论文总字数：30852字

摘 要

在机构的设计过程中，常常需要花费很多重复的劳动时间来进行简单部件的运算设计，浪费了设计者很多精力与时间，并且很容易出现错误。本文设计内容致力于将常规的铰链四杆机构设计程序化，节约设计者的时间，易于操作，并且提高正确率。本文首先将对机构学进行简单的介绍，为读者提供一些基础知识，且介绍了目前机构学的现状与研究成果以及未来的发展趋势。然后介绍本文设计所用的主要软件MATLAB，为后续的连杆设计提供基础。连杆设计分为常规设计和优化设计，因为采用与MATLAB的GUI模块结合的方式，所以主要采用解析法进行设计工作。常规设计主要按位置角度进行，分为:三组主从动件对应角位移设计四杆机构、已知行程速比摆角及最小传动角设计四杆机构、已知连架杆BC三个位置设计四杆机构、连杆位置用连杆平面上任意两点MN表示设计四杆机构和先选定类型再设计四杆机构五种设计类型。铰链四连杆的优化设计分为连杆实现预定轨迹的优化设计和连杆实现预定函数的优化设计两种。因为曲柄滑块机构也属于连杆机构，本文也进行了常规设计和优化设计各一个，尽可能做到全面。最后，本文运用Pro/E软件进行发动机曲柄滑块机构的三维建模，提供直观的连杆机构运动演示。

关键词：机构学 MATLAB 铰链四连杆机构 优化设计 三维建模

Optimization and simulation design of Common mechanism --link module

Abstract

In the design process of mechanism, it often takes a lot of repetitive work time to design simple arithmetic components, designers waste a lot of energy and time, and prone to error. This design content dedicated to make conventional hinge four mechanism design procedure, saving the time of designers, it is easy to operate, and improve accuracy.Firstly, this paper will give a simple presentation of institutions, to provide readers with some basic knowledge, and describes the current status of science and research institutions as well as future trends. Then this article describes the main software used in the design--MATLAB, providing the basis for subsequent linkage design.Link design is divided into conventional design and optimum design, because combining with MATLAB/GUI, the design work is mainly about analytical method. Conventional design mainly go on the position angle, it is divided into five design types : Corresponding to the angular displacement of the three groups of four main follower mechanism design , Known stroke ratio swing angle and minimum transmission angle design four agencies , Known connecting rods BC three position rack designed four agencies , Link position with any two points on the plane MN link design represents four agencies, First select the type of redesign four agencies. Four-link hinge optimization design is divided into two types: Link to achieve a predetermined trajectory optimization design, The optimized design of link predetermined function. Because the slider-crank mechanism is also part of a link mechanism, the paper also carried a conventional design and optimum design of each one, comprehensive as possible.Finally, we use the software Pro / E to build the three-dimensional model of engine slider-crank mechanism, to provide intuitive linkage movement demonstration.

Keywords: mechanisms, MATLAB, hinged four bar linkage, optimization design, three-dimensional modeling

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1机构学的现状与发展趋势 1

1.1.1机构学的概念 1

1.1.2机构学的现状及研究成果 1

1.1.3机构学的趋势 1

1.2 MATLAB/GUI介绍 2

1.2.1MATLAB/GUI简介 2

1.2.2 MATLAB/GUI的一般制作步骤 3

1.2.3MATLAB的优化工具箱 3

1.3本文的主要内容及安排 3

第二章 连杆机构的设计方法 5

2.1连杆机构的介绍 5

2.1.1连杆机构的工作原理 5

2.1.2连杆机构的分类 5

2.2连杆机构的图解设计法 5

2.3连杆机构的解析设计法 7

2.4连杆机构的优化设计法 7

第三章 铰链四杆机构设计 7

3.1铰链四杆机构常规设计 8

3.1.1给定连架杆对应位置的设计问题 8

3.1.2给定极限位置和最小传动角的设计问题 9

3.1.3连杆通过三个预定位置的设计问题 11

3.1.4连杆位置用连杆上任意两点表示设计四杆机构 13

3.1.5先选定类型再进行四杆机构设计 16

3.2铰链四杆机构优化设计 18

3.2.1连杆实现预定轨迹的优化设计 18

3.2.2连杆实现预定函数的优化设计 22

第四章 曲柄滑块机构设计 27

4.1曲柄滑块机构常规设计 27

4.2曲柄滑块机构优化设计 28

第五章 发动机曲柄滑块机构Pro/E三维建模 32

5.1Pro/E简介 32

5.2建模与装配 32

第六章 总结与展望 36

6.1总结 36

6.2展望 36

参考文献 38

致谢 40

附录1给定连架杆对应位置的设计问题M文件代码 41

附录2给定极限位置和最小传动角的设计问题M文件 42

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