平面连杆机构最佳传动角设计与机构运动仿真开题报告

1、毕业（设计）论文开题报告系 别 机电工程系 专 业 飞行器制造工程 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 报告日期 2 毕业（设计）论文开题报告表论文题目 平面连杆机构最佳传动角设计与机构运动仿真学生姓名王润泽学 号114657指导教师靳淇超题目来源（划）科研生产 实验室专题研究论文类型（划）设计论文其 他 一 选题意义及背景连杆机构是由若干构件通过低副连接而成的。若各构件均在相互平行的平面内运动，就称为平面连杆机构。由于它能够实现多种运动形式的转换，满足多方面的要求，它是一种应用极为广泛的机构，在各行各业的机械设备中，以及在人们日常生活所用的许多器械中也处处可见4。近年来，随着连杆机构设计方法

2、的发展，电子计算机的普及应用以及有关设计软件的开发，连杆机构的设计速度和设计精度有了较大的提高，而且在满足运动学要求的同时，还可考虑到动力学特性。尤其是微电子技术及自动控制技术的引入，多自由度连杆机构的采用，使连杆机构的结构和设计大为简化，使用范围更为广泛1。所谓机构的运动分析,就是对机构的位移、速度、加速度进行分析.在已知原动件的运动规律的条件下,分析机构中其余构件上各点的位移、轨迹、速度和加速度,以及这些构件的角位移、角速度和角加速度.为此,介绍了如何利用UG软件来实现连杆机构运动仿真和分析的方法及步骤.以平面六杆机构为例,在UG/Motion模块中,用动画来表现机构的运动过程,用图表和电

3、子表格来反映运动仿真的结果,得到精确机构运动数据,为机构的优化设计提供参考依据15.机构运动仿真分析，可以实现机械工程中非常复杂、精确的机构运动分析，在实际制造前利用零件的三维数字模型进行机构运动仿真已成为现代CAD工程中的一个重要方向及课题。机构仿真分析所解决的问题有以下几点：位移、速度、加速度、力，解决零件间干涉、作用力、反作用力等问题。一般说，工程师首先将零件的三维模型建好，其次确定运动零件，并确定各运动零件之间的约束关系，最后利用特定分析软件进行机构分析，如ADAMS、ANSYS等。其中的关键环节为建立零件间约束关系及载荷定义，并求解6。 UG软件是美国EDS公司推出的大型C

4、AD/CAE/CAM软件，它的运动分析模（UGScenario）是一个模拟仿真分析的设计工具，它是ADAMS软件的一个子集。它既能进行运动学（Kinematic）分析，又能进行动力学（Dynamic）分析。典型步骤如下：首先将要分析的装配图存入一个Scenario文件，确定分析所需构件（LINKS），再建立构件之间的运动（JOINTS），然后定义整个机构承受的载荷（FORCES），进行机构运动仿真，从中得出所分析的运动副处的位移、速度、加速度及力的数值及特性曲线，为下一步做有限元分析或作强度分析、结构设计、优化设计打下了基础14。 近些年来 CAD软件在机械行业中获得广泛应用，计算机

5、辅助绘图、各种大型的工程计算软件以及模拟仿真软件的出现，大大缩短了设计周期，保证分析结果的正确性，生动形象的模拟运动过程，能够完成复杂机构的设计与分析。无论是传统设计还是计算机辅助设计都没有明确体现出对平面四杆机构传动性能的要求。随着现代工业的迅猛发展，如何能将具有最佳传动角的平面四杆机构的设计变得更简单、直接和高效就显得势在必行。2、 基本内容及重点研究内容框架图建立连杆机构模型建立连杆机构的运动仿真模型平面连杆机构运动仿真的基础分析平面连杆机构的最佳传动角设计最佳传角设计与运动仿真系统的总体结构通过UG/Modeling/Assemblies模块建立连杆机构的模型，再利用UG/Motion

6、模块建立连杆机构的运动仿真模型,通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析，动态地观察连杆机构的运动状况，验证该运动机构设计的合理性，并且各个构件的位移、速度、加速度和力的变化情况可以以图表的形式输出，同时可以方便地修改仿真模型的参数，实现驱动实体模型的更新，达到优化设计最佳传动角的目的。其中，运动分析模块（Scenario For Motion）是CAE应用软件，用于建立运动机构模型，分析其运动规律。运动分析模块自动复制主模型的装配文件，并建立一系列不同的运动分析方案。每个运动分析方案均可独立修改，而不影响装配主模型，以反映优化设计的结果。因为，运动分析模块可以进行机构的干涉分析，跟踪

7、零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度 、作用力、反作用力和力矩等。运动分析模块的分析结果可以用来指导修改零件的结构设计或调整零件的材料。重点在于UG运动仿真和分析的核心是MDI公司的ADAMS解算器。运动的分析处理分为三个阶段进行：（1） 前处理阶段。创建分析方案（创建连杆、运动副和定义运动驱动），通过分析方案得到的信息生成内部的ADAMS输入数据文件，再传送到ADAMS解算器。（2） 求解阶段。ADAMS解算器处理输入数据，并生成内部的ADAMS输出数据文件，再传送到运动分析模块中。（3） 后处理阶段。运动分析模块解释ADAMS的输出数据文件，并转化成动画、图表及报表文件。第一章 绪

8、论1.1选题的依据及意义1.2目前平面连杆机构国内外的研究及发展概况1.3本课题的主要内容及总体框架1.4本章小结第二章 基于UG环境下的机械结构设计2.1 UG设计基础环境2.2 平面连杆机械结构的设计2.3 各零件工程图纸2.4 本章小结第三章 基于UG软件的最佳传动角设计分析3.1 最佳传动角的基础概述3.2 平面连杆机构的最佳传动角设计方法3.3 举例说明最佳传动角的设计方法及分析3.4本章小结第四章 平面连杆机构运动仿真的基础分析4.1 实例分析平面连杆机构运动仿真4.2 曲柄摇杆机构的基础分析4.3 曲柄滑块机构的基础分析4.4 本章小结第5章 总结与展望致 谢参考文献3、 研究方

9、案及目标（1）熟悉掌握一款仿真分析软件，模态分析软件。（2）了解熟悉齿轮连杆机构的构成与合理结构等方面的内容，分析连杆机构的处理方案。（3）在分析研究其合理功能原理的基础上拟定设计方案，对相关机构及构成作设计，并进行计算机三维造型设计及运动仿真。（4）撰写和完成毕业设计论文（按规范格式）。四、存在的问题及拟采取的解决措施存在的问题: 1，研究课题的陌生，面对问题无从下手 2，平面连杆机构传动角设计方案及总体机构的设计3，主要零件的建模4，平面连杆机构的运动仿真制作解决措施：1. 经过查阅资料并跟老师请教得到了解决2，用UG建立主要模型3，利用UG完成平面连杆机构的运动仿真制作五、进度安排1.

10、按要求借阅相关资料，并进行外语文献翻译； 第 1-2 周2. 提出设计方案，计算所需要的主要技术参数； 第 3-4 周3. 绘制装配草图，设计计算主要零件及相互配合尺寸； 第 5-6 周4. 主要的零件建模、装配、仿真，根据需要补充相关计算； 第 7-10 周5. 撰写说明书（论文）。 第 11-14 周六、参考文献和书目1 曹惟庆，平面连杆机构分析与综合，北京：科学出版社，19892 褚金奎，平面复铰机构的类型综合及结构分析，陕西机械学院硕士论文，19893 吕传毅, 齿轮一连杆机构运动分析广义型转化法的基本理论，机械科学与技术，1995，64 李育锡，机械设计基础，北京：高等教育出版社，2

11、0075 吕传毅, 曹惟庆，齿轮连杆机构研究进展，中国机械工程，199656 师忠秀 , 綦明正 , 程强 . 平面连杆机构的杆组法运动分析及仿真 J. 青岛大学学报 ( 工程技术版 ) ,2003,(04),4243.7 袁耀明，在可视化软件的支持下，实现结构计算的视算一体化，工程设计CAD及自动化，19968 蔡青、 童劲松等，CADCAM系统的可视化技术，机电一体化，199659 蔡青、 高光焘，CADCAM系统的可视化、集成化、智能化、网络化，西安：西北工业大学出版社，J99610 杨廷力，机械系统基本理论结构学、运动学、动力学，机械：I业出版社，199611 饶建华，平面连杆机构结构

12、辩别及运动分析的计算机自动生成，陕西机械学院硕士学位论文，199312 华大年、 华志宏、 吕静平，连杆机构设计，上海科学技术出版社，199513 梁崇高、 阮平生，连杆机构的训算机辅助设计，机械工业出版社，198614 郭晓宁, 平面连杆机构自动分析的可视化仿真 D.西安理工大学 , 2000 .15 王允地， 王良文，平面连杆机构运动分析方法的新探讨 J. 陕西科技大学学报 ,2005,23(3),97101.16 郭晓宁, 褚金奎, 杨先海.基于 SolidWorks 的平面连杆机构实体运动分析 J. 西安理工大学学报 ,2001,17(4),392395.17 McCormick B

13、H. DeFanti T A. Brown M D, Visualization in ScientificComputing, ComputerGraphics, 1987, 21(6),153.18 Unruh V, Kishnaswami P. A Computer -Aided Design Technique for Semi-Automated InfinitePoint Coupler Curve Synthesis of Four -Bar Linkages. Journal of MechanicalDesign ,1995,(117)143149.19 Maragos P.

14、 Pattern Spectrum and Multiscale Shape Representation. IEEE PAMI,1989,11(7):701716.20 JOHN R M cGARVA. Rapid search and selection of path generating mechanisms from a library.烟台大学硕士学位论文 56 Mechanical Theory,l994, 292(2),223235.21 D.A.Smith, M.A.Chace, A.C.Rubens. The Automatic Generation of a Mathem

15、atical model forMachinery Systems. ASME ,1972,Paper 7231.22 H. Nolle. Linkage Coupler Curve Synthesis:A History Review-Developments up to 1875.Mechanism and Machine Theory. 1974,9(2),147168.23 H. Funabashi-A Study on Completely Computer-Assisted Kinematic Analysis of Planar LinkMechanisms. Mechanism

16、 and Machine Theory,1986,21(6).24 G.R.Pennock, D. J. Kassner. Kinematic Analysis of a Planar Eight-Bar Linkage:Application to aPlatform-Type Robot. Journal ofMechanical Design,l992, 114(3):8795.25 C. Innocenti. Position Analysis in Analytical Form of the 7-link Assur KinematicChain Featuring One Ter

17、nary Link Connected to Ternary Links Only.Mechanism and MachineTheory.,1997, 32(4).26 C.W.Wampler. Solving the Kinematics of Planar Mechanisms. Journal of Mechanical Design.1999, 121(9).27 曲辉 , 毛军 , 席本强 . 平面连杆机构急回特性讨论 J. 辽宁工程技术大学学报 ,2005,24,206208.28 鲁春发 . 平面连杆机构运动线图的绘制方法 J. 十堰职业学院学报 ,2005,18(4),7879.29 罗家莉 . 曲柄摇杆机构的计算机辅助设计 J. 机械设计与制