机械设计综合实验

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1、《机械设计综合实验》实验报告姓名：刘利华班级：机工092学号：09405700128实验题目：凸轮滑块机构设计及仿真优化分析一、实验目的1、树立正确设计思想和工程意识，培养独立分析、解决问题的能力；2、培养机构综合运用能力，进行工程设计的基本技能训练；3、加深学生对平面机构的组成原理、结构组成的认识，了解平面机构组成及运动特点；4、培养学生的设计能力、创新能力、分析能力和实践动手能力。二、实验设备与用具1、机械方案创意设计模拟实施实验仪；2、ZNH-B平面机构创意组合分析测试实验台；3、计算机（内装三维CAD软件与工程应用软件如MATLAB）4、钢板尺、量角器、游标卡尺、扳手、钳子、螺丝刀等。

2、三、实验内容1、工作进度安排在机构设计试验台上动手进行机械搭接，；机构搭接完成后，先手动后电动，使机构运动，初步验证自己的设计思想，找出与设计目标之间的差距或问题所在；运用机械原理知识，绘制机构运动简图，做机构分析，如自由度计算、杆组拆分等。运用PRO/E，建立机构三维模型；通过ADAMS对机构进行动力学仿真，根据仿真结果与实物机构作对比验证；取执行构件的某一运动特性参数作为优化对象，运用优化设计相关理论，借助工程应用软件（MATLAB），进行优化设计。2、设计要求已知：凸轮的转速为30（rad/s），各构件的尺寸、质心位置和质量；滑块4的导路位于与凸轮旋转中心在同一水平线的机架上，要求：（1

3、）建立凸轮滑块机构的参数化仿真模型；（2）对机构进行动力学仿真分析；（3）以连杆长度为设计变量（DV_1）,以滑块质心点的速度为目标函数建立数学模型，对机构进行优化设计。四、实验结果1、机构原理分析凸轮滑块机构是一种应用十分广泛的典型机构，如下图所示。该机构工作时，曲柄为原动件，匀速转动，滑块4为执行构件，做往复直线运动。滑块4从左向右运动时称为工作行程，此时要求速度较低并且均匀；滑块4从右向左运动时称为空回行程，此时要求速度较高，以提高工作效率。为此，该机构应具有急回特性。2、实验参数名称基圆半径偏心距凸轮转速从动件行程从动件尺寸连杆尺寸滑块尺寸数值100mm20mm30rad/s100mm

4、200mm400--700mm长：200mm宽：100mm高：100mm3、凸轮滑块机构的建模(1)利用ADAMS/View中的“反转法”原理来设计凸轮的轮廓实体，得到凸轮传动机构。(2)根据实验参数设计出连杆和滑块实体结构。(3)凸轮与地面之间、从动件与连杆之间、连杆与滑块之间用转动副连接；从动件与地面之间、滑块与地面之间用移动副连接；凸轮与从动件之间用凸轮副连接。（凸轮滑块机构立体正视图）(凸轮滑块机构立体轴侧图)4、凸轮滑块机构的动力学仿真分析滑块4质心点的位移、速度和加速度曲线。（滑块质心位移与时间的关系曲线）（滑块质心速度与时间的关系曲线）（滑块质心加速度与时间的关系曲线）（三者合成

5、关系图）5，凸轮滑块机构的优化设计（1）、滑块质心速度在各分析次数下的变化（2）、滑块质心最大速度对应的设计变量DV_1的变化（3）、滑块质心速度的变化（4）、机构优化结果