平面六桿機構的運動仿真開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　題目 平面六桿機構的運動分析</p><p>　　專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化</p><p>　　班 級 學 號 078105107</p><p>　　學 生 姓 名 季壯壯</p><p>　

2、　指 導 教 師 許瑛</p><p>　　填 表 日 期 2011 年 3 月 10 日</p><p>　　一、選題的依據及意義：</p><p>　　平面連桿機構是許多構建用低副（轉動副和移動副）連接組成的平面機構。</p><p>　　低副是面接觸，耐磨損；加上轉動副和移動副的接觸表面是圓

3、柱面和平面，制造簡便，易于獲得較高的制造精度。因此，平面連桿機構在各種機械和儀器中獲得廣泛應用。連桿機構的缺點是：低副中存在間隙，數目較多的低副會引起運動累積誤差；而且它的設計比較復雜，不易精確地實現復雜地運動規(guī)律。</p><p>　　機構的從動系統(tǒng)一般還可以進一步分解成若干個不可再分的自由度為零的構件組合，這種組合稱為基本桿組，簡稱為桿組。</p><p>　　平面連桿機構分析包連桿的

4、運動分析和動力性能分析。平面連桿機構運動分析是不考慮引起機構運動的外力的影響，而僅從幾何角度出發(fā)，根據已知的原動件的運動規(guī)律（通常假設為作勻速運動），確定機構其它構件上各點的位移（軌跡）、速度和加速度，或構件的角位移，角速度和角加速度等運動參數。許多機械的運動學特性和運動參數直接關系到機械工藝動作的質量，運動參數又是機械動力學分析的依據，所以機構的運動分析是機械設計過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。而平面連桿機構動力性能分析的目的是：第一，確定

5、機構運動副中的約束反力。因為這些力的大小和性質決定各零件的強度以及機構運動副的摩擦磨損和機械效率。第二，確定機械上應加的平衡力，以保證原動件按給定運動規(guī)律運動。這對確定機器工作時所需要的最驅動功率或所能承受的最大生產載荷都是必不可少的。而且無論是分析研究現有機械的工作性能，還是優(yōu)化綜合新機械，平面連桿機構動力性能分析都是十分重要的。</p><p>　　二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢：</p>&l

6、t;p>　　在各種機構型式中，連桿機構的特點表現為具有多種多樣的結構和多種多樣的特性。僅就平面連桿機構而言，即使其連桿件數被限制在很少的情況下，大量的各種可能的結構型式在今天仍難以估計。它們的特性在每一方面是多種多樣的，以致只能將其視為最一般形式的機械系統(tǒng)。 在古代和中世紀許多實際應用方面的發(fā)明中就有連桿機構，例如我國東漢時期張衡發(fā)明的地震儀、列奧納多?達?芬奇所描述的橢圓車削裝置等，在這些發(fā)明中，都巧妙地應用了平面連桿機構。在近

7、代，隨著工業(yè)越來越高度自動化，在大量的自動化生產線上，許許多多的連桿機構得到了應用。特別是機器人學成為目前一個前沿學科，連桿機構又有了新的應用，例如日本等國家開發(fā)的類人型機器人等。在仿生學上，連桿機構巧妙地實現了人類關節(jié)的功能，例如國外研制的六桿假肢膝關節(jié)機構。 當今，工業(yè)生產自動化程度越來越高，連桿機構以及它與其它類型的機構組成的組合機構將得到更加廣泛的應用，特別是形狀豐富多樣的連桿曲線將應用在更多的場合。</p>&l

8、t;p>　　連桿機構分析包括結構分析和運動分析兩部分。前者研究機構的組成并判定其運動可能性和確定性；后者考察機構在運動中位移、速度和加速度的變化規(guī)律，從而確定其運動特性。掌握機構分析的方法對于如何合理使用機器、驗證機械設計是否完善等是必不可少的，所以機構分析也是機構綜合的基礎。但是綜合有時不存在唯一解，因而機構分析和綜合往往是不可逆的。 </p><p>　　平面連桿機構運動分析的方法有圖解法和解析法。圖解

9、法概念清晰、形象直觀，但作圖煩瑣、精度較低。解析法的特點是直接用機構已知參數和應求的未知量建立的數學模型進行求解，從而獲得精確的計算結果。隨著計算機的發(fā)展，解析法的應用更加廣泛。</p><p>　　按照解析法所用的數學工具的不同分為：</p><p>　　一，復數矢量法:針對不同機構建立適合該種機構的具體數模。此種方法編程簡單，但通用性差。二，矩陣法:把機構視為一個質點系，對各運動副以桿

10、長為約束建立非線性方程組，進行位置求解，而后再求解速度和加速度。該法通用性強，但程序大。三，矢量方程法:根據機構組成原理，機構由I級機構與基本桿組組成，當給定I級機構運動規(guī)律后，機構中各基本組的運動是確定的、可解的。因此機構的運動分析可以從I級機構開始，通過逐次求解各基本桿組來完成。這樣把I級機構和各桿組看成各自獨立的單元、分別建立運動分析的數模，然后再編成通用子程序。對其各運動參數進行求解。當對具體機構進行運動分析時，可以通過調用原動

11、件和機構中所需的基本桿組的通用子程序來解決。這樣，可快速求解出各桿件及其各點的運動參數，這種方法稱桿組法。</p><p>　　解析法將機構問題抽象為數學問題，將機構運動參數和結構參數之間的關系用數學解析式來描述，便于推理和對機構在整個運動循環(huán)過程中任意位置的運動和動力性能進行深入分析，分析精度也較高。隨著計算機技術和數值方法的發(fā)展，不僅解析法運算冗繁的困難得以解決，而且采用電算解析法體現出運算速度快，計算精度高

12、的顯著優(yōu)勢，因此解析法目前正在得以廣泛運用。</p><p>　　三、研究內容及實驗方案：</p><p>　　用解析法進行平面四桿及六桿機構的運動和動力性能分析，分析平面六桿機構的受力并用軟件編程實現平面六桿機構的運動和動力仿真。</p><p>　　[1]具體內容如下：</p><p>　　1：平面連桿機構連桿點的軌跡坐標</p&g

13、t;<p>　　2：六桿機構的運動分析</p><p>　　3：六桿機構的動力性能分析</p><p>　　4：運動學仿真軟件編制</p><p><b>　　[2]實驗方案：</b></p><p>　　平面連桿機構運動分析的方法主要有圖解法和解析法。這里采用解析法進行分析。</p><

14、;p>　　四、目標、主要特色及工作進度</p><p>　　平面連桿機構運動分析是從幾何角度出發(fā)，根據已知的原動件的運動規(guī)律確定機構其它構件上各點的位移（軌跡）、速度和加速度，或構件的角位移，角速度和角加速度等運動參數，以及確定各構件相連接的運動副產生的構件之間相互作用的約束反力。工作進度如下：</p><p>　　1、擬寫開題報告、外文翻譯

15、 ～3.11</p><p>　　2、平面連桿機構連桿點的軌跡坐標 ～4.02</p><p>　　3、四桿機構的動力性能分析 ～4.26</p><p>　　4、六桿機構的動力性能分析

16、 ～5.10</p><p>　　5、運動學仿真軟件編制 ～5.25</p><p>　　6、畢業(yè)論文整理及答辯準備 ～6.03</p><p&

17、gt;<b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　1、孫桓，陳作模主編.機械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.12；</p><p>　　2、楊蘭生等主編，機械原理電算程序設計，中國展望出版社，1986年</p><p>　　3、陸鳳儀等主編，機械原理課程設計，機械工業(yè)出版社，1993年</p><p&

18、gt;　　4、王保民等主編，機械原理課程設計手冊，重慶大學出版社，1998年</p><p>　　5、濮良貴等主編，機械設計，高等教育出版社，2001年</p><p>　　6、孫恒等主編，機械原理，高等教育出版社，2001年</p><p>　　7、 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室主編.理論力學.北京：高等教育出版社，2002；</p><p&g