機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)報告擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)資料.doc

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機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)報告 學(xué)號: 姓名: 班級: 成績: 同組實(shí)驗(yàn)同學(xué): 實(shí)驗(yàn)日期: 指導(dǎo)教師: 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)習(xí)在ADAMS軟件平臺上建立擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)化仿真模型,并對該機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行運(yùn)動學(xué)?動力學(xué)分析和機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)? 2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的典型機(jī)構(gòu),如下圖所示? 該機(jī)構(gòu)工作時,曲柄為原動件,勻速轉(zhuǎn)動,滑塊2為執(zhí)行構(gòu)件,做往復(fù)直線運(yùn)動?滑塊2從左向右運(yùn)動時稱為工作行程,此時要求速度較低并且均勻;滑塊2從右向左運(yùn)動時稱為空回行程,此時要求速度較高,以提高工作效率?為此,該機(jī)構(gòu)應(yīng)具有急回特性?另外,滑塊2在工作行程中,受到阻力FP的作用,而在空回行程中則不受阻力作用? 已知:曲柄的轉(zhuǎn)速為n(r/min),各構(gòu)件的尺寸?質(zhì)心位置和質(zhì)量;導(dǎo)桿繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量JS及阻力FP的變化規(guī)律;滑塊2的導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所做圓弧高的平分線上?要求: （1） 建立擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸的數(shù)學(xué)模型; （2） 建立擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)化仿真模型; （3） 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真分析; （4） 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)? 3. 實(shí)驗(yàn)參數(shù): 方案號 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析 n /(r/min) lP1P2 /mm lP1P6 /mm lP2P3 /mm λ /mm m導(dǎo)桿 /kg m滑塊2 /kg FPmax /N JS導(dǎo)桿 /kgm^2 1 60 380 110 540 0.25 20 70 7000 1.1 其中,lP3P9=λlP2P3,曲柄?滑塊2和連桿的質(zhì)量均為0,導(dǎo)桿質(zhì)心點(diǎn)位于0.5lP2P3處 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果; (1) 機(jī)構(gòu)在左極限位置時,在直角坐標(biāo)系下的建模過程,即機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式? 設(shè)計(jì)點(diǎn) Loc_X Loc_Y Loc_Z POINT_1 0.0 0.0 20.0 POINT_2 0.0 DV_M_P2_Y 0.0 POINT_3 DV_M_P3_X DV_M_P3_Y 0.0 POINT_4 DV_M_P4_X DV_M_P4_Y 0.0 POINT_5 DV_M_P5_X DV_M_P5_Y 0.0 POINT_6 DV_M_P6_X DV_M_P6_Y 20.0 POINT_7 DV_M_P7_X DV_M_P7_Y 0.0 POINT_8 DV_M_P8_X DV_M_P8_Y 0.0 POINT_9 DV_M_P9_X DV_M_P9_Y 0.0 POINT_10 DV_M_P9_X + 30 DV_M_P9_Y -10.0 (2)滑塊2質(zhì)心點(diǎn)的位移?速度和加速度曲線? (3)導(dǎo)桿的角速度和角加速度曲線? (4)阻力曲線?各轉(zhuǎn)動副的受力曲線和曲柄上的平衡力矩曲線? （5） 機(jī)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果報告? 5. 思考題: (1)擺動導(dǎo)桿有沒有急回特性?如果有,所設(shè)計(jì)方案中其行程速度變化系數(shù)k為多少? 答:有,且k=(180+θ)/(180-θ),根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù),得θ=2*α=2*arcsin(11/38)= 33.65,故k=1.460? (2)對擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化建模的步驟是什么? 答:1.建立設(shè)計(jì)變量:即建立設(shè)計(jì)初始參數(shù)和建立設(shè)計(jì)變量; 2.建立設(shè)計(jì)點(diǎn):在Point Table上創(chuàng)建設(shè)計(jì)點(diǎn)及其數(shù)值或表達(dá)式; 3.創(chuàng)建運(yùn)動件:對于本模型,有滑塊1?導(dǎo)桿?曲柄?滑塊2和連桿; 4.創(chuàng)建運(yùn)動副:即創(chuàng)建相應(yīng)位置的轉(zhuǎn)動副或移動副; 5.給機(jī)構(gòu)施加驅(qū)動:在相應(yīng)位置加驅(qū)動力; 6.機(jī)構(gòu)仿真:觀察其運(yùn)動情況; 7.細(xì)化機(jī)構(gòu)仿真模型:即修改質(zhì)心位置?慣性參數(shù)?加力?力的參數(shù)化等? (3)在對擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)前,為什么要進(jìn)行設(shè)計(jì)研究? 答:當(dāng)需要迅速獲得一個經(jīng)過改善的模型,即在對擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)前,它應(yīng)滿足機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的各種要求和所有的必須動作,在滿足一定的設(shè)計(jì)條件下,要對一些變量進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的研究,從中找出一種方案使機(jī)構(gòu)中各鉸鏈點(diǎn)的支反力達(dá)到最小值?故進(jìn)行設(shè)計(jì)研究很有必要? (4)試舉擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在工程實(shí)際中2—3個應(yīng)用案例? 答:1. M6的低頻振動攻絲工作臺 用擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)近似替代低頻振動攻絲機(jī)中的簡諧扭振機(jī)構(gòu),對近似替代的可能性和可行性進(jìn)行了分析?得出結(jié)論:當(dāng)曲柄長度與機(jī)架長度之比小于0.1時,擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以足夠精確地輸出正弦函數(shù)?給出了該機(jī)構(gòu)在攻螺紋直徑為 M6的低頻振動攻絲工作臺中的應(yīng)用實(shí)例? 2. 小袋包裝機(jī) 針對我國國內(nèi)全自動計(jì)量杯式小袋包裝機(jī)上傳動系統(tǒng)的不足,提出了搖塊式擺動導(dǎo)桿滑槽間歇機(jī)構(gòu)實(shí)施量杯旋轉(zhuǎn)盤動停結(jié)合,保證計(jì)量杯有充足的時間加料和排料;并確定了此機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和幾何尺寸,還分析了該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性. 3. 牛頭刨床 牛頭刨床的擺動導(dǎo)桿的機(jī)構(gòu)用于調(diào)整滑枕的行程