机械制造及自动化专业毕业论文--7R六杆Ⅲ级机构的动态仿真

目 录

1 绪论 ............................................................................................................................... (2)

1.1引言 ........................................................................................................................ (2) 1.2平面连杆机构及杆组概述 .................................................................................... (2) 1.3 进行杆组系统仿真的意义 ................................................................................... (3) 1.4 仿真软件的发展状况与应用 ............................................................................... (3) 1.5 MATLAB概述 ...................................................................................................... (3) 2 7R

六杆Ⅲ级机构运动学仿真 ......................................................................... (5)

2.1 曲柄原动件运动学分析 ..................................................................................... (5) 2.2 6RⅢ级杆组运动学分析 .................................................................................. (6) 2.3 7R六杆Ⅲ级机构MATLAB仿真积分模块初值的确定 ............................... (11) 2.4 7R六杆Ⅲ级机构运动学仿真模型及结果 ..................................................... (16) 3 7R

六杆Ⅲ级机构动力学仿真 ....................................................................... (23)

3.1 曲柄原动件动力学数学模型的建立 ............................................................... (23) 3.2 6RⅢ级杆组动力学数学模型的建立 .............................................................. (25) 3.3 需要引用的函数 ............................................................................................. (30) 3.4 7R六杆Ⅲ级机构运动学仿真模型及结果 ..................................................... (32) 4

结论 ........................................................................................................................... (39)

参考文献 ....................................................................................................................... (40) 致谢 ................................................................................................... (错误!未定义书签。)

1 绪论

1.1引言

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给了这样的机会我可以通过我的努力来优化工艺规程，提高经济效益。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。

1.2平面连杆机构及杆组概述

平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。

全部用回转副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

在实际机械中，平面连杆机构的型式是多种多样的，但其中绝大多数是在铰链四杆机构的基础上发展和演化而成。如曲柄滑块机构、导杆机构等。

任何机构都是由原动件、机架和从动件构成的系统。由于机架的自由度为零，一般每个原动件的自由度为1，且根据运动链成为机构的条件可知，机构的自由度与原动件为应相等，所以，从动件系统的自由度数必为零。机构的从动件系统还可以进一步分解成若干个不可再分的自由度为零的构件组合，这种组合称为杆组。设n表示活动构件数，PL表示低副个数，根据n的取值不同，村级可分为Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组。其中Ⅱ级杆组分为5种：RRRⅡ级杆组、RRPⅡ级杆组、RPRⅡ级杆组、PRPⅡ级杆组以及RPPⅡ级杆组。

任何机构都可以看作是由若干个基本村级依次联接于原动件和机架而构成的，这就是所谓机构的组成原理。通常，把由最高级别为Ⅱ级杆组的基本杆组构成的机构称为Ⅱ级机构；把最高级为Ⅲ级杆组的基本杆组构成的机构称为Ⅲ级机构。

1.3 进行杆组系统仿真的意义

系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假设的系统进行试验，并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而做出决策的一门综合的实验性学科。

仿真技术是分析、研究各种系统，尤其是复杂系统的重要工具。随着机械行业的迅速发展，对研究、设计的机械设备越来越复杂，用于制造各种零件的材料价格越来越昂贵，不可能每一步都采取试制再修改的方法进行设计，采用仿真的方法可以在一定程度上克服这种不足的不足，降低研究成本，提高效率。而连杆机构作为常见的传动机构，对其进行运动学和动力学仿真，建立起基本杆组模块的仿真模型，无疑对日后的设计大有裨益。

一般机构的运动分析，使用Quik BASIC语言或Fortran语言编写程序进行计算，其缺点“透明性”差，修改麻烦等．而用MATLAB对机构进行运动仿真，利用MATLAB的simulink仿真模型的数据可视化的特点，就可以很容易观察到运动参数是如何变化的，极其简便．同时，用MATLAB建立和修改仿真模型具有方便、快捷、很容易扩展等优点．MATLAB仿真求解器提供很多解不同微分方程的方法，可以根据不同的微分方程类型选择相应的求解方法．

机构的动力学分析，由已知工作阻力，求出运动副的约束反力和驱动力（或力矩），为选择和设计轴承和零部件强度的计算及选择原动机提供理论依据。

1.4 仿真软件的发展状况与应用

早期的计算机仿真技术大致经历了几个阶段：20世纪40年代模拟计算机仿真；50年代初数字仿真；60年代早期仿真语言的出现等。80年代出现的面向对象仿真技术为系统仿真方法注入了活力。我国早在50年代就开始研究仿真技术了，当时主要用于国防领域，以模拟计算机的仿真为主。70年代初开始应用数字计算机进行仿真[4]。随着数字计算机的普及，近20年以来，国际、国内出现了许多专门用于计算机数字仿真的仿真语言与工具，如CSMP，ACSL， SIMNOM， MATLAB/Simulink， Matrix/System Build， CSMP-C等。

1.5 MATLAB概述

MATLAB是国际上仿真领域最权威、最实用的计算机工具。它是MathWork公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化数学软件，被誉为“巨人肩上的工具”。