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1、机械原理及设计（一）课程设计说明书 设计题目： 曲柄摇杆机构的仿真设计专业班级： 06机自本三 设 计 者： _ 指导教师： 温州大学机电工程学院 2008年 6月24日程设计说明书一 设计需求本次针对的课程设计机构为平面铰链四杆机构，为曲柄摇杆机构，主动杆即曲柄长度为70mm，从动杆即摇杆长度为140mm，主动曲柄以w =10rad/s逆时针匀速转动，形成从动杆有急回运动。课程设计要求先运用图解法或解析法对上述机构进行运动分析，画出从动杆质心的理论运动曲线、速度曲线、加速度曲线。同时，运用ADAMS仿真软件对上述机构进行空间模型设计，并对机构运动进行仿真，输出滑块质心的理论运动曲线、速度曲线
2、、加速度曲线。将仿真输出曲线与理论分析曲线进行比较分析。二、机构运动分析运用解析法对上述机构进行运动分析，该机构在初始时刻的图为如下：根据复数矢量法可以找出位置与时间，速度及加速度与时间的关系：分析：该位移是通过在CAXA上画出主动杆在不同的角度，从动件相对X轴与Y轴的位移。位移的单位为（mm）分析：先通过求出从动杆的角速度，再算出线速度，在在X轴与Y轴上分解。公式可参考 机械原理P39页。从动杆的速度单位为（mm/s） 分析：析：先通过求出从动杆的角速度，再算出加速度，在在X轴与Y轴上分解。公式可参考 机械原理P39页。加速度的单位为(mm/s2)三 虚拟样机实体建模与仿真3.1 样机模型建
3、立 3.1.1创建样机几何模型操作步骤： 1、在Setting菜单中选择Units，将长度单位设置为毫米（mm）。 2、点击OK。 3、在Setting菜单中选择Working Grid,则工作栅格设置对话框就会弹出。 4、将工作栅格尺寸设置为300，格距为4。 5、点击OK。 6、再把视图放大 7、再在开选择图标 如下，画出杆1 在，在长度Length 选择70，画出杆2 ，再单击，分别以杆1与杆2的未连端的圆心，以半径140，100画两条圆弧，在按安住Ctrl键，点击，选择圆弧的交点，如图示，再把两条弧线删除，然后选择图标，长度自由，如图，分别把它们连接起来，那么这个四杆机构就画好了，如图
4、： 2添加样机约束副先在绿杆的左端添加一转动副，图标为，在CONSTRUCTION 栏选择2Bod-Loc. 分别在4个竿之间添加转动副，在选择如图所示，把杆1与地面固定，那么约束就添家好了：3创建样机运动和动力在绿竿的左端加入一动力，图标为，速度为（10*180/3.14），如上图。调试运动结果，为下一步仿真做准备4样机仿真完成模型样机模型后，选择进行仿真调试，2、选择Duration, 设置模拟仿真持续时间为1秒钟、输出步数为500步，单 击Simulate Start 输出图形如下：3.2 模型仿真分析 3.2.1测量样机的运动学和动力学参数选择从动杆件的质心，在Characterist
5、ic选项中分别选择它的位移，速度，加速度，输出曲线，并对应的选择X轴Y轴在X上位移 S-T速度 V T加速度 a t 角速度，角加速度都为 0 ，在Z轴都为0在Y上位移 S-T速度 V T加速度 a t 角速度，角加速度都为 0 在Z轴上都为0四 虚拟样机仿真结果与机构运动分析结果的比较根据已经得到的两组曲线图形，将用解析法画出从动杆质心的位移曲线、速度曲线和加速度曲线与仿真输出的曲线进行比较分析。位移曲线：在X轴上的在Y轴上的速度曲线 在X轴上的在Y轴上加速度 在X轴上在Y轴上由数据和图形分析可以知道，仿真输出的曲线与理论曲线时基本相同的，在允许一定的误差范围之内即仿真输出的结果与解析法算出
6、的数据即画出的曲线想同，因此仿真机构设计正确完。五 工作总结机构仿真设计工作总结 作者 李辉辉 潘跃进 吕鹏 潘礼斌 李晓龙针对我们选择的要求机构为四杆铰链曲柄摇杆机构，主动曲柄长度为100mm，连杆长100 mm，从动杆长度为140mm，固定杆长150 mm，主动曲柄以w =10rad/s逆时针匀速转动，摇杆在一定的摆角内实现摇摆，且有急回运动，我们进行了为期两个星期的课程设计。并且在我们队伍五名成员的共同努力，团结合作之下，顺利的完成了机构的运动分析和机构运动仿真。在这次课程设计过程中，我们先小组讨论选定进行运动分析的机构，之后一起对ADAMS仿真软件进行了初步的学习，上课结束后，我们就究
7、一起研机构的各种运动并对其进行分析，讨论其各种运动规律，然后一起摸索，开始利用ADAMS软件对机构进行仿真。在经过了几番挫折之后，我们组在与同学的相互交流下，完成了对机构的仿真并得到了正确的输出曲线。在这次课程设计中，我们一组五名成员共同努力奋斗了两个星期，从中得到了很多东西：1、 我们在对机构采用解析法分析其运动规律的过程中，不断的对机构运动解析法进行反复的阅读和钻研，在很大程度上加深了对机构运动解析法分析的理解，同时，也在摸索运用中对曲柄摇杆机构的运动规律了解更加深入。2、 学会了ADAMS仿真软件的基本应用。在此次课程设计中，要求使用ADAMS软件对所选机构进行仿真，因此老师的指导下，我
8、们对ADAMS进行了简单的学习，但在应用到实际仿真时，仍碰到了很多的问题。我们组员之间相互合作，一起摸索学习该软件的运用，并已经能够较熟练的运用ADAMS软件进行比较简单的机构仿真。3、 增强了我们的自主学习能力。这次进行的课程设计，很大部分都是我们小组自主完成的。在此之前我们都没有做过类似的课程设计，因此相对比较缺乏思路和经验，也遇到了不少的问题。但是通过我们的自主学习，在网上查找相关资料与该软件的学习课程，我们慢慢的解决了碰到的问题，自主学习的能力在一定程度时得以增强。4、 加强了我们独立分析问题解决问题的能力。此次课题设计过程中，我们遇到了很多的困难，由于指导老师要求我们自主完成课程设计
9、，很多碰到的问题都要求我们自己解决，因此，为能顺利完成课程设计，我们组开拓思路，对各类问题进行解决，而且与其他组的同学相互交流在设计中碰到的困难与得到的相关经验，在很大程度上加强了我们分析解决问题的能力与合作能力。5、 培养了我们团队合作精神。这次课程设计对于我们都比较一挑战性，面对十分陌生的课题，我们每个人都没有十足的信心。但是在完成课程设计的过程中，我们互相团结合作，不断的摸索前进，遇到问题时，就一起协商讨论解决，最终得以顺利完成课题设计。但是，收获的同时，我们也看到了我们存在的问题：1、 对机构运动了解还不够透彻。对于我们这次所选择的机构，虽然比较简单，但是我们在对其进行运动分析时，却运
10、到了不少的问题，如对滑块大致的位移曲线、速度曲线等的形状的预测；曲柄做匀速转动时，不同位置滑块对应的位移和运动状态的判断等。2、 对书本知识的运用能力较弱。在对机构运用解析法分析运动规律时，我们对书本上介绍的解析法进行了大量的研究，但在实际运用分析时，总是不能得到理想的结果，虽然最终我们一起努力，取长补短，完成了解析法对机构的运动分析，但也反映了我们对书本知识运用的弱项。3、 个人问题。这次的课程设计进行时间长达两个星期，期间一组的五名成员都在一起研究解决问题。因此，有些成员的个人习惯，个人意识问题及责任心程度，引起了一些不必要的麻烦，如：粗枝大叶的对某些数据的记录，等到要用的时候吧能够提供正
11、确完整的数据以至于不得不再次计算，浪费了大量的时间。4、 自主学习不够主动。机构运动分析时，运用到了很多上课时没用仔细讲到的知识，因此要求我们要去主动自主学习课外知识，但我们往往都时遇到了问题时，我们才会想起来要去学习这方面的知识。5、 理论知识水平不够。在运用ADAMS仿真软件时，我们能很快的画出所需设计机构，并且比较成功的仿真出来，但在对此进行分析与解析法的相互对比之下，在一开始时我们一时被难住了，不知道从何处去下手，这明显的显示出了我们在理论知识上的许多不足与分析问题方法的单一化。6、 团队的合作能力还有待提高。在该课程设计中，我们在团队合作能力上的不足表露出来了，存在着分工不是很明确，
12、团队知识结构及能力不均衡，以及领导能力的不足，导致了工作任务的多少差距很大，有些人做的很少，而有些的工作量很大，虽然这次设计对我们的团队合作有了一定的加强与提高，但我们在这方面的欠缺很大。总的来说，我们这次课程设计还是很成功的。这次课及程设计我们在老师的指导下，通过小组五名成员的共同努力，最终得以顺利的完成，不得不说这也时一次成功。当然，我们也看到了自己的很多不足之处，但是，在今后的学习生活中，我们会不断的改进，面对相似的情况，我们有了这次宝贵的经验，而且在学习其他类似的软件与分析问题时我们就会有经验了，就必将能够做的更好，不在范同样的错误。这次课程设计就是一次实践，对理论知识进一步优化。在今后的学习中我们在多多参加类似的实践，不断的参与其中，把自己的能力不断的提升上去。 20008年6月26日
