基于proe的曲柄滑块机构的结构设计及运动仿真分析毕业论文

基于proe的曲柄滑块机构的结构设计及运动仿真分析毕业论文内容摘要：

业性能。 卡特彼勒公司利用虚拟样机在切削任何一片金属之前就可快速试验数千种设计方案，不但降低了产品设计成本，缩短了开发周期，而且还制造出性能更为优异的产品。 运动仿真技术在国外已有很多应用实例，我国也正积 极投身于该项技术的研究中。 在传统上，我国引进物理样机，开发人员往往停留在零件照抄的水平上，对于样机缺乏系统水平上的理解和研究，结果虽然投入了大量的人力物力，却收效甚微。 但如果采用虚拟样机技术，技术人员便可对引进样机进行深入的研究，可以追踪样机的设计思想，从而真正提高设计人员的水平，开发出能满足市场需求的产品来。 主要研究内容、途径及技术路线 本课题主要分析 曲柄滑块机构 的结构及工作原理，学习 PRO/E 三维造型软件的基本操作，特征造型方法及运动仿真等。 具体研究内容有以下几点：（ 1）对 曲柄滑块机构 本身的结 构特点和性能进行研究。 （ 2）对 曲柄滑块机构 各组成零件的三维模型进行设计。 （ 3）在 PRO/E 环境中生成减速器的各主要零件的三维模型。 （ 4）对 曲柄滑块机 构 的 方案进行优化设计。 （ 5）对 曲柄滑块机构 的工作情况进行装配和运动仿真。 主要研究途径和技术路线有： 查阅有关 曲柄滑块机构的 机械原理、 PRO/E软件功能等与设计相关方面的资料，研究国内外相关的设计手册或书籍，在保证设计方案可行性的基础上，用 PRO/E 设计出减速器的结构并进行仿真。 利用计算机三维造型软件对机构进行三维造型和运动仿真，及时发现 问题，及时修改。 实行边科研和边设计 等，这样信息反馈快、修改及时、从而提高工作效率和经济 效益。 曲柄滑块机 构的三维参数化设计系统结构： 上图概述了 曲柄滑块机构 的总体设计、结构设计、系统设计方法 ,系统设计方法 ,系统总体结构等。 曲柄滑块 构在 PRO/E 设计系统运行 的 流程图 如下： 用户界面模块 总体设计 结构设计 数据库模块 用户界面生成数据 PRO/E生成数据 模型 库 块 零件模型库 装配关系模型库 应用程序模块 图 11 曲柄滑块机构三维参数化设计系统 图 12 在 PRO/E 设计系统运行的流程图 本章小结 本章主要对曲柄滑块机构的用途及发展前景进行调查，并且对课题的研究目的和意义，及主要研究途径和技术路线进行了说明，通过对这些问题的分析和探讨 ,更加 深入地了解课题，为论文的设计做好充足的准备。 2 曲柄滑块机构简介 曲柄滑块机构定义 曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式 ,由若干刚性构件用低副 (回转副、移动副 )联接而成的一种机构。 是由曲柄（或曲轴、偏心轮）、连杆、滑块通过移动副和转动副组成的机构。 曲柄滑块机构的特性及应用 常用于将曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动。 或者将滑块的往复直线运动转换为曲柄的回转运动。 对曲柄滑块机构进行运动特性分析是当已知各构件尺寸参数、位置参数和原动件运动规律时 ,研究机构其余构件上各点的轨迹、位移、速度、加速度等 ,从而评价机构是否满足工作性能要求 ,机构是否发生运动干涉等。 曲柄滑块机构具有运动副为低副 ,各元件间为面接触 ,构成低副两元件的几何形状比较简单 ,加工方便 ,易于得到较高的制造精度等优点 ,因而在包括煤矿机械在内的各类机械中得到了广泛的应用，如自动送料机构、冲床、内燃机空气压缩机等。 曲柄滑块机构的分类 根据结构特点，将其分成 3 大类：对心曲柄滑块、偏置曲柄滑块、偏心轮机构 图 21 对心曲柄滑块机构 图 22 偏置曲柄滑块机构 图 23 偏心轮 机构 偏心轮机构简介 当曲柄长度很小时，通常把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可以安装整体式连杆，使得结构简化。 因此偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、冲床、鄂式破碎机、内燃机等机械中 [6]。 偏心轮机构可以实现复杂的非线性传动关系，且传动平稳，结构紧凑，动力平衡性好。 将偏心轮与连杆等机构组合应用，可实现单纯用连杆机构难以得到的复杂的运动特性。 是曲柄滑块机构是常用的机构型式。 生产实际中，如在滑块往复行程中具有匀速运动段，并有急回特性，则一般将有利于 生产质量和生产率的提高。 冲压机的冲头 (滑块 )，如能以匀速冲压工件成形、则有益于冲压件加工质量的提高。 牛头刨床的刨刀 (滑块 )，如能以匀速刨削工件，则无疑会改善工件表面的加工质量，并提高刨刀的切削寿命 (因切削刀均匀 )。 但是，简单的对心曲柄滑块机构，当曲柄匀速回转时，其滑块是不具有急回特性和匀速运动段的。 即便采用六杆以上的连杆机构，一般也只能实现近似的匀速运动。 现在采用偏心轮一曲柄滑块机构，则能以紧凑的机构型式实现上述运动特性 [7]。 在海上能源综合开发平台上，采用这种偏心轮机构，通过滑块联动液压缸，用于将海风 端水平轴旋转的机械能转化成活塞往复运动的机械能，进而转化成液压能。 图 24 工作原理图 图 25 立体效果图 本章小结 本章主要对曲柄滑块机构的 定义以及特性和应用加以叙述，并介绍了常见的几种曲柄滑块机构，着重介绍了偏心轮机构。 3 曲柄滑块机构的动力学与运动学特性 曲柄滑块的动力学特性 图 31 立体效果图 上图为曲柄滑块机构的受力分析示意图 从曲柄 r 传到连杆 l上的力 pc 与滑块发出的压力 p 之间，存在如下关系： ppc ??cos （ 31） 曲柄颈 A处，沿半径方向的力 pr和 pc的关系： pr =pc )cos( ??? （ 32） 将上 2式联立，可得到： pr = ??? co s/)co s( ?p （ 33） 曲柄颈沿 r 方向承受与 pr力大小相等的压力。 曲柄颈沿圆周方向所受切线力 pT与半径 r 的乘积，就是转矩 T。 T=pT*r （ 34） 根据上图可知： )sin ( ?? ?? pp cT （ 35） 将 （ 1）、（ 4） 式代入 （ 5） 式，则 rpT *c o s/)s in ( ??? ?? （ 36） 从上式求出 P。 rTp /1*)s in (/c o s ??? ??。