基于matlab的曲柄摇杆机构的运动性能分析开题报告

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1、基于matlab/simulink的曲柄摇杆机构的运动性能分析学生：龚昌富指导教师：何恩义三峡大学机械与动力学院1课题来源随着经济的迅猛发展，我国制造业有了显著的发展，无论制造业总量还是制造业技术水平都有很大的提高。机械制造业从产品研发、技术装备和加工能力等方面都取得了很大的进步。曲柄摇杆机构，作为机器中不可或缺的一部分也进入了一个崭新的高质快速发展时期。曲柄摇杆，作为机器中不可或缺的一部分，是现代机械广泛应用的部件之一。曲柄摇杆机构是通过连杆将原动机的运动特性传递给输出机构的。具有运动副单位面积所受压力较小，便于轮滑且制造方便等优点。在很多情况下，在选择曲柄摇杆的时候，由于

2、要考虑多种因素，平衡相互间的轻重利弊，所以没有常规可循。为了高效，方便快捷的完成轴承选取的工作，有必要采用软件代替人工来完成。matlab以其高效、简单易用等特点越来越受到用户的青睐，所以也就成了本课题的技术基础，这就是本课题的根本出发点。2研究目的和意义随着当今社会科学技术迅猛发展，尤其是电子计算机的普及很大推动了机构设计的研究进程。平面四杆机构是平面多杆机构，空间多杆机构的基础，所以对平面四杆机构的研究有着很重要的意义。为了满足工程设计的要求，说明平面四杆机构的尺寸变化对机构性能的影响，一些专供设计者使用的四杆机构综合图谱已经被总结出来。例如徳国工程师手册中有很多机构的性

3、能图谱，但是难以直接查明给定机构尺寸所对应的性能是这些以机构运动性能为坐标的图谱缺点所在。前苏联学者绘制了摆角图谱，等等一系列机构性能图谱，但容纳机构的尺寸类型不全，也不能形象的显示机构实际尺寸特点，而且这些图谱的空间坐标轴的实际尺寸的换算很复杂，虽能实现将机构尺寸型都容纳于有限的封闭三维空间，但是应用上很难实现。因此，构建完整的，系统的，可供技术人员在设计中使用的图谱成为当今机构学者的任务之一。所以建立一种简单，方便，实用的设计方法，绘制便于使用的图谱，再利用多目标函数限定选择最优方案成为连杆机构设计的首要任务。在这种背景下，本课题主要研究对象为平面四杆机构，通过分析它的工

4、作性能图谱和尺寸空间模型，表明其传力性能和运动性能于机构尺寸之间的关系，以期实现为工程应用给定机构运动尺寸设计的理论依据；再利用多目标函数限定选择优化设计方案。3国内外的研究现状和发展趋势18世纪下半叶的第一次工业革命促进了机械工程学科的迅速发展，机构学在原来的机械力学的基础上发展成为-LJ独立的学科‘1羽。早在19世纪连杆机构就己广泛应用,最简单的连杆机构是四杆机构，也是出现最早的一种连杆机构。对连杆机构的研究起始于19世纪著名发明家瓦特，他所发明的蒸汽机曾应用四杆机构连杆点的近似直线运动导引机构中的另一个杆运动。瓦特在蒸汽机中应用连杆点的运动多年后，人们才认识到连杆运动的

5、作用，但由于当时缺少连杆运动特性方面的理论基础，限制了其应用的发展，直到19世纪20年代后，才相继出现了一些有关连杆方面的文献雹19世纪以来，以儿何图解法为主导的徳国机构学学派曾对连杆机构的研究做出了巨大的贡献，其研究成果长期处于世界领先地位。二次世界大战后，借助于计算机技术的发展，使连杆机构在生产实际中的应用乂有了新的突破，开辟了很多新的分支。在平面连杆机构中最基本的形式为曲柄摇杆机构，近儿十年以来，关于曲柄摇杆机构的分析已进行了不少研究工作•但是在综合优化设计和机构分析方面，四杆机构仍有进一步研究的必要。四连杆机构虽然结构形式简单，但应用广泛，随着机械自动化、机械手、机器

6、人的发展，人们对机构所需满足的运动特性及动力特性有更高的要求，在国际上也十分注重这方面的工作。机构运动分析是机构运动学的一个分支，即已知机构主动输入，构件尺度及构件装配构形，确定从动件的运动规律（包括奇界位形问题及运动误差问题）；或已知机构主动输入和构件尺度，确定所有装配构形并从中选优，然后确定从动件的运动规律。机构的运动分析，就是对机构的位移、速度和加速度进行分析。这些运动参数的确定是评价现有机械的工作性能、优化综合新机械的基本依据。通过位移的分析，可以确定某些构件运动所需的空间或判断它们运动时是否发生相互干涉；述可以确定从动件的行程；考察构件或构件上某点能否实现预定位置变

7、化的要求。通过对速度的分析，可以确定机构中从动件的速度变化是否满足工作要求。同时速度分析也是机构的加速度分析和受力分析的基础。机构的加速度分析，是计算惯性力不可缺少的前提条件。在高速机械中，要对其动强度、振动等动力学性能进行计算，这些都与动载荷或惯性力的大小和变化有关。因此，对于高速机械，加速度分析不能忽略。4研究的主要内容及设计成果的应用价值4.1研究的内容曲柄摇杆机构是用曲柄带动连杆来实现转动的平面连杆机构。本文基于简单的曲柄摇杆机构，根据曲柄的运动过程，用解析法进行机构的运动分析。首先对曲柄摇杆机