《定稿的开题报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《定稿的开题报告.doc（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1、课题来源本课题基于Pro/Mechanism Wildfire机构/运动分析需要设立。需要设立。2、研究目的和意义机构运动分析的目的在于，机构的运动分析不但用于分析现有机械的工作性能，而且当进行新机构的综合时，综合的结果也需要通过运动分析来检验其性能是否符合要求。通过轨迹分析，可以确定某些构件运动所需要的空间，判断它们运动时是否相互干涉。通过速度分析，可以确定机构中从动件的速度是否合乎要求，并为进一步作机构的加速度分析和受力分析提供必要的数据。通过加速度分析，可为惯性力的计算提供加速度数据，尤其对于高速机械和重型机械等惯性力较大的机械，进行加速度分析是非常必要的。由上述可知，运动分析既是综
2、合的基础，也是力分析的基础。另外，在研究机器的运转及其速度波动的调节时，为了求等效力（或等效力矩）、等效质量（或等效转动惯量），也必须首先对机构进行运动分析。随着计算机技术的高速发展，机构运动分析开始通过计算机辅助分析来实现。其中CAE（计算机辅助分析）技术的应用和推广，极大的促进了机构运动分析技术的发展。CAE (Computer Aided Engineering)是计算机技术与工程分析技术相结合而形成的新兴技术，是CAD/CAE/CAM一体化技术中重要的组成部分。CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动/动力学仿真。工程数值
3、分析用来确定分析产品的性能;结构与过程优化设计用来在保证产品功能、工艺过程的基础上，使产品、工艺过程的性能最优;结构强度与寿命评估用来评估产品的强度设计是否可行，可靠性如何以及使用寿命为多少;运动/动力学仿真用来对由CAD建模完成的虚拟样机进行运动学仿真与动力学仿真。CAE的核心技术应为有限元技术（即Pro/MECHICA）与虚拟样机的运动/动力学仿真技术(即Pro/Mechanism)。CAE可以完成以下几个方面的工作。运用有限元技术分析、计算产品结构的应力、变形等物理场量，给出整个物理场量在空间与时问上的分布，实现结构的从线性、静力计算分析到非线性、动力的计算分析。 运用工程优化设计的方法
4、在满足各种工艺、设计的约束条件下，对产品的结构、工艺参数、结构形状进行优化设计，使产品结构性能、工艺过程达到最优。运用结构强度与寿命评估的理论、方法、规范，对结构的安全性、可靠性以及使用寿命做出评价与估计。运用运动学动学/动力学仿真，、动力学的理论、方法，对由CAD实体造型设计出的机构、整机进行运给出机构、整机的运动轨迹、速度、加速度以及动反力的大小等。其中Pro/ENGINEER Wildfire的运动学分析模块Mechanism可以进行装配的运动学分析和仿真。这样可以使得原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改，并且能够大大简化机构的设计开发过程，缩短其开发周期.减少开发
5、费用，同时提高产品质量。在Pro/ENGINEER Wildfire中。运动仿真的结果不但可以以动画的形式表现出来，还可以以参数的形式输出，从而可以获知零件之间是否干涉。干涉的体积有多大等。根据仿真结果对所设计的零件进行修改.直到不产生干涉为止。 在Pro/ENGINEER Wildfire中.用户可以通过对机构添加运动副、驱动器使其运动起来，以实现机构的运动仿真。而机构又是由构件组合而成的，其中每个构件都是以一定的方式至少与另一个构件相连接，这种连接既使两个构件直接接触，又使两个构件产生一定的相对运动。创建机构的过程与零件装配的过程极为相似.因此，发展至今，CAE已成为机构设计必须搭配的软件
6、。3、国内外研究现状和发展趋势近年来机构运动学研究进展很快，成果累累，现将主要研究情况综述如下。 1 平面与空间连杆机构的结构理论研究 研究机构的结构单元及机构拓扑结构特征，如主动副存在准则、活动度类型及其判定、拓扑结构的同构判定、消极子运动链判定等。研究满足拓扑结构要求的机构结构类型综合及其自动生成。研究机构创新设计的方法学和结构类型的优选。 2 典型机构的运动分析与综合研究 连杆机构运动分析新方法的研究，如单开链法、区间分析法、网络分析和吴文俊消元法等。在连杆机构综合中提出了解析法与优化法相结合的机构尺度综合法、机构装配构形与尺度综合的同伦方法、机构尺度类型及其性能关系的图谱法等。给出了空
7、间7R机构位移方程式的完美形式(16次方程)。采用数值化图谱替代传统的连杆曲线图谱实现机构综合。 凸轮机构分析与综合的研究也日益深化。摆动从动件盘形凸轮机构优化设计问题已有较好结果，摆动从动件圆柱凸轮机构凸轮曲面的设计方法也有不少进展。 此外，高速分度机构的设计和各种组合机构(凸轮连杆、齿轮连杆和齿轮凸轮等)的设计方法均有不少研究成果。 典型机构的深入研究有利于改善现有机器的性能，也有利于机器创新设计的深化。 3机构动力学问题的研究 随着机器向高速、高精度、高自动化方向发展，机构动力学研究的内容越来越广泛。 凸轮机构动力学深入研究，从动件运动规律选择、动力学模型建立、动力响应求解和动力综合方法
8、等研究均有不少成果。 平面与空间连杆机构振动力的完全平衡方法和振动力与振动力矩完全平衡方法在理论上已有较好的解决。 考虑构件弹性的弹性连杆机构动力分析与综合的研究已越来越深入，考虑运动副间隙的连杆机构动力分析及运动稳定性研究取得进展，同时考虑构件弹性和运动副间隙甚至弹流状态的动力分析已有初步研究成果。包含变质量构件机构的动力学也已引起关注并有初步研究。 4机器人机构和步行机机构的研究 对机器人机构学的深入研究有助于设计出性能优良的机器人。如对并联机器人运动学与动力学研究、冗余度机器人的逆运动学研究、关节轨迹规划及考虑关节弹性的多机器人协调操作的研究、变几何桁架机器人机构增大工作空间和提高灵巧性
9、研究。虚拟轴机床是应用并联机器人机构的新型数控加工装备，1994年在芝加哥国际机床博览会上，美国GiddingsLewis公司和英国Geodetic公司首次展出了称为VARIAX和Hexapods的虚拟轴机床，此后欧洲各国和日本也竞相研制。我国第一台大型镗铣类虚拟轴机床原型样机VAMT1Y已由清华大学和天津大学联合开发成功，于1997年12月通过鉴定。研究虚拟轴机床中并联空间机构的类型、运动学和动力学、工作空间分析与综合问题，将有利于提高和完善虚拟轴机床的工作性能。 对步行机机构学的深入研究有利于步行机实现在特定地面的行走需要。步行机主要有两足步行机、四足步行机、六足步行机和八足步行机。目前主
10、要研究其行走机理、机械结构和控制技术等。管道机器人是特殊场合下的行走机构，对其类型、行走步态规划和控制技术已有较深研究。 1.5新型机构的研究 柔性机构(Compliantmechanism)、微型机构(Micromechanism)、带式凸轮机构(Bandmechanism)、动定机构及仿生机构等各种新型机构不断涌现并得到研究，突破了机构学的一些传统观念，在某些特殊领域得到应用或具体实现。4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案对步行机机构学的深入研究有利于步行机实现在特定地面的行走需要。步行机主要有两足步行机、四足步行机、六足步行机和八足步行机。目前主要研究其行走机理、机械结构
11、和控制技术等。管道机器人是特殊场合下的行走机构，对其类型、行走步态规划和控制技术已有较深研究。 5新型机构的研究 柔性机构(Compliantmechanism)、微型机构(Micromechanism)、带式凸轮机构(Bandmechanism)、动定机构及仿生机构等各种新型机构不断涌现并得到研究，突破了机构学的一些传统观念，在某些特殊领域得到应用或具体实现。经过几十年的发展，CAE软件的对象已逐渐由线性系统发展到非线性系统，并由单一的物理场发展到多场耦合系统，并在机械，航天，建筑，土木工程等领域取得积极且成功的应用。并随着计算机，CAD,CAPP,CAM,PDM和ERP等技术的发展，CAE
12、技术逐渐和他们相会融合，朝向多元化信息技术集成的方向发展。5、预期达到的目标及进度安排4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案主要研究内容：(1) 熟悉掌握四连杆、曲柄滑块、双摇杆、急回等机构的组成、仿真分析及实例；(2) 熟悉掌握凸轮机构的组成、运动规律及实例；(3) 设置电动机的驱动函数；(4) 熟悉掌握Pro/Mechanism的分析方法；(5) 运用Pro/Mechanism进行连杆、凸轮机构运动分析；采取的技术路线及试验方案： 一般认为机构是由一组连接在一起的零部件的集合，Pro/ENGINEER可用下面三步产生一个运动分析方案。 (1)创建零部件(Parts ) Pro
13、/ENGINEER具有强大的三维建模功能，按照设计的要求很容易创建零部件的三维模型。 (2)创建运动副（joints) Pro/ENGINEER可创建多种约束零部件运动的运动副。在某些情况下，可同时创建其他的运动约束特征，比如弹簧、阻尼、弹性衬套和接触等。 (3)定义运动驱动(Motion Driver) 运动驱动是用来驱动机构的运动。每个运动副可包含下列5种可能的运动驱动中的一种。 无运动驱动(None)顾名思义。没有外加的运动驱动副在运动副上，机构只受重力作用。 运动函数(Motion Function)用数学函数定义运动方式。通用运动函数(General)是描述复杂运动驱动的数学函数。运
14、动副直接按时间和位移之间的关系运动。 恒定运动(Constant Driver)恒定的速度或者加速度。采用恒定驱动需要使用者设置某一运动副为等常运动(旋转或者线型位移)，所需的物人参数是位移(时间t=0时的初始位置)、速度和加速度。 简谐运动驱动(Harmonic Driver)简谐运动驱动产生一个光滑的向前或者向后的正弦运动。所需的输人参数是振幅(Amplitude) .频率(Frequency)、相位角( Phase Angle )和位移(Displacement) , 关节运动驱动( Articulation Driver)采用关节运动驱动需要使用者设置某一运动副以特定的步长(旋转或者线
15、型位移)和特定的步数运动。5、预期达到的目标及进度安排1. 预期达到的目标： 实现基于Pro/Mechanism的连杆，凸轮机构的运动分析2. 进度安排（1）1月10日-3月 20日 开题报告和文献翻（2）3月 20 日-5月24日 完成图纸和毕业设计说明书 （3）5月20日-5月30日 整理资料，准备答辩（4）5月 30 日 毕业设计答辩6、阅读的主要文献、资料1 葛正浩，杨芙莲；Pro/ENGINEER Wildfire 3.0机构运动仿真与动力分析P; 化学工业出版社2二代龙震工作室;Pro/ENGINEER Wildfire 4.0基础设计P;电子工业出版社3 曹岩; Pro/ENGINEER Wildfire3.0机械设计实例精解中文版P; 机械工业出版社4 胡仁喜;Pro/ENGINEER应用教程P; 北京交通大学出版社5 二代龙震工作室;Pro/Mechanism Wildfire 3.0/4.0机构/运动分析P; 电子工业出版社6 孙恒等主编 机械原理P；高等教育出版社7 孙恒等主编机械原理教学指南P；高等教育出版社