平面六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真開題報(bào)告

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p>　　題目 平面六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105107</p><p>　　學(xué) 生 姓 名 季壯壯</p><p>　

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

3、柱面和平面，制造簡(jiǎn)便，易于獲得較高的制造精度。因此，平面連桿機(jī)構(gòu)在各種機(jī)械和儀器中獲得廣泛應(yīng)用。連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是：低副中存在間隙，數(shù)目較多的低副會(huì)引起運(yùn)動(dòng)累積誤差；而且它的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，不易精確地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地運(yùn)動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　機(jī)構(gòu)的從動(dòng)系統(tǒng)一般還可以進(jìn)一步分解成若干個(gè)不可再分的自由度為零的構(gòu)件組合，這種組合稱為基本桿組，簡(jiǎn)稱為桿組。</p><p>　　平面連桿機(jī)構(gòu)分析包連桿的

4、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力性能分析。平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是不考慮引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的外力的影響，而僅從幾何角度出發(fā)，根據(jù)已知的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（通常假設(shè)為作勻速運(yùn)動(dòng)），確定機(jī)構(gòu)其它構(gòu)件上各點(diǎn)的位移（軌跡）、速度和加速度，或構(gòu)件的角位移，角速度和角加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。許多機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和運(yùn)動(dòng)參數(shù)直接關(guān)系到機(jī)械工藝動(dòng)作的質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)參數(shù)又是機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析的依據(jù)，所以機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析是機(jī)械設(shè)計(jì)過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。而平面連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能分析的目的是：第一，確定

5、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副中的約束反力。因?yàn)檫@些力的大小和性質(zhì)決定各零件的強(qiáng)度以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的摩擦磨損和機(jī)械效率。第二，確定機(jī)械上應(yīng)加的平衡力，以保證原動(dòng)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。這對(duì)確定機(jī)器工作時(shí)所需要的最驅(qū)動(dòng)功率或所能承受的最大生產(chǎn)載荷都是必不可少的。而且無論是分析研究現(xiàn)有機(jī)械的工作性能，還是優(yōu)化綜合新機(jī)械，平面連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能分析都是十分重要的。</p><p>　　二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)：</p>&l

6、t;p>　　在各種機(jī)構(gòu)型式中，連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)表現(xiàn)為具有多種多樣的結(jié)構(gòu)和多種多樣的特性。僅就平面連桿機(jī)構(gòu)而言，即使其連桿件數(shù)被限制在很少的情況下，大量的各種可能的結(jié)構(gòu)型式在今天仍難以估計(jì)。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(jī)械系統(tǒng)。 在古代和中世紀(jì)許多實(shí)際應(yīng)用方面的發(fā)明中就有連桿機(jī)構(gòu)，例如我國(guó)東漢時(shí)期張衡發(fā)明的地震儀、列奧納多?達(dá)?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(yīng)用了平面連桿機(jī)構(gòu)。在近

7、代，隨著工業(yè)越來越高度自動(dòng)化，在大量的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，許許多多的連桿機(jī)構(gòu)得到了應(yīng)用。特別是機(jī)器人學(xué)成為目前一個(gè)前沿學(xué)科，連桿機(jī)構(gòu)又有了新的應(yīng)用，例如日本等國(guó)家開發(fā)的類人型機(jī)器人等。在仿生學(xué)上，連桿機(jī)構(gòu)巧妙地實(shí)現(xiàn)了人類關(guān)節(jié)的功能，例如國(guó)外研制的六桿假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。 當(dāng)今，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度越來越高，連桿機(jī)構(gòu)以及它與其它類型的機(jī)構(gòu)組成的組合機(jī)構(gòu)將得到更加廣泛的應(yīng)用，特別是形狀豐富多樣的連桿曲線將應(yīng)用在更多的場(chǎng)合。</p>&l

8、t;p>　　連桿機(jī)構(gòu)分析包括結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析兩部分。前者研究機(jī)構(gòu)的組成并判定其運(yùn)動(dòng)可能性和確定性；后者考察機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中位移、速度和加速度的變化規(guī)律，從而確定其運(yùn)動(dòng)特性。掌握機(jī)構(gòu)分析的方法對(duì)于如何合理使用機(jī)器、驗(yàn)證機(jī)械設(shè)計(jì)是否完善等是必不可少的，所以機(jī)構(gòu)分析也是機(jī)構(gòu)綜合的基礎(chǔ)。但是綜合有時(shí)不存在唯一解，因而機(jī)構(gòu)分析和綜合往往是不可逆的。 </p><p>　　平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(diǎn)是直接用機(jī)構(gòu)已知參數(shù)和應(yīng)求的未知量建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，從而獲得精確的計(jì)算結(jié)果。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，解析法的應(yīng)用更加廣泛。</p><p>　　按照解析法所用的數(shù)學(xué)工具的不同分為：</p><p>　　一，復(fù)數(shù)矢量法:針對(duì)不同機(jī)構(gòu)建立適合該種機(jī)構(gòu)的具體數(shù)模。此種方法編程簡(jiǎn)單，但通用性差。二，矩陣法:把機(jī)構(gòu)視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)系，對(duì)各運(yùn)動(dòng)副以桿

10、長(zhǎng)為約束建立非線性方程組，進(jìn)行位置求解，而后再求解速度和加速度。該法通用性強(qiáng)，但程序大。三，矢量方程法:根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理，機(jī)構(gòu)由I級(jí)機(jī)構(gòu)與基本桿組組成，當(dāng)給定I級(jí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，機(jī)構(gòu)中各基本組的運(yùn)動(dòng)是確定的、可解的。因此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析可以從I級(jí)機(jī)構(gòu)開始，通過逐次求解各基本桿組來完成。這樣把I級(jí)機(jī)構(gòu)和各桿組看成各自獨(dú)立的單元、分別建立運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)模，然后再編成通用子程序。對(duì)其各運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行求解。當(dāng)對(duì)具體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，可以通過調(diào)用原動(dòng)

11、件和機(jī)構(gòu)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，這種方法稱桿組法。</p><p>　　解析法將機(jī)構(gòu)問題抽象為數(shù)學(xué)問題，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系用數(shù)學(xué)解析式來描述，便于推理和對(duì)機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)過程中任意位置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能進(jìn)行深入分析，分析精度也較高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展，不僅解析法運(yùn)算冗繁的困難得以解決，而且采用電算解析法體現(xiàn)出運(yùn)算速度快，計(jì)算精度高

12、的顯著優(yōu)勢(shì)，因此解析法目前正在得以廣泛運(yùn)用。</p><p>　　三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：</p><p>　　用解析法進(jìn)行平面四桿及六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能分析，分析平面六桿機(jī)構(gòu)的受力并用軟件編程實(shí)現(xiàn)平面六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力仿真。</p><p>　　[1]具體內(nèi)容如下：</p><p>　　1：平面連桿機(jī)構(gòu)連桿點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)</p&g

13、t;<p>　　2：六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　3：六桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能分析</p><p>　　4：運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件編制</p><p><b>　　[2]實(shí)驗(yàn)方案：</b></p><p>　　平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法。這里采用解析法進(jìn)行分析。</p><

14、;p>　　四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度</p><p>　　平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是從幾何角度出發(fā)，根據(jù)已知的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定機(jī)構(gòu)其它構(gòu)件上各點(diǎn)的位移（軌跡）、速度和加速度，或構(gòu)件的角位移，角速度和角加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以及確定各構(gòu)件相連接的運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生的構(gòu)件之間相互作用的約束反力。工作進(jìn)度如下：</p><p>　　1、擬寫開題報(bào)告、外文翻譯

15、 ～3.11</p><p>　　2、平面連桿機(jī)構(gòu)連桿點(diǎn)的軌跡坐標(biāo) ～4.02</p><p>　　3、四桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能分析 ～4.26</p><p>　　4、六桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能分析

16、 ～5.10</p><p>　　5、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件編制 ～5.25</p><p>　　6、畢業(yè)論文整理及答辯準(zhǔn)備 ～6.03</p><p&

17、gt;<b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、孫桓，陳作模主編.機(jī)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(jī)械原理電算程序設(shè)計(jì)，中國(guó)展望出版社，1986年</p><p>　　3、陸鳳儀等主編，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，1993年</p><p&

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