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1、 *大学本科学生毕业设计（论文）大功率偏心摆振试验机偏心机构设计学 生：学 号：指导教师：专 业：机械设计制造及自动化*机械工程学院2OO9年6月Graduation Design (Thesis) of Chongqing UniversityDesign of the Eccentric Mechanism of High-power Shimmy eccentric testing machineUndergraduate: Zeng Yuhao Supervisor: Prof. Gong XianshengMajor: Mechanical Design Manufacturing
2、and AutomationJune 2009 中文摘要摘 要大功率偏心摆振试验机是为验证大型弹性联轴器性能而设计的。该试验机的模型主要有三种，一种是曲柄摇杆机构，一种是滚珠丝杆机构，另一种是齿轮齿条机构1。本论文选择的是第一种，主要设计任务是确定机构各构件详细尺寸，满足设计的要求。试验机偏心机构在工作过程中承受的最大扭矩是25 KN.m，摇杆摆角范围为10度，在范围内无极可调，曲柄为有级可调的几组偏心量不同的偏心轴，连杆在一定尺寸范围内可以无级调定杆长。机构的尺寸包括长度尺寸和截面尺寸。长度尺寸主要有机构摇杆摆角范围来确定，截面尺寸由机构承受的最大扭矩来确定。本论文从摇杆摆角范围出发，利用M
3、atlab软件中的优化工具箱进行尺寸优化，得到各个构件的长度，再通过Matlab中的Sumulink工具进行动态仿真2，验证尺寸是否满足设计要求，通过多次验证修改，得到最优长度尺寸。再根据机构承受的最大扭矩，利用机构的静力学模型和零件的的强度条件，选定各构件的截面尺寸。尺寸定下来后，用ProE3为各个构件建立实体模型，并进行装配，再利用ProE仿真功能，获得机构的运动动画。最后，用Ansys软件4对摇杆和连杆应力应变分析，验证构件的强度。通过验证，设计的机构满足运动和强度要求。关键词: 大功率偏心摆振试验机，曲柄摇杆机构，Matlab,ProE,A重庆大学本科学生毕业设计（论文） ABSTRA
4、CTABSTRACTHigh-power Shimmy eccentric testing machine is specifically designed for verifying the performance of flexible coupling. There are two models of the testing machine, the one is the crank-rocker mechanism, and the other is ball screw mechanism. In this paper, the author chooses the former,
5、and the main task is to determine the detailed size of crank-rocker mechanism l to meet the design requirements.During the working Process, the maximum torque rolling in the testing machine is 25 KN.m. The angle range of rocker is 10 degrees with no limit to change the degree. The crank is the one o
6、f eccentric shafts with different amounts of eccentricity. In the range of a certain size, we could select the size of the link at discretion. The size of the testing machine includes the length and section size. The length is mainly determined by the scope of the rocker, and the section is mainly d
7、etermined by the maximum torque rolling in the testing machine.In this paper, with the range of the rocker, using the Matlab Optimization Toolbox, the lengths of various components are obtained, then using the Matlab Sumulink Toolbox, to verify whether the sizes are meeting the design requirements.
8、Through a number of validation modifications, the optimal lengths are obtained. Under the maximum torque，using the static model agencies and the strength condition of the component parts, to obtain the section size of component parts. Then using ProE to establish the solid model for every part of th
9、e machine, and using ProE Simulation Toolbox, the animation of the machine is obtained. Finally, verifying the Stress-strain of the link and the rocker with the Ansys. Through the last verification, the designed machine meets the requirements in movement and strength well.Key word: High-power Shimmy
10、 eccentric testing machine, crank and rocker mechanism, Matlab, ProE, Ansys重庆大学本科学生毕业设计（论文） 1 绪论目 录中文摘要IABSTRACTII1 绪论11.1本文背景11.2 曲柄摇杆机构的特性31.2.1 曲柄摇杆机构的条件31.2.2 行程速比系数31.2.2 压力角和传动角41.3 论文主要工作和内容安排42 基于Matlab的优化和仿真62.1 概述62.2 Matlab简介62.3 机构尺寸的优化72.3.1 目标函数72.3.2 约束条件82.3.3 优化主函数82.3.4 Matlab 编程求解
11、82.4 Matlab/Simulink动态仿真92.4.1 利用 Simulink 进行系统仿真9的步骤：92.4.2 曲柄摇杆机构数学模型的建立92.4.2 计算函数的编制102.4.3 仿真模型初值的确定102.4.4 仿真模型的构建112.4.5 动态仿真122.5 本章小结193 基于静力学的截面选取203.1概述203.2机构的静力分析203.2.1 曲柄摇杆机构静力学10模型203.2.2 利用Matlab求解213.2.3 构件模型的转化233.3 构件截面选取233.3.1 连杆的截面选取233.3.2连杆螺纹管截面的选取243.3.3摇杆的截面选取243.3.4圆柱销截面选
12、取273.3.5偏心轴的截面选取12283.3.6 偏心轴轴承的选取303.4 本章总结314 机构的三维实体建模324.1 概述324.2 Pro/Engineer简介324.2.1 相关性 (FullAssoeiativity)324.2.2 基于特征的参数化建模(Feature一based parametrie Modeling)334.2.3 数据管理 (Data Management)334.2.4 装配管理 (Assembly Management)334.2.5工程数据库重用 (Engineering ate Reuse EDR)334.2.6 易用性 (Ease fuse)33
13、4.2.7 硬件独立性 (Hardware Independence)344.3三维实体建模14344.3.1机构重要构件三维实体图354.4 三维实体装配394.4.1 三维实体装配简介394.4.2 装配过程404.4.3 机构三维实体装配图414.5机构运动仿真和分析424.5.1 Mechanism/Pro 简述424.5.2 Mechanism/Pro仿真过程424.6 本章小结455 基于Ansys的应力应变分析465.1 本章概述465.2 ansys软件简介465.2.1 Ansys的主要技术特点465.2.2 Ansys有限元分析的流程475.3机构重要构件Ansys分析47
14、5.3.1摇杆的Ansys分析485.3.2 偏心轴的Ansys分析525.3.3 连杆的Ansys分析545.4本章小结566 结论与展望576.1 全文工作总结576.2 后续工作展望57致谢58参考文献591 绪论1.1本文背景近年来，重庆市船舶企业利用地理优势，一直在积极抢占国内市场，并逐步向国际市场延伸。去年，川东造船厂特种船舶产业化建设、东风船舶工业公司扩能技改、帝力游艇制造有限公司高档游艇制造等重点项目陆续推进，重庆市船舶工业不仅实现了从建造内河船舶到海洋船舶、出口船舶的历史性跨越，还成功研发生产出一批高技术含量、高附加值船舶产品。 2008年重庆市船舶工业总产值首次突破百亿大关，达到101。19亿元。为了进一步加速重庆船舶装备制造业的发展，关键还是掌握关键核心技术，这些技术中，高弹性联轴器的性能研究是一项重要内容。高弹性联轴器被广泛地应用在船用柴油机动力装置中5。它
