连杆混合驱动机构设计【12张CAD图纸+毕业论文】

连杆混合驱动机构设计

35页 14000字数+说明书+任务书+开题报告+12张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

后摇杆.dwg

后摇杆头.dwg

坐板.dwg

总装图.dwg

摇杆头.dwg

支撑钢板.dwg

曲轴.dwg

筋板.dwg

轴.dwg

轴承座.dwg

轴承盖.dwg

连杆.dwg

连杆混合驱动机构设计开题报告.doc

连杆混合驱动机构设计论文.doc

(论文)规范化要求.doc

中文摘要

本文以两曲柄分别为连架杆和连杆的一类混合输入五杆机构作为研究对象，围绕此机构对混合驱动可控机构的结构学、运动学和优化综合问题进行了研究。内容为:

1) 从机构的装配条件出发，对机构进行可动性分析，确定了该曲柄— 连杆机构的双曲柄存在条件。

2) 对该机构进行奇异性分析，得出该机构出现奇异位形的两种类型。

3) 分别对机构进行正运动学和逆运动学分析，并通过算例验证机构的存在性和公式推导的正确性。

4) 应用上述分析结果，对该曲柄—连杆机构进行优化综合。针对两种不同的运动类型，分别建立了基于正运动学分析和逆运动学分析的优化综合数学模型，为混合驱动可控机构的优化综合提供了理论方法。并通过实例分析证明了优化后的机构性能有了很大的改善。

关键词:混合输入五杆机构;奇异性分析;运动分析;优化综合

Abstract

In this paper, take the hybrid input five-bar mechanism for double crank

based on link-rack ram and linkage as subject investigated. This research is

mainly around this mechanism. Research content is focused on the followings  Firstly, set out from the assembly conditions, them obility of this mechanism was analyzed, the existence condition of this mechanism was determined. Secondly, by analyzing the conditions of singularity, this paper conclude the styles of existing the two kinds of singularity. Thirdly, a nalyse based on for ward kinematic sand inversek in ematics, some examples verify the existence of the mechanism and the correctness of formula deduction. Finally , this paper presents the optimal synthesis of crank-linkage mechanism. Regard two different style as the goal, set up different optimal synthesis model on the base of forward kinematics and inverse kinematics analyses. Offered the theory method for the Optimal shnthesishy brid-drivenand controlled mechanism. The results of optimal synthesis example sverifies the institution performance have a great improvement after optimization.

Key kin words:  hybrid analyses input five-bar mechanism;  analysis of singularity;  ematics ;  optimal synthes

目录

第一章 绪论1

1.1混合驱动连杆机构概述1

1.2连杆的叙述2

1.3本文的主要工作内容3

1.4 本课题的研究意义4

第二章 混合驱动连杆的组成5

2.1混合驱动连杆机构组成5

2.2混合驱动连杆机构运动分析6

2.2.1已知输入件杆1和输入件杆3的运动规律，求输出件杆7

2.2.2 使用Mathcad编程进行运动仿真8

2.2.3速度(角速度)\加速度(角加速度)分析10

2.2.4验证机构的存在性和公式推导的正确性10

2.2.5传动角Y分析10

第三章 混合驱动杆机构的奇异性分析12

3.1 五杆机构奇异性条件12

3.2 不出现奇异位形的条件13

3.2.1 不出现3杆和4杆共线的奇异形位的条件14

第四章 连杆混合驱动五杆机构的优化综合16

4.1 基于正运动学分析的优化综合模型18

4.1.1 机构优化综合模型的建立19

4.2 基于逆运动学分析的优化综合模型20

4.2.1 机构优化综合模型的建立20

4.3 机构优化方法的确立21

4.4 机构优化综合实例22

4.4.1 基于正运动学分析的优化综合实例22

4.4.2 基于逆运动学分析的优化综合实例22

第五章 技术参数25

总    结26

参考文献28

致谢30

1.1混合驱动连杆机构概述

   柔性自动化机械系统虽然有许多优点，但投资大、控制难、维护费用高。传统的机械系统虽然具有很高的承载能力，能很好地满足高速大批量生产的要求，但最大的不足是系统缺乏柔性，哪怕是对机械输出运动方式稍加改变就需对该机械机构的形式或尺寸进行改变，而这种改变通常很困难。混合驱动连杆机构连杆机构广泛地应用于农业、纺织、重型机械、冶金、精密机械等行业中。连杆机构具有很多优点:承载能力强;加工制造方便;通过改变杆长相对关系即可实现不同运动规律。但是连杆机构无法精确实现运动规律。凸轮机构的优点在于:只要适当设计出凸轮廓线，即可实现给定运动规律，而且机构简单紧凑。但是凸轮机构易磨损，不具备通用性，制造成本较高。混合驱动连杆机构则综合了连杆机构和凸轮机构的优势，不仅加工方便，承载强，而且具备了精确的输出运动。

   采用不同的混合驱动机械系统结构方案可以产生不同的运动规律。如用差速器作为运动合成机构，驱动一个曲柄滑块机构可实现变规律的往复运动。如果用两自由度七杆机构作为混合驱动机构可以产生成组的转动输出混合驱动机构中结构最为简单的典型机构是两自由度五杆机构。

   混合驱动系统的研究是从90年代初开始。由英国学者Tokuz首次提出Hybrid machine的概念[4]。目前，有关两自由度混合驱动五杆机构的理论研究以其运动可动性条件研究较多。

   关于混合驱动连杆机构辅助运动控制及性能研究，国内外较少。高馨[23]对混合驱动连杆机构辅助运动机构作了初步的研究:她针对典型的曲柄连杆机构进行逼近设计，.以减少辅助运动调整环节的调整量，通过采用区域灵敏度方法，确定出机构辅助运动的调整环节合适设置位置和调节参数。该文还提出三种设计模型，给出了相应辅助运动调整环节的控制规律。以混合驱动曲柄摇杆机构准确实现给定运动规律为例，阐述了该机构辅助运动的结构与控制方法的实现。她选取电控方式，采用PLC实现了辅助运动数字交流伺服电机的控制。同时，该文还提出了一种新的动力学分析方法，并设计、加工、调试相应实验台，进行了实验验证。采用单片机控制数字交流伺服电机的方式来控制辅助运动，实现给定曲线的输出。同时，该文对多输入多输出下的混合驱动连杆机构进行动力学分析，导出了其一般方程式。

目前对于棍合驱动连杆机构辅助运动控制的研究主要是还停留在简单的功能实现上，重点讨论的是辅助运动控制的可行性，而对于系统的控制输出精度考虑较少，表现为未能很好地采用较先进而合适的控制系统和控制算法，因而所研究的棍合驱动连杆机构的实际输出运动规律的精度不尽如人意，存在的误差较大。

1.2连杆的叙述

　连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。 连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。　连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。　连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。　传统连杆加工工艺中其材料一般采用45钢、40Ｃr或40MnB等调质钢，但现在国外所广泛采用的先进连杆裂解（conrod fracture splitting）的加工技术要求其脆性较大，硬度更高，因此，以德国汽车企业生产的新型连杆材料如C70S6高碳微合金非调质钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等(以上均为德国din标准)。合金钢虽具有很高强度，担对应力集中很敏感。所以，在连杆外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用并不能达到预期果。

1.3本文的主要工作内容

   本文主要研究内容是对这类五杆机构的存在性和杆长条件的确定，并对其进行运动分析，并以此为基础，对这一类机构进行优化分析综合。全文内容编排如下:第一章了解本课题的研究背景，简介目前国内外的研究概况，同时提介绍本文的主要研究内容，并阐述本课题的重要意义。

第二章对混合驱动可控机构的结构学研究，主要针对机构的可动性分析，并通过机构分类研究确定了该曲柄一连杆机构存在双曲柄的杆长条件。

第三章本章主要针对曲柄一连杆机构的奇异性分析，得出该机构不出现奇异位形的条件。

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