平面四杆机构运动学仿真研究与实现.doc

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1、目录第一章引言11.1研究意义11.2国内外研究现状分析21.3发展、研究方向31.4内容安排4第二章平面连杆机构运动学分析的计算机仿真研究62」平面连杆机构运动学分析的计算机仿真的意义62.2计算机仿真在机构分析中的应用现状72.3Matlab介绍723]弓

2、言72.3.2Matlab在平面连杆机构运动学仿真中的特点与优势72.4本章小结10第三章平面连杆机构运动学分析103.1引言113.2非线性超越方程组牛顿-辛普森求解方法原理113.3用MAT1,AB实现牛顿一辛普森求解方法举例133.4平面四杆机构的参数控制问题163.5本章小结17第四章基于Matlab/

3、Simulink的平面四杆机构运动学仿真实例..1841弓

4、吉184.2曲柄基本杆组的牛顿-辛普森求解184.2.1曲柄的运动学分析184.2.2RRRII级杆组运动学分析194.2.3RRPII级杆组运动学分析224.2.4RPRII级杆组运动学分析234.3基-^Matlab/Simulink的較链四杆机构的运动学仿真软件254.3.1较链四杆机构264.3.2饺链四杆机构MATLAB仿真模型与仿真结果264.3.3饺链四杆机构GUI伪真软件展示28第五章对所做的工作总结和展望315.1总结315.2展望31参考文献33致谢34附录35第一章引言1.1研究意义18

5、世纪下半叶的第一次工业革命促进了机械T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一门独立的学科。早在13世纪连杆机构就己得到应用，最简单的连杆机构是四杆机构，也是岀现最早的一种连杆机构。对连杆机构的研究起始于18世纪著名发明家瓦特，1784年他所发明的蒸汽机中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作用，但由丁•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80年代后，才相继出现了一些有关连杆方面的文献。近白年来，世界各国学者对连杆机构进行了大量的研究，

6、其论文、专著和评述很多•对连杆机构的不断深入研究，就在丁连杆机构无论是过去还是现在，都对机械工业乃至整个生产业的发展有着重要的意义和作用°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四杆机构，关于四杆机构的分析己进行了不少研究工作。但是不论在运动学及动力学方面，四杆机构仍有进一步研究的必要。至于五杆以上的多杆机构，特别是多杆多自由度机构，冃前的工作还很不完善。四连杆

7、机构虽然结构形式简单，而且应用广泛，但其所能实现的功能也比较简单，随着机械自动化、机械手、机器人的发展，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丁作。连杆机构是工程实际中应用最广泛的机构，是组成齐种机械系统的基础，如活塞发动机，各种纺织机械、印刷机械等，因此连杆机构的研究一直是机构学领域中的研究重点。可以预见，随着计算机技术的发展和机构计算机仿真应用的口益广泛，机构计算机仿真必将在社会生活和工业生产中发挥越來越重耍的作用。平面连杆机构运动分析经历了近半个世纪的发展，其理论水平己经接近完善，但是遗憾的是虽然F1前己经有不少相关的分析

8、仿真软件，但大多数适用于有较高专业水平的技术人员使用，在人机交互友好、可视化、智能化程度高等方面还做的不够理想。本课题的冃的是开发一套较高口动化程度、计算速度快、人机交互能力强、界面友好、通用性强、特别是适用于一般工程技术人员的机构运动分析和运动仿真的可视化仿真软件。开发一套系统的平而机构运动分析软件既可以为机构设计和创新提供良好的辅助工具乂可以便教学演示。同时将计算机动态仿真这个先进的技术运用于机械行业里來为机械设计与理论服务也具有重大的意义。本人制作的连杆机构运动分析软件，形象直观，使用者只需要输入对应的四杆机构类型，系统提示输入相应的参数，给岀可能的组合情况供使

9、用者选择，机构的综合度高，使用者用鼠标直接点击四杆机构的类型即可组成机构，然后进行动态模拟，运动分析和结果输出。软件的设计智1能化，对使用者的专业知识耍求低，机构的组成形式不受限制，可以仿真任意的四杆机构。机构运动分析是研究机械性能的重耍组成部分。通过对机构的运动分析可以了解机构的运动特性，便于更合理有效地使用现有的各种机械，在设计机构时。乂可以通过机构的运动分析来检验机构的运动特性是否满足耍求。计算机动态仿真技术用于机构的原理分析中，通过动态仿真显示，可以使使用者对一些机构的原理有比较直观和深刻的认识。在机构设计和运动分析中采用计算机动态仿真技术具