào)告的校正，這次課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺。首先我明白了一份完整的報(bào)告是怎么構(gòu)成的，其謀篇布局有著詳細(xì)的結(jié)構(gòu)要求和邏輯要求。其次對(duì)于程序這一塊是我收獲最大的，我第一次接觸到matlab到對(duì)程序編譯的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解就是在解決我們的選題的過程中培養(yǎng)起來的，在今后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐當(dāng)

22、中如果遇到matlab程序的編譯，我會(huì)更容易上手解決問題。最后我明白了一個(gè)團(tuán)隊(duì)的重要性，在這次課程設(shè)計(jì)中有很多自創(chuàng)選題，但并不是每一個(gè)最后都能做成功，一個(gè)好的團(tuán)隊(duì)，明確的分工，每個(gè)部分的相互合作是成功的必須?？傊谶@次課程設(shè)計(jì)過程中，我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)機(jī)械原理方面的知識(shí)，這期間雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于一次次找出原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)于日后我的學(xué)習(xí)和工作都將起到寶貴的作用。擺富珍：在這次課程設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé)花二維圖和機(jī)構(gòu)的尺寸確定，通過這次課程設(shè)計(jì)我

23、學(xué)到了很多的知識(shí)。通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)cad制圖和機(jī)械原理方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。 在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬

24、棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。 在設(shè)計(jì)過程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)的力量有了更深的理解，只有團(tuán)隊(duì)成員團(tuán)結(jié)一致，可以戰(zhàn)勝一切困難，在整個(gè)過程中我們合作的很默契。也只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。 此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。6.2總結(jié)這學(xué)期，我們?yōu)榱藚⒓訉W(xué)校里的大賽，積極準(zhǔn)備，在機(jī)械原理課程設(shè)

25、計(jì)之前，我們就有了好多想法，也選擇了很多研究方案，在眾多的想法之中，我們最終選擇了這個(gè)。在確定方案后，為了提高團(tuán)隊(duì)合作效率，我們進(jìn)行了任務(wù)的分配：我（謝輝）負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)整體思路的確定，任務(wù)的分配，文檔的整理，三維模型的制作以及簡(jiǎn)單動(dòng)畫得設(shè)計(jì)。擺富珍同學(xué)負(fù)責(zé)各個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸的確定和所有二維圖形的制作。王維同學(xué)負(fù)責(zé)各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和matlab程序編輯和運(yùn)動(dòng)圖像的生成。雖然設(shè)在計(jì)過程中我們遇到了很多困難，比如對(duì)matlab的應(yīng)用，畫圖工具軟件的操作等一系列的問題，但是通過我們小組成員的共同努力，終于完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)，得到了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)分析、力學(xué)分析結(jié)果等等，對(duì)機(jī)構(gòu)有了更加明確的認(rèn)識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)，不僅是我們

26、對(duì)機(jī)械原理課程知識(shí)的綜合運(yùn)用，同時(shí)也是對(duì)我們其他各方面知識(shí)的綜合考察。因?yàn)樗粌H要求我們能熟練地應(yīng)用matlab軟件進(jìn)行編程計(jì)算,而且還需要我們學(xué)會(huì)應(yīng)用CAD、solidworks等作圖工具進(jìn)行繪圖。通過這么長時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)機(jī)械原理有了更深一層的認(rèn)識(shí)，而且我們?cè)谶@次實(shí)踐中邊學(xué)邊用、摸索前進(jìn)，不斷的改進(jìn)完善設(shè)計(jì)，同時(shí)也清晰地認(rèn)識(shí)到只有理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，才能牢固的掌握這些知識(shí)，從而提高自身的能力。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),它主要通過發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,分析問題和解決問題等過程,是鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),也是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程. 回顧起此次對(duì)此機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，至

27、今我們?nèi)愿锌H多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在這一個(gè)多星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。通過這次的課程設(shè)計(jì)，不但知識(shí)上的有了重要收獲，精神上的豐收更加可喜。讓我們知道了學(xué)無止境的道理。也讓我們知道了團(tuán)隊(duì)的重要性，在工作過程中，需要我們團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)一致，積極思考，用團(tuán)隊(duì)的公共知識(shí)解決復(fù)雜的問題，同時(shí)也告訴我們

28、每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)雖然不是最好，但我們對(duì)我們自己充滿信心，相信在以后的生活中我們的團(tuán)隊(duì)會(huì)更加的強(qiáng)大，可以接受更大的挑戰(zhàn)、七參考書籍 機(jī)械原理（第七版） 孫桓 陳作模 葛文杰 主編 高等教育出版社互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ) 李軍 主編 華中科技大學(xué)出版社基于matlab的控制裝置計(jì)算機(jī)仿真 翟亮 主編 清華大學(xué)出版社matlab計(jì)算方法與實(shí)驗(yàn) 謝進(jìn) 李大美 主編 武漢大學(xué)出版社matlab5手冊(cè) 王艷清 孫峰 朱群雄 主編 烏普薩拉大學(xué)出版社數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)初步 肖海軍 主編 科技出版社CAD機(jī)械

29、制圖 徐文勝 主編 科學(xué)出版社八附錄附錄1：1.角位移M函數(shù)：function y=jweiyi(x)% Input parameters% x(1)=theta-1% x(2)=theta-2 guess value% x(3)=theta-3 guess value% x(4)=r1% x(5)=r2% x(6)=r3% x(7)=r4% Output parameters% y(1)=theta-2% y(2)=theta-3theta2=x(2);theta3=x(3);%epsilon=1.0E-6;%f=x(4)*cos(x(1)+x(5)*cos(theta2)-x(7)-x(6

30、)*cos(theta3); x(4)*sin(x(1)+x(5)*sin(theta2)-x(6)*sin(theta3);%while norm(f)>epsilon J=-x(5)*sin(theta2) x(6)*sin(theta3);x(5)*cos(theta2) -x(6)*cos(theta3);dth=inv(J)*(-1.0*f); theta2=theta2+dth(1); theta3=theta3+dth(2); f=x(4)*cos(x(1)+x(5)*cos(theta2)-x(7)-x(6)*cos(theta3); x(4)*sin(x(1)+x(5)

31、*sin(theta2)-x(6)*sin(theta3);norm(f);end;y(1)=theta2;y(2)=theta3;2. r1旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，2，3的M文件程序：r(1)=500;r(2)=1600;r(3)=3000;r(4)=4000;dr=pi/180;th(1)=0;th(2)=58.7516*dr;th(3)=152.8732*dr;y=jweiyi(th(1),th(2),th(3),r(1),r(2),r(3),r(4)dth=1*dr;for i=1:360y=jweiyi(th(1),th(2),th(3),r(1),r(2),r(3),r(4);t

32、h23(i,:)=th(1)/dr,th(2)/dr,th(3)/dr;th(1)=th(1)+dth;th(2)=y(1);th(3)=y(2);endfigure(1)plot(th23(:,1),th23(:,2),th23(:,1),th23(:,3),th23(:,1),th23(:,1)axis(0,360,0,360)grid ontitle('角位移線圖')xlabel('曲柄轉(zhuǎn)角th(1)')ylabel('從動(dòng)件轉(zhuǎn)角th(2),th(3)')text(300,50,'角th(2)')text(300,150,&

33、#39;角th(3)')text(200,200,'角th(1)')附錄2：3.角速度的M函數(shù)：function y=rrrvel(x)% Input parameters% x(1)=theta-1% x(2)=theta-2% x(3)=theta-3% x(4)=dtheta-1% x(5)=r1% x(6)=r2% x(7)=r3% Output parameters% y(1)=dtheta-2% y(2)=dtheta-3%A=-x(6)*sin(x(2) x(7)*sin(x(3); x(6)*cos(x(2) -x(7)*cos(x(3);B=x(5)*

34、sin(x(1);-x(5)*cos(x(1)*x(4);y=inv(A)*B;4. r1旋轉(zhuǎn)360°時(shí)2，3的M文件程序：th(1)=0;dr=pi/180;dth(1)=36*dr;dth(2)=58.7516*dr;dth(3)=152.8732*dr;dth1=1*dr;r(1)=500;r(2)=1600;r(3)=3000;r(4)=4000;for j=1:360 x=rrrvel(th(1),dth(2),dth(3),dth(1),r(1),r(2),r(3); y=jweiyi(th(1),dth(2),dth(3),r(1),r(2),r(3),r(4); dt

35、h(2)=y(1); dth(3)=y(2); th(1)=th(1)+dth1; dth23(j,:)=th(1)/dr,x(1)/dr,x(2)/dr;endfigure(2)plot(dth23(:,1),dth23(:,3)axis(0,360,-20,20)grid ontitle('角速度線圖')xlabel('曲柄旋轉(zhuǎn)角度')ylabel('從動(dòng)件角速度dth(3)(rad/s)')text(50,10,'搖桿3角速度')附錄3：5. r1旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，2，3程序M文件：r(1)=500;r(2)=160

36、0;r(3)=3000;r(4)=4000;th(1)=0;dr=pi/180;dth(2)=58.7516*dr;dth(3)=152.8732*dr;dth(1)=36*dr;dth2=1*dr;for k=1:360 x=rrrvel(th(1),dth(2),dth(3),dth(1),r(1),r(2),r(3); y=jweiyi(th(1),dth(2),dth(3),r(1),r(2),r(3),r(4); dth(2)=y(1); dth(3)=y(2); w1=x(1); w2=x(2); C=-r(2)*sin(dth(2),r(3)*sin(dth(3);r(2)*co

37、s(dth(2),-r(3)*cos(dth(3); D=-w1*r(2)*cos(dth(2),w2*r(3)*cos(dth(3);-w2*r(2)*sin(dth(2),w2*r(3)*sin(dth(3)*w1;w2+10*10*r(1)*cos(th(1);10*r(1)*sin(th(1); a=inv(C)*D; a2(k,:)=a(1); a3(k,:)=a(2); jiao(k)=th(1); th(1)=th(1)+dth2;endfigure(3)plot(jiao/dr,a3)axis(0,360,-50,30)grid ontitle('角加速度線圖'

38、)xlabel('曲柄旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角')ylabel('從動(dòng)件角加速度（rad/s2）')text(150,-40,'搖桿3的角加速度')附錄4：1.角速度M程序：a1=0:10:360; %每隔10°取一個(gè)1theta1=a1*pi/180; %轉(zhuǎn)換成弧度值d=1000; %支座間距l(xiāng)1=866; %曲柄長度l=4000; %搖桿長度theta2_1=atan(d+l1*sin(theta1)./(l1*cos(theta1); %求出1對(duì)應(yīng)的3l2=l1*cos(theta1)./cos(theta2); %求出對(duì)應(yīng)的l2for i=1:

39、37if theta2_1(i)<0 theta2(i)=theta2_1(i)+pi;else theta2(i)=theta2_1(i);endif theta1(i)=0.5*pi l2(i)=l1+d;elseif theta1(i)=1.5*pi l2(i)=d-l1;else l2(i)=l1*cos(theta1(i)./cos(theta2(i); %求出對(duì)應(yīng)的s3endend l3=l-l2; %求出l-l2長度l4=abs(l*cos(theta2); %求出搖桿端點(diǎn)距支座中心線長度omega1=0.2*pi; %曲柄角速度for i=1:37 A=cos(theta

40、2(i) -l2(i)*sin(theta2(i); sin(theta2(i) l2(i)*cos(theta2(i); B=omega1*-l1*sin(theta1(i); -l1*cos(theta1(i); X=inv(A)*B; Vl2(i)=X(1);omega2(i)=X(2) %Vl2滑塊速度；omega2搖桿角速度；V3搖桿端點(diǎn)速度endomega2 %輸出角速度值plot(a1,omega2,'b-') %設(shè)置角速度繪圖的線型顏色axis(0,360,-5,1)grid ontitle('搖桿角速度');xlabel('曲柄方位角&

41、#39;);ylabel('角速度omega2(rad/s)');附錄5：2.角加速度M程序：a1=0:10:360; %每隔10°取一個(gè)1theta1=a1*pi/180; %轉(zhuǎn)換成弧度值d=1000; %支座間距l(xiāng)1=866; %曲柄長度l=4000; %搖桿長度theta2_1=atan(d+l1*sin(theta1)./(l1*cos(theta1); %求出1對(duì)應(yīng)的3for i=1:37if theta2_1(i)<0 theta2(i)=theta2_1(i)+pi;else theta2(i)=theta2_1(i);endif theta1(i

42、)=0.5*pi l2(i)=l1+d;elseif theta1(i)=1.5*pi l2(i)=d-l1;else l2(i)=l1*cos(theta1(i)./cos(theta2(i); %求出對(duì)應(yīng)的l2endend omega1=0.2*pi; %曲柄角速度for i=1:37 A=cos(theta2(i) -l2(i)*sin(theta2(i); sin(theta2(i) l2(i)*cos(theta2(i); B=omega1*-l1*sin(theta1(i); -l1*cos(theta1(i); X=inv(A)*B; Vl2(i)=X(1);omega2(i)=

43、X(2) %Vl2滑塊速度；omega2搖桿角速度；V3搖桿端點(diǎn)速度 C=cos(theta2(i) -l2(i)*sin(theta2(i); sin(theta2(i) l2(i)*cos(theta2(i); D=-sin(theta2(i)*omega2(i) -Vl2(i)*sin(theta2(i)-l2(i)*cos(theta2(i)*omega2(i); cos(theta2(i)*omega2(i) Vl2(i)*cos(theta2(i)-l2(i)*sin(theta2(i)*omega2(i); E=omega1*-l1*cos(theta1(i)*omega1; l

44、1*sin(theta1(i)*omega1; Y=inv(C)*(D*X+E); alpha2(i)=Y(2); %搖桿角加速度endalpha2 %輸出角加速度值plot(a1,alpha2,'r-') %設(shè)置角加速度繪圖的線型顏色axis(0,360,-6,6)grid ontitle('搖桿角加速度');xlabel('曲柄方位角');ylabel('角加速度alpha2(rad/s)');附錄6：1232323158.7520 152.8700 -5.1429 -5.1429 -27.9000 8.6731 1057.2

45、490 151.6700 -6.8228 -4.5023 -24.9360 11.1380 2055.1170 150.5400 -8.4431 -3.5715 -20.8320 13.5320 3052.5800 149.7100 -9.7365 -2.4439 -16.0990 15.4020 4049.7320 149.2100 -10.6930 -1.1628 -10.9660 16.6110 5046.6630 149.0900 -11.3280 0.2166 -5.6299 17.0620 6043.4570 149.3600 -11.6760 1.6346 -0.2328 16.

46、7070 7040.1870 150.0200 -11.7790 3.0341 5.1482 15.5360 8036.9130 151.0600 -11.6800 4.3641 10.5010 13.5700 9033.6860 152.4500 -11.4140 5.5814 15.8730 10.8390 10030.5480 154.1700 -11.0020 6.6497 21.3630 7.3740 11027.5380 156.1600 -10.4500 7.5361 27.1150 3.1954 12024.6970 158.3700 -9.7368 8.2063 33.308

47、0 -1.6949 13022.0770 160.7300 -8.8108 8.6174 40.1350 -7.3049 14019.7500 163.1700 -7.5731 8.7084 47.7370 -13.6220 15017.8280 165.5700 -5.8645 8.3909 56.0290 -20.5180 16016.4740 167.8200 -3.4762 7.5544 64.3230 -27.5490 17015.9090 169.7500 -0.2538 6.1210 70.8220 -33.6850 18016.3530 171.2000 3.6451 4.1834 72.7990 -37.4050 19017.9050 172.0700 7.5824 2.0940 68.5690 -37.7