畢業設計（論文）開題報告題目曲柄（導桿）滑塊機構設計分析及實驗臺裝置設計專業名稱機械設計制造及其自動化班級學號學生姓名指導教師填表日期：PAGE一．選題的依據及意義：1．曲柄（導桿）滑塊機構定義曲柄滑塊機構是鉸鏈四桿機構的演化形式,由若干剛性構件用低副(回轉副、移動副)聯接而成的一種機構。是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊通過移動副和轉動副組成的機構。2．曲柄（導桿）滑塊機構的特性及應用常用于將曲柄的回轉運動變換為滑塊的往復直線運動;或者將滑塊的往復直線運動轉換為曲柄的回轉運動。對曲柄滑塊機構進行運動特性分析是當已知各構件尺寸參數、位置參數和原動件運動規律時,研究機構其余構件上各點的軌跡、位移、速度、加速度等,從而評價機構是否滿足工作性能要求,機構是否發生運動干涉等。曲柄滑塊機構具有運動副為低副,各元件間為面接觸,構成低副兩元件的幾何形狀比較簡單,加工方便,易于得到較高的制造精度等優點,因而在包括煤礦機械在內的各類機械中得到了廣泛的應用，如自動送料機構、沖床、內燃機空氣壓縮機等。3．傳動特點曲柄（導桿）滑塊機構具有以下一些傳動特點：曲柄（導桿）滑塊機構中的運動副一般均為低副。低副兩運動副元素為面接觸，壓強較小，故可承受較大的載荷；且有利于潤滑，磨損較小；此外，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。在曲柄（導桿）滑塊機構中，當原動件的運動規律不變，可用改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運動規律。在曲柄（導桿）滑塊機構中，連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線，其形狀還隨著各構件相對長度的改變而改變，從而可以得到形式多的連桿曲線，我們可以利用這些曲線來滿足不同軌跡的設計要求。此外，曲柄（導桿）滑塊機構還可以很方便地用來達到增力、擴大行程和實現遠距離傳動等目的。另外，雖然可以利用連桿來滿足一些運動規律和運動軌跡的設計要求，但其設計卻是十分困難的，且一般只能近似地得以滿足。正因為如此，所以如何根據最優化方法來設計連桿機構，使其能最佳地滿足設計要求，一直是連桿機構研究的一個重要課題。4．曲柄（導桿）滑塊機構的研究意義平面曲柄（導桿）滑塊機構是一種常用的機構，有著廣泛的應用。對這個問題做出深入的研究是有意義的。對于給定對應位移的平面曲柄──滑塊機構進行綜合，通常采用位置矩陣法和圖解法。利用位移矩陣法求解，需要求解非線性方程組。不僅要給出迭代初值，而且只能求出一個解。利用幾何法作圖法對于給定曲柄和滑塊兩對、三對對應位置關系設計曲柄──滑塊機構的問題，可以十分簡單地加以解決。而對于復雜的問題，如要求曲柄和滑塊實現四對五對對應位置，這時用作圖法是難以實現的。在研究用曲柄──滑塊機構的相對極與曲柄轉角及滑塊位移的基礎上，采用計算機符號推導，能導出了平面曲柄──滑塊機構綜合問題的一元三次方程。從而不給初值就可以求出問題的全部解。連續法則通過構造初始方程，采用二次齊化技術求出了全部解。研究該機構的方法眾多，不同的方法其側重點不一樣但是都具有很大的研究意義。二．國內外研究概況及發展趨勢（含文獻綜述）：1.曲柄（導桿）滑塊機構設計的基本問題曲柄（導桿）滑塊機構設計的基本問題是根據給定的要求選定機構的型式，確定各構件的尺寸，同時還要滿足結構設計（如要求存在曲柄、桿長比恰當等），動力條件（如適當的傳動角等）和運動連續條件等。根據機械的用途和性能要求的不同，對曲柄滑塊機構設計的要求是多種多樣的，但這些設計要求可歸納為以下三類問題：（1）滿足預定的運動規律要求如要求連架桿的轉角能夠滿足預定的對應位置關系；或要求在原動件運動規律一定的條件下，從動件能夠準確地或近似地滿足預定的運動規律要求。（2）滿足預定的滑塊位置要求即要求連桿能占據一系列的預定位置。因這類設計問題要求機構能引導連桿按一定方位通過預定位置，故又成為剛體引導問題。（3）滿足預定的軌跡要求即要求在機構運動過程中，連桿上某些點的軌跡能符合預定的軌跡要求。曲柄（導桿）滑塊機構的設計方法有解析法、作圖法、和實驗法。2.研究概況近年來對平面曲柄（導桿）滑塊機構的研究，不論從研究范上還是方法上都有很大進展。已不再局限于單自由度機構的研究，也已經注意到對多自由度平面機構的研究，并已提出了一些有關這類機構的分析及綜合的方法。在設計要求上已不再局限于運動學要求，而是同時兼顧機構的動力學特性，特別是對于高速機械，考慮構件彈性變形的運動彈性動力學也得到很快的發展。在研究方法上，優化方法和計算機輔助設計的應用已成為研究曲柄滑塊機構的重要方法，并已相應地編制出大量的，適用范圍廣、計算機時少、使用方便的通用軟件。隨著計算機技術的發展和現代數學工具的日益完善，以前不容易解決的復雜平面曲柄滑塊機構的設計問題，正在逐步得到解決。曲柄（導桿）滑塊機構是各種機器裝置中一種常用的傳動機構.然而,機構的運動學性能分析比較困難,難以在機構設計完成之后準確判定其性能.借助于功能強大的分析仿真軟件MATLAB,可以方便的實現機構性能分析和動態仿真,降低分析的難度,有效提高設計工作效率、產品開發質量,降低開發成本.3.發展趨勢為適應生產發展的需要，當前在自控機構、機器人機構、仿生機構、柔性及彈性機構和機電光液綜合機構等的研制聲有很大進展。在機械的分析與綜合中，也由只考慮其運動性能過渡到同時考慮其動力性能；考慮到機械在運轉時，構件的振動和彈性變形，運動副中的間隙和構件的誤差對機械運動及動力性能的影響；以及如何對構件和機械進一步作好動力平衡的問題等等。在連桿機構方面重視了對空間連桿機構、多桿多自由度機構、連桿機構的彈性動力學和連桿機構的動力平衡的研究，而其中就非常重視對曲柄滑塊機構的研究。為了獲得傳動性能好的曲柄滑塊機構，在曲柄（導桿）滑塊機構運動規律的開發、選擇和組合上作了很多工作。此外，為了適應現代機械高速度、快節拍、優性能的需要，還發展了高速高定位精度的分度機構，具有優良的綜合性能的組合機構，以及各種機構的變異和組合等等。三．研究內容及實驗方案：研究內容本課題是通過使用VB軟件對曲柄（導桿）滑塊機構進行軟件設計，該軟件可對曲柄滑塊機構進行參數化設計，并進行運動分析，而且實驗設備能滿足不同運動參數的要求。機構的運動參數直接反映了機器的工作性能。機構的運動參數是指：位移、速度、加速度三個參數。通過位移分析，可以確定機構的外廓、某些構件運動所需的空間，考察某構件位置的變化；通過速度分析，可以確定機構中從動件的速度變化規律；通過加速度分析，可以確定機構各構件及構件上某些點的加速度，了解機構加速度的變化規律，是計算慣性力進行動力分析、考察機構動力平衡、防止振動和噪聲的基礎。另外，本課題要求用Solidworks軟件對曲柄（導桿）滑塊機構的實驗臺進行設計。實驗方案（1）曲柄導桿滑塊機構1）畫出曲柄導桿滑塊機構的運動簡圖。2）分析曲柄導桿滑塊機構在本課題中機構進行裝配的條件。3）根據已知參數對曲柄導桿滑塊機構進行運動分析，解出各桿件的運動參數。4）結合機構運動簡圖設計出VB界面。5）結合機構裝配條件和各運動參數之間的關系對機構進行主程序設計。（2）曲柄滑塊機構1）畫出曲柄滑塊機構的運動簡圖。2）分析曲柄滑塊機構在本課題中機構進行裝配的條件。3）根據已知參數對曲柄滑塊機構進行運動分析，解出各桿件的運動參數。4）結合機構運動簡圖設計出VB界面。5）結合機構裝配條件和各運動參數之間的關系對機構進行主程序設計。（3）實驗臺設計1）測量實驗臺各零件的尺寸并記錄下來。2）根據所測的數據用Solidworks畫出零件圖。3）組裝各零件，畫出裝配圖。四．目標、主要特色及工作進度1.目標1）軟件可對曲柄（導桿）滑塊機構進行參數化設計，并進行運動分析；2）實驗設備能滿足不同運動參數的要求。2.主要特色獨立完成設計所需做的每個實驗，認真記錄實驗數據，將所學的機械知識緊密聯系實驗。實事求是。3工作進度（1）.收集資料、開題報告2周（2）.軟件總體規劃2周（3）.軟件程序設計3周（4）.曲柄（導桿）滑塊機構實驗臺裝置設計3.5周（5）.外文翻譯1.5周（6）.畢業設計論文2周五．參考文獻（1）.QYS-Ⅲ型曲柄（導桿）滑塊機構實驗臺及使用說明書；（2）.孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002；（3）.徐灝主編，機械設計手冊