平面连杆机构运动及动力分析

毕业设计报告(论文)报告(论文)题目：平面连杆机构运动及动力分析作者所在系部： 机械工程系 作者所在专业： 机械设计制造及其自动化 作者所在班级： B07115 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 20074011543 指导教师姓名： 北华航天工业学院毕业论文2完 成 时 间 ： 2011 年 6 月 北华航天工业学院教务处北华航天工业学院毕业论文摘 要平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构。平面连杆机构全部采用低副连接，因而结 构简单易于制造，结实耐用，不易磨损，适于高速重载；运动低副具有良好的匣形结构，无需保养，适于极度污染或腐蚀而易出现问题的机器中；平面连杆机构能够实现多种多样复杂的运动规律，而且结构的复杂性不一定随所需完成的运动规律性的复杂程度而增加；平面连杆机构还具有一个独特的优点，就是可调性，即通过改变机构中各杆件长度，从而方便地改变了原机构的运动规律和性能。连杆机构由于结构上的特点在各种机械行业中被广泛的采用。通过对连杆机构的设计，可以实现不同的运动规律，满足预定的位置要求和满足预定的轨迹要求。机构运动及动力分析的目的是分析各个构件的位移、 、角加速度以及受力，分析构件上某点的位置、轨迹、速度和加速度等。这种方法能给出各运动参数与机构尺寸间的解析关系及写出机构某些点的轨迹方程式，能帮助我们合理地选择机构的尺寸，从而对某一机构作深入的系统研究。平面连杆机构运动及动力分析，就是以连杆机构作为研究对象，对其各个运动件之间的关系公式进行推导，应用现代设计理论方法和有关专业知识进行系统深入地分析和研究，探索掌握其运动规律，讨论重要参数间的关系。关键词：平面连杆机构 运动性能仿真 运动规律 北华航天工业学院毕业论文IAbstractPlanar linkage mechanisms are used widely. Planar linkage mechanisms take the use of lower pair connection, so its structure is easy to manufacture, durable and resistant, especially suitable for high-speed and heavy-duty; lower pair sports has a good box-shaped structure, without maintenance, which is fit for machines working in extreme contamination or often coming with problems because of corrosion; planar linkage mechanism not only can achieve a variety of complex movement, but also the more complex movement doesnt go with more complex structure; what gives linkage a unique advantage is that the motive rules and performance of the original mechanism will change with the length of the bar. As a result, linkage mechanisms are widely used in mechanical industries. By changing the design of linkage mechanisms, it can achieve different motive rules in order to move as the intended location and trajectory.The analysis of mechanisms motion and power is aimed at each linkage mechanisms location, speed, angle acceleration and power, even those of some point of linkage mechanisms. This method can give the motion parameters and body size between the analytic relationship and trajectory equations of some point in the bar, which can help us choose a reasonable choice of mechanisms size, and thus to have further study about the system of some mechanisms.The research of simulation of planar linkage mechanisms is to infer relative formers about every motive bar by studying the linkage mechanisms. Going further study and analyze, by applying modern design theory method and relevant professional knowledge is to obtain motive rules of it, discuss the relationship of important parameters.Key Words: Planar Linkage Mechanisms Kinematical Performance Simulation Computer Aided Design北华航天工业学院毕业论文II北华航天工业学院毕业论文III目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 本课题的选题背景 .11.2 目前国内外研究概况 .11.3 连杆机构 .31.3.1 连杆机构的概念及特点 .31.3.2 连杆机构的地位和作用 .41.3.3 连杆机构的发展及现状 .41.4 连杆机构的运动及动力分析 .51.4.1 运动及动力分析需完成的工作 .51.4.2 平面连杆机构的运动及动力分析 .51.5 本课题的研究内容 .61.5.1 课题的提出 .61.5.2 研究目标和研究内容 .61.5.3 拟解决的关键问题 .71.6 本章小节 .7第 2 章 连杆机构运动规律 .82.1 研究连杆机构运动规律的目的 .82.2 运动参数公式的推导 .8北华航天工业学院毕业论文IV2.2.1 位置公式的推导 .82.2.2 速度公式的推导 .102.2.3 加速度公式的推导 .102.3 运动关系的分析 .122.3.1 位置关系曲线 .122.3.2 角速度关系曲线 .142.3.3 角加速度关系曲线 .162.4 运动结果分析 .182.5 本章小结 .19第 3 章 连杆机构动力分析 .203.1 研究连杆机构动力规律的目的 .203.2 动力参数公式的推导 .203.2.1 运动副中反力的推导 .203.2.2 曲柄上平衡力矩的推导 .223.3 动力关系的分析 .223.3.1 运动副中反力曲线 .233.3.2 曲柄平衡力矩关系曲线 .312.4 动力结果分析 .323.5 本章小结 .33第 4 章 总结 .344.1 总结 .344.2 展望 .34北华航天工业学院毕业论文V致 谢 .35参考文献 .36北华航天工业学院毕业论文VI北华航天工业学院毕业论文0第 1 章 绪论1.1 本课题的选题背景平面连杆机构是由若干刚性构件用低副联接而成的平面机构，故又称平面低副机构。平面连杆机构构件运动形式多样，可以实现转动、摆动、移动和平面复杂运动，从而实现已知运动规律和已知轨迹。它的优点是运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小；制造方便，易获得较高的精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需用弹簧等力封闭来保持接触；连杆机构还能起增力或扩大行程的作用，若接长连杆，则能控制较远距离的某些动作 1。所以，平面连杆机构广泛地应用于各种机械、仪表和机电一体化产品中。但是它还存在着许多缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或复杂时，需要的构件数和运动副数往往较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中作平面复杂运动和作往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故机构常用于速度较低的场合 2。以四杆机构为代表的平面连杆机构在工程机械中应用非常广泛，其优势是能够实现设计者所期望的多种运动规律和运动轨迹的要求，而且结构简单，容易制造，工作可靠。但欲使某简单机构实现复杂的运动要求时，该机构的设计过程通常也是十分艰难的 3。随着生产的发展，机构的载荷与速度不断提高，对平面连杆机构设计的要求也越来越高。因此，如何设计可满足各种工程要求的平面连杆机构，一直是该领域的重要课题。近年来，随着新技术的发展以及一些新兴学科的出现，许多专家在原有的机构分析方法上，综合这些新的知识，将一些新的思想融入机构的研究中，而无论是传统还是新提出的研究方法，一个共同的特点就是完成一次计算的工作量较大，因此，计算机辅助设计方法的