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1、 文理学院毕业设计(论文)正文题 目基于PRO/E的曲柄滑块机构的结构设计及运动仿真分析专 业机械设计制造及其自动化word格式. 基于PRO/E的曲柄滑块机构的结构设计及运动仿真分析摘要：曲柄滑块机构是用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构，也称曲柄连杆机构。曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲床等的主机构中。活塞式发动机以滑块为主动件，把往复移动转换为不整周或整周的回转运动；压缩机、冲床以曲柄为主动件，把整周转动转换为往复移动。偏置曲柄滑块机构的滑块具有急回特性，锯床就是利用这一特性来达到锯条的慢进和空程急回的目的。关键词：曲柄滑块;机构;设计;回转;往复;急回T
2、he structural design of the slider-crank mechanism and motion simulation analysis based on PRO/EAbstract: The slider-crank mechanism is a crank and slider to rotate and move the conversion between the planar linkage, also known as crank linkage. The slider-crank mechanism is widely used in the recip
3、rocating piston engines, compressors, presses and other institutions. Piston engine slider initiative pieces, the reciprocating motion is converted to not weeks or rotary movement of the whole week; compressors, presses crank driving part, the whole week rotation converted to move back and forth. Sl
4、ider offset slider-crank mechanism with quick-return characteristics of the sawing machine is to use this feature to achieve the purpose of the quick return of the saw blade slowly into the empty process.Key words: crank slider; institutions; design; rotation; back and forth; quick return目 录1绪论11.1课
5、题提出的目的和意义11.2国外的研究现状及发展趋势21.3运动仿真技术及国外运动仿真技术现状和发展概况21.4主要研究容、途径及技术路线31.5本章小结52 曲柄滑块机构简介62.1曲柄滑块机构定义62.2曲柄滑块机构的特性及应用62.3曲柄滑块机构的分类62.4偏心轮机构简介72.5 本章小结83曲柄滑块机构的动力学与运动学特性93.1曲柄滑块的动力学特性93.2曲柄滑块的运动学特性103.3本章小结114曲柄滑块机构零件设计114.1 曲柄滑块机构总体分析114.2曲柄滑块机构零件的三维造型114.3本章小结175 曲柄滑块机构的装配185.1曲柄滑块机构的模型的创建步骤185.2本章小结
6、196曲柄滑块机构运动仿真206.1运动机构仿真206.2机构仿真206.3本章小结22参考文献23致 241绪论1.1课题提出的目的和意义 当今任何一个国家，若其要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势。90年代以来，随着以计算机技术为支柱的信息技术的发展，世界经济格局发生了巨大的变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，经济循环加大、加快，市场竞争日趋激烈。同时，工业产品由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子产品开发时把面向产品的创新性、外观造型、人机工程等的设计提高到了一个新的高度，从而也迫切要求对产品设计的研究能有进一步的突破，以提高企业形象、产品设计水平和市场竞争力。正
7、因如此，工业设计领域的研究逐渐受到了国学者的关注。特别是近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体等技术的发展和CAD/CAM、PRO/E软件应用的逐步深入，现代产品设计理论与方法的研究有了长足的进步。随着现代化工业的高速发展，产品的功能、结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计工作在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。事实上，虽然开发中设计本身所花的费用仅占产品总成本的5%左右，但新产品的开发费用中约有80%取决于设计过程，因而产品的设计阶段己被视为提高整个生产效率的瓶颈，对于生产系统的整个生产率起着举足轻重的作用。因此，伴随着现代化工业的
8、发展，计算机辅助设计也得到了迅速的发展和普及。而参数化技术是当前PRO/E技术需要的研究的领域之一。参数化设计一般是指设计对象的结构比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系，参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到尺寸驱动。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。为了能够更直观、更全面地反映设计意图，可在计算机部建立相应的三维实体模型。并且，在三维模型的基础上可以进行零件装配、干涉检查、有限元分析，运动分析等高级的计算机辅助设计工作。而PRO/ENGINEER是美国参数技术公
9、司 (PTC) 研制的CAD/CAM软件，它具有以上强大功能，因此本课题具有很重要的实际研究意义。本课题设计的曲柄滑块机构正是运用PRO/E的独特造型设计功能来实现的。1.2国外的研究现状及发展趋势 90年代后随着CAD技术的发展，其系统性能提高，价格降低，PRO/E开始在设计领域全面普及，成为必不可少设计工具，PRO/E之所以在短短的时间发展如此迅速，是因为它是人类在20世纪取得的重大科技成就之一，它几乎推动了一切领域的设计革命，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大的提高了产品开发的速度和精度。应用PRO/E技术进行产品设计，能使设计、生产维修工作快速成而高效地时行，所带来的经济效益是十分
10、明显的。PRO/E技术的发展与应用水平己成为和衡量一个国家的科学技术现代化和工业现代化的重要标志。近几年来，随着计算机技术的飞速发展，PRO/E技术己经由发达国家向发展中国家扩展，而且发展的势头非常迅猛。因为当今世界工业产品的市场竞争，归根结底是设计手段和设计水平的竞争，发展中国家的工业产品要在世界市场占有一席之地，就必须采用PRO/E技术。我国PRO/E技术的研究和开发工作起步相对较晚，自80年代开始，CAD技术应用工作才逐步得到了开展，随后PRO/E也有了应用，国家逐步认识到开展PRO/E应用工程的必要性和可靠性，并在全国各个行业大力推广PRO/E技术，同时展开PRO/E技术的开发和研制工
11、作。随着POR/E技术的不断研究，开发与广泛应用，对POR/E技术提出越来越高的要求，因此POR/E从本身技术的发展来看，其发展趋势是集成化、智能化、和标准化。也只有不断完善，创新才能在日益激烈的竞争中立于不败之地。1.3运动仿真技术及国外运动仿真技术现状和发展概况运动仿真技术是一种崭新的产品开发方法，是多个相关学科领域交叉、集成的产物，是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法，其涉及机械、电子、计算机图形学、仿真建模、虚拟现实等多个领域、多项技术，以计算机仿真和产品生命周期建模为基础，以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，借助成熟的三维计算机图形技术、图形用户界面技术、信息技术、集
12、成技术、多媒体技术、并行处理技术等，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起，使得与产品相关的所有人员能在产品研制的早期直观形象地对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真以及使用仿真等。换句话说“运动仿真”设计方法就是在建造第一台物理样机之前，利用软件技术建立产品系统计算机模型，通过基于实体可视化的仿真分析，模拟系统在真实工作环境条件下的运动和动力特性，以便反复修改设计方案，最终得到最优设计方案。 国外已经在各个领域广泛地应用仿真设计。所涉及到的产品从庞大的卡车到微小的照相机的快门，从火箭到轮船的锚机。在工程和矿山机械行业，如约翰迪尔公司利用仿真技术成功地解决了工程机械在高速行驶时出现
13、蛇形现象的问题及在重载下的自激振动这个一直困扰着设计师及用户的难题，大大提高了工程和矿山机械高速行驶性能与重载作业性能。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
14、出能满足市场需求的产品来。1.4主要研究容、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：1、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
15、，用PRO/E设计出减速器的结构并进行仿真。2、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：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1-1曲柄滑块机构三维参数化设计系统 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：图1-2在PRO/E设计系统运行的流程图1.5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2.1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
