基于MATLAB的四连杆机构运动分析软件设计开题报告

1、云南农业大学本科生毕业设计开题报告工程技术 学院车辆工程专业( 工 科) 2008级设计题目：基于MATLAB的四连杆机构运动分析软件设计 人机交互界面的设计 云南农业大学教务处 制2011年10月8日 云南农业大学毕业设计开题报告1本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述目前，MATLAB软件是功能强大的科学计算软件，被国内外高校和科研单位所使用。尤其是基于矩阵运算的数据处理，还可用符号运算计算解析解；还可以实现数值分析、图像处理等若干个领域的计算和图形显示功能。在工程技术界，MATLAB也被用来解决一些实际课题和数学模型问题。典型的应用包括数值计算、算法预设计与验证，以及一些特殊的矩阵

2、计算应用，如自动控制理论、统计、数字信号处理(时间序列分拆)等。平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构。对它的分析及设计一直是机构学研究的一个重要课题。但传统方法对于常见的连杆机构的运动学、动力学分析仍然是非常繁琐,以至于很难对它进行深入的研究,如果建立一个连杆机构的仿真系统,使设计人员在进行设计时,从复杂的机构分析和烦琐的计算中摆脱出来,集中精力从事于创新工作,那将是很有意义的。基于这样一种考虑,本课题尝试建立一个平面连杆机构的运动学仿真系统。应用Matlab/Simulink对机构领域中应用广泛的基本机构双曲柄机构、曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构等的连杆点轨迹作仿真,该方法编程工作量小、轨迹图形

3、显示便捷,所建模型只需作少量更改即可适应四杆机构的不同特征值,并可推广至多杆机构情况。建立四杆机构的优化设计模型,用 MATLAB 优化工具箱实现四杆机构的优化设计及仿真,得到的优化结果有足够的精度,能满足设计需求,同时表明 MATLAB 优化工具箱在四杆机构优化设计及其相关问题中具有较好的应用前景。2本人对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析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。常用的平面四杆机构设计方法有:解析法、作图法和实验法。但这些方法设计精度不高,都在解决一些约束条件时存在较大困难。 而用MA

4、TLAB进行编程求解、优化和动画仿真,为复杂计算提供便利的方法. 建立了四连杆机构的数学模型,利用MATLAB的强大计算和图解功能对其进行运动分析,得到其位置、速度、加速度的图形化求解, 得到的结果有足够的精度,能满足设计需求，对实际设计具有一定的指导意义。MATLAB用更直观的，符合人们思维习惯的代码，给用户带来的是最直观、最简洁的程序开发环境。MATLAB语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。在MATLAB里，数据的可视化非常简单，还具有较强的编辑图形界面的能力。云南农业大学毕业设计开题报告3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路本课题重点关键研究解决的问题是：借助MATLAB

5、下的simulink及其基本模块库组进行四连杆机构的运动虚拟仿真，通过系统的运算仿真得出各点的数据。 解决思路： （一）系统分析与参数确定：根据杆长条件初步确定四杆机构中各杆的长度，质量及其它因数。通过对四连杆机构的运动分析和受力分析确定某一特殊位置机构的位置方程式，求得机构的速度、加速度方程，解出所需位移速度和加速度和各位置受力情况。 （二）通过 simulink模块库选择及其环境，固定刚体及运动副，分别从刚体和运动副库中将需要的刚体和运动副拖拽至建模窗口中，定义刚体及运动副的相对位置及连接形式，在模型窗口中设置运动副与刚体的相对位置，并以合适的顺序将其连接，用检测器模块得出仿真结果。 （三

6、）GUI界面设计:a.在界面上输出参数，根据输入的杆长参数界定机构所属类型。b.根据所属机构类型调用合理的模拟及仿真系统。c.通过系统对输入杆长位置点的运算和虚拟仿真结果显示任一点出的动静、态参数结果.4完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助软件等)及解决的办法1、 实验设备：电脑2、 实验环境条件：安全、舒适3、 计算机辅助软件操作系统:Windows XP软件开发工具：MATLAB R2008a网络数据库：SQL sever 2000浏览器：Internet ExplorerCeleron(R) CPU 2.80GHz处理器2GB内存320G

7、B硬盘4、 相关书籍1机械原理（第七版）主编孙恒陈作模葛文杰高等教育出版社2Simulink与信号处理编著 丁亦农 北京航空航天大学出版社3MATLAB 宝典主编 陈杰 电子工业出版社4） MATLAB7. 0 从入门到精通 张立科 人民邮电出版社, 2006.5掌握Matlab 60及其工程应用 苏晓生 科学出版社，20026基于MATLABSirnulink的系统仿真技术与应用 薛定宇 陈阳泉 清华大学出版社，20027MATI AB 60与科学计算 王沫然 电手工业出版社，20018imulink建模与仿真 姚俊，马松辉 西安电子科技大学，2003：90979Matlab及其在理工课程中

8、的应用指南 陈怀探 西安电子科技大学，2004：15316010基于V c+6O的机构运动仿真J 陈志新，刘莹机械科学与技术，2003，22(4)：61811基于MAT LAB/ fsolv e 函数的四连杆机构运动轨迹仿真 J 胡晓珍, 陈忠维. 机械工程师, 2007: 44-45.12基于Simulink的机构仿真技术J常锋娟，卢章平机电工程，200118(1)13基于Simulink的连杆机构运动学仿真J王芳，张海燕机械设计与研究，2004，20(2)14基于MatlabSimMechanics的机电产品组成建模与仿真技术研究J田永利，邹慧君，郭为忠，叶志刚，李瑞琴机械设计与研究，20

9、03，19(5)15系统仿真技术与应用 薛定宇，陈阳泉，清华大学出版，2002：72-7816基于SimMeehanics的四杆机构仿真技术研究期刊论文 郑宏伟.李平康 机电工程技术 2005(05)云南农业大学毕业设计开题报告5完成本课题的工作方案及进度计划工作方案： 为了模拟与仿真（动态演示）四连杆机构的运动轨迹，根据MATLAB对平面四连杆机构的运动仿真程序及机构的运动特性特制定本方案，其基本内容如下：（1）根据进度计划的时间安排，采取讨论、查阅资料及指导老师的要求完成本方案（2）具体的部署安排（见进度计划表）（3）及时处理解决好工作方案所涉及的问题进度计划表序号主要工作内容时间安排1收集材料、确定毕业设计课题所要达到的目标 1周2完成毕业课题的需求分析 2周 3完成毕业课题的总体设计分析 2周 4完成毕业课题的详细设计和目标实现 4周5完成设计初