平面四杆机构的运动分析【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 平面四杆机构是主要的常用基本机构之一 ,应用十分广泛 ,也是其他多杆机构的基础。由于连杆机构的性能受机构上繁多的几何参数的影响 ,呈复杂的非线性关系 ,无论从性能分析上还是性能综合上都是一个比较困难的工作 ,尚需作进一步深入研究。本文基于平面四杆机构的空间模型 ,将机构实际尺寸转化为相对尺寸 ,在有限的空间内表示出无限多的机构尺寸类型 ,从而建立起全部机构尺寸类型和空间点位的一一对应关系 ,为深入研究平面四杆机构的运动性能与构件尺寸之间的关系提供了基础。根据曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、单滑块四杆机构的不 同特点 ,详细分析各类机构的运动性能参数与构件尺寸之间的关系 ,指出构件尺寸的变化对机构运动性能的影响 ,并绘制相关的运动性能图谱。针对具有急回特性的 、 型曲柄摇杆机构 ,通过深入分析极位夹角与构件尺寸之间的内在关系 ,获得了 型曲柄摇杆机构极位夹角分别小于、等于或大于 90的几何条件以及 型曲柄摇杆机构极位夹角一定小于 90的结论 ,揭示了曲柄摇杆机构设计时作为已知条件的极位夹角和摇杆摆角之间应满足的要求。本文得出的图谱和相关结论 ,为工程应用中机构性能分析和机构综合提供了理论依据。 关键词 ： 平面四杆机构 空间模型 运动性能 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 he of of on It is to on of of of of of be by It is on at of on of of in by we of is to or 0. It is of is 0. of to be of in of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 1 序言 连杆机构 (1) 平面连杆机构运动学分析 (2) 本论文所作的主要工作 (3) 2 平面四连杆机构的类型 类概念 (3) 类 (4) 3 平面四杆机构运动分析 连杆上任意点的轨迹分析 (6) (8) 速度分析 (9) 加速度分析 (10) 4 平面连杆机构曲线分类基准及分类 率 (11) 长 (12) 转数 (12) 点 (13) 曲点、曲率极大点与极小点 (19) 构数据库的建立 (20) 连杆曲线的分类结果 (20) 5 平面连杆机构的仿真设计 始运行界面及程序 (23) 分仿真结果 (42) 结论 (49) 参考文献 (51) 致谢 (52) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1 序 言 连杆机构，是由许多刚性构件通过低副联结而成，也称低副机构。它是由机构原动件与从动件之间都要通过连杆联结和机架一起构成传动装置，因此称为连杆机构。 低副面接触的结构使连杆机构具有以下一些优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小；制造方便，易获得较高的 精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。同时，平面连杆机构也有以下缺点：一般情况下，只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副个数往往较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中作复杂运动和作往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。 以四杆机构为例，四 杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式，应用实例 如下： 1 图 1达天线调整机构 图 1车雨刮器 图 1拌机 以上图 1为曲柄摇杆机构； 图 1性筛工作机构 图 1重机吊臂结构原理 以上图 1双曲柄机构；图 1双摇杆机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 连杆机构根据不同的分类标准由不同的分类方法。 （一） 可根据各构件之间的相对运动为 平面运动或空间运动，将其分为平面连杆机构与空间连杆机构（ 单闭环的平面连杆机构的构件数至少为 4，单闭环的空间连杆机构的构件数至少为 3） ； （二） 可根据机构中构件数目的多少主要分为两大类：四杆机构，由五杆及五杆以上组成的多杆机构。连杆机构中最基本、应用最广泛的机构为平面四杆机构，它是构成和研究多杆机构（如六杆机构）的基础。 连杆机构是常用的主要机构之一，它在一些机械的工作机构和操纵装置中得到了广泛的应用。连杆机构能够实现多种运动形式的转换，例如它可把原动件的转动转换成从动件某种规律的往复移动或摆动，反之也可把 往复移动或摆动转换成连续运动 ;此外，应用在连杆上点的轨迹可以完成工程上特殊的曲线运动要求 . 因此，选取连杆机构中平面四杆机构进行研究是有必要的。 选题的依据及意义 ： 选题目的 1建立研究新机构，新机器发明创造的普遍规律及实用方法的实用基础理论。 2加速吸收发达工业化国家的先进技术，为本国新机构，新机器的二次设计，二次开发提供理论基础。 3提出在技术革新和设备改造中提出的新机构，新机器的独特结构和创新构思，是其成为成熟的先进技术。 4简介一些新机构，新机器实用性结构及技术的应用实例， 说明理论对实践的指导作用。 5为从事机械设计，制造的工程技术人员的知识，技术更新开阔视野提供参考资料。 6探索平面连杆机构研究的新方法，新思路。 面连杆机构的运动学分析 平面连杆机构运动分析的方法有很多，主要有图解法、解析法和实验法三种。其中，图解法包括速度瞬心法和相对速度图解法，形象直观，对构件少的简单的平面连杆机构，一般情况下用图解法比较简单。解析法直接用机构已知参数和要求的未知量建立的数学模型进行求解，也是一种比较好的方法。 作图法和实验法工作量大，设计精度低，仅适用于对机构精度要求不高 的场合。 平面连杆机构的运动学分析的过程包括建立运动约束方程和解方程两部分。平面连杆机构的运动学分析，就是对机构的位移、轨迹、速度、加速度进行分析。 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 这里研究的内容是不考虑机构的外力及构件的弹性变形等影响，仅仅研究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、加速度，有了这些运动参数，才能分析、评价现有机械的工作性能。 论文所作的主要工作 ： 此课题的主要目标是系统地对平面四杆机构进行研究，从而来获得连杆机构运动学性能和动力学性能，以便在实际中得到应用。主要特点是在 各个设计进度中将会大量应用计算机高级语言编程来辅助设计和仿真平面四杆机构，主要体现在四个方面： 1 平面四杆机构连杆点的轨迹坐标 2 连杆轨迹曲线分类基准的确定 3 轨迹曲线的分类及运动领域识别 4 运动学仿真软件编制 具体来说，在本论文中，将在第三章平面四杆机构的分类里主要是进行连杆基股上任意点的轨迹计算。在第四章连杆曲线的几何特征及其分类一章里，主要是对连杆曲线的几何特征（包括曲率、弧长、回转数、结点、变曲点等）进行分析 ，并根据分析结果对连杆曲线进行分类，建立机构数据库。在第五章平面连杆机构的运动仿真一章中，主要是运用矢量算法对连杆的速度和加速度进行计算，并根据结果对四杆机构进行 2 平面四杆机构的类型 类概念 在平面机构的范畴，最简单的低配对机构是四连杆。 四连杆包含四个杆件及四个接合配对，如图 4 图 四连杆机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 如前所言，机构中应有固定杆，此杆通常与地相连，或代表地的状态。在固定杆之相对杆称为联结杆 (与其两端相连的则称为侧连杆 ( 一个相对于第二杆可以自由回转 360 度之连杆，称为对第二杆 (不一定固定杆 )旋转 (而若所有四连杆能变成联机时，此称为变异点 (有关连杆之重要观念有： 相对于固定杆作旋转之侧杆称为曲柄。 任何连杆不作旋转之连杆称 为摇杆。 在四连杆系统中，若较短的侧杆旋转，另一侧杆摆动时，此称为 曲柄摇杆机构。 在四连杆系统中，若两侧连杆均作回转时，称为 双曲柄机构。 在四连杆系统中，若两侧连杆均为摆动状况时，此称为 双摇杆机构。 表 2铰链四杆机构及其演化主要形式对比 固定构件 四杆机构 含一个移动副的四杆机构（ e=0） 4 曲柄摇 杆机构 曲柄滑 块机构 1 双曲柄 机构 转动导 杆机构 2 曲柄摇 杆机构 摇块 机构 摆动导 杆机构 3 双摇杆 机构 定块 机构 类 在将四连杆机构作分类前，需先介绍几个基本语法。在四连杆系统中，连杆之定义为两接合间之线段，而其特性可用文字表示如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 s = 最长杆之长度 l = 最短杆之长度 p, q = 中间长度杆之长度 葛拉索定理 (s 1. 在四连杆机构中若下述为真则至少有一杆为旋转杆 ： s + l p + q (2第 2等式即为葛拉索准则 ( s 所有四连杆所可能发生的情形可参考表 分类。 表 2连杆机构之分类 l + s p + q 1 表 1可知，一个机构若含有曲柄结构，则其最长杆与最短杆之和必须小于或等于其它两杆之和。但是这仅是必要条件，而非充分条件。能够符合这项条件之连杆可能有三类： 机构为曲柄摇杆机构，而最短连杆将成为曲柄。 系统变 成为双摇杆机构。 机构为双摇杆机构。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 四连杆组类型： 葛氏机构 ( 对于一个四连杆运动链，令最短杆的杆长为 长杆的杆长为 余两杆的杆长为 杆长的关系满足下式： rs+rl 判断机构是否存在和类型 f 2 * 2 * 2 * 0 (1 - 2) / * 180 + + 90 1 - 2) 0 (1 - 2) / * 180 + + 90 f N N = 1 f 1 & & & 1 = o 1_ 1: 1: f 1) 1= & & & : & & # & : & & # 1 1 = o f 1) 1= & & & : & & # & : & & # 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 & & 360 - & 1 = 360 - o 360 1_ 1: 1: f 1) 1= & & & : & & # & : & & # 1 1 = 0 1_ 1: f 1) 1= & & & : & & # & : & & # 1 1 = o 0 1: f 1) 1= & & & : & & # & : & & # 输出连杆曲线坐标 1 1 = 360 60 - f 1) 1= & & & : & & # & : & & # 输出连杆曲线坐标 1 f f or i = 0 000 i) * 10, i) * 10), i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 # D / 2) & 个 ) & 次 & 个 & 个 & 个 说明按纽 返回按纽 退出按纽 ub 求各铰接点坐标 1 * 1 * 0: 0 0 ( 2 + 2 - 2 + 2) / (2 * 2 + 2 - 2 If 0 = 0 f 0 f ( = 0 f 0 2 * ( ) = 0 f ( 0 f ( = 0 f ( 0 2 * f 0 ( ) = 0 f ( 0 f ( = 0 f ( 0 2 * ( ( ( ( ( ( ( ( (1 - * ( + ( * ( 曲率半径 ( ) = 0 f ( 0 f ( = 0 f ( 0 2 * bs( If = 0 f 0 f = 0 f O 2 * f 520 = 1) 1 180 f * 0 1 回转数的计算 0 ( 2 + 2) * = 50 50 * f 0 f ( 0 f ( = 0 f ( 0 2 * + - A = K / ( : 0 f 0 D = 1 结点数 变曲点、曲率极大点、曲率极小点及曲率曲线 * 1 = 1 = 0 1 存在变曲点 * ( 0 f ( 0 1 存在极大点 1 存在极小点 f f = * (2 * 10, * 40), 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 5行界面 窗体 3 中的 分仿真结果 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 1 组机构仿真 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 2 组机构仿真 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 3 组机构仿真 注意：不选择单选框时，程序默认值为上图所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 4 组机构仿真 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 5 组机构仿真 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 6 组机构仿真 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 总 结 2011 年的 3 月，我开始了我的 毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。 我的论文题目是 平面四杆机构的运动分析 ，刚拿到这个课题的时候，我真的很迷茫，不知道怎么着手去弄，而且刚开始我都觉得我根本无法完成这次的毕业设计，真的想放弃，不过最终我还是坚持了下来，期间向老师的请教以及和同学的探讨，让我渐渐的进入了状态，经过几个月的奋战之后，毕业设计也终于要完工了。回想这段日子的经历和感受，我真的感觉收获很多。 大学的四年生活，通过老师的讲解和我自己的学习，我收获了很多，我也深深的喜欢上了机械这个行业，对机械加工和制造方面尤为感兴趣，我觉得通过自己的 努力和思考来改变工艺规程来提高生产效率，提高经济效益很有成就感。我所研究的课题就是研究平面四杆机构的运动情况。此次毕业设计，是在我们学完了机械制造工艺学、工艺装备设计等课程，进行了生产实习之后，进行的一个重要的实践性环节。这要求我们把所学的工艺理论和实践知识，在实际的工艺、夹具设计中综合地加以运用，这有助与提高了我们分析和解决生产实际问题的能力，为以后从事相关的技术工作奠定的基础。 刚开始是收集各种和毕业设计有关的资料，在指导老师 许瑛 老师的指点下，通过各种渠道开始准备工作，完成了设计的第一步。接下来我开始着 手对 件的熟悉，因为 件我们之前没有学过，所以我还得慢慢的学习 使用。在老师的指导下，以及同组的同学的帮助下，摒弃了一些无关紧要的内容，直接学习对此次毕业设计有用的内容。 接下来就是对连杆机构的仿真了，由于在大二期间，学习机械原理时，已经学习了连杆机构的一些分析方法，所以这一步比较容易些。但在这一步中，我还是遇到了挺多的问题，期间多次找老师问问题，每次老师都是耐心的指导我，一项一项的给我讲解，每一个部分都讲解的很详细透彻，对我提出了宝贵的意见。正是在老师的帮助下，我顺利完成了连杆机构的仿真。 完 成毕业论文的正文应该是最费时间的，但是由于它们基本上都是围绕之前的连杆机构的动态仿真来写的，所以不会特别难，只是在编写公式的时候会感觉比较繁琐。我充分参照了毕业设计任务书上提供的资料，顺利撰写完了论文正文。然后我又认真完成了毕业论文包含的其他细节，包括外文翻译、中英文摘要等等。 在整个毕业论文设计的过程中我学到了做任何事情所要有的心态和态度，要一丝不苟，对出现得任何问题和差错都不能轻视，要通过真确的途径去解决，在做事买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 情的过程中药有耐心和毅力。 当然，我知道 这 还不是整个论文的完成，因为还需要答辩，还要有答辩老师 的提问与意见，我的论文才能最终定稿。因此，我还需要继续努力，好好准备答辩，认真检查我的论文，更好的完善。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 参考文献 1 a of 1876： 7(1)： 84 88 2 1964. 3 on 979(9)： 1000 1003 4 993. 5 R ， of a E on 987(9):10371040 6 , of on 991(8):43 46 7 E of on 987(9)： 107 110 8 ， 992,46(2):55 59 9 孙桓，陈作模主编 第七版 等教育出版社， 0曲秀全主编 面连杆机构的动态仿真 尔 滨工业大学出版社， 1邱晓林主编 . 基于 动态模型与系统仿真工具 . 西安：西安交通大 学出版社， 2 张策主编 . 机械动力学 . 北京：高等教育出版社， 2000 13 濮良贵 ,纪名刚主编 第七版 等教育出版社 ,2001 14李海涛、邓樱主编 . 北京：国防工业出版社， 2002 15 北京： 电子工业出版社， 2002 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 致 谢 在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师的热情关怀和悉心指导。 许 老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计， 程序调试 等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是 许 老师仍然细心地纠正 程序 中 的错误。除了敬佩老师的专业水平外， 她 的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 同时也要感谢和我一组的同学们， 在论文的写作过程中， 正是有了他们的帮助和指导 ， 才使得我的毕业论文能够快速顺利的完成。 然后还要 感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。 最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位 老师 表示衷心地感谢！ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质