山东交通学院2011届毕业生毕业论文（设计）题目： 机构的动态分析及运动学仿真系 别 工程机械系 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 姓 名 指导教师 二一一年 月山东交通学院毕业论文（设计）摘 要摘要：机构运动分析的任务是在一直尺寸及原动件运动规律的情况下，确定机构中其他构件上某些点的轨迹、位移、速度及加速度和构件角位移、角速度、角加速度。这些分析无论是设计新机械，还是为了了解现有机构的性能，都是十分重要的，而且是究机械动力性能的重要前提。现有比较重要的两种结构运动分析方法：图解法和解析法。基于解析法的精确性同时利用计算机的标准运算等优点，我们选择利用Pro/ENGINEER Wildfire对机构进行运动的分析。我们利用解析法对要研究的W型活塞机构建立方程，给定原动件及构件的尺寸参数，在通过Pro/ENGINEER Wildfire编程来求解相关构件上一点的运动规律，并对其进行画图。然后再利用Proe软件进行相应的仿真并画出对应点的运动参量的图线来验证我们利用Proe求解出的点的运动规律。结果这款软件给出的对应点的运动参量（位移，速度，加速度）图线完全一致。因此我们得出结论基于Proe的机构运动分析研究是十分科学可靠的，并且有很强的实用性，有很大的利用价值。关键字：机构运动分析，仿真，Pro/E建模AbstractThe organization is the task of motion analysis has been moving pieces of the original size and movement of thecircumstances, determine the organization of certain other components in the locus ofpoints, displacement, velocity and acceleration and angular displacement components, angular velocity, angular acceleration. The analysis of both the design of new machinery, or to understand the performance of existing institutions are very important to study mechanical power and is an important prerequisite for the performance. Two of the more important structure of the existing motion analysis: graphical and analytical method. Analytical method based on the accuracy of the standard operations while leveraging the advantages of the computer, we chose to use Pro/ENGINEER Wildfire on the bodies of sport. We use analytical method to study the establishment of four-bar linkage equation, given the original size of moving parts and component parameters, related by Pro/ENGINEER Wildfireprogram to solve a point on the movement of components, and its drawing. Then use Proe software simulation and draw the corresponding point of the motion parameters corresponding to the graph to verify that we use Proe to solve the movement of the point. The results of this corresponding points given software movement parameters (displacement, velocity, acceleration) of lines exactly the same. Therefore, we conclude based on kinematic analysis of Proes study is very scientific and reliable, and has a strong practical, there is great value in use.Key words: Dynamic Analysis, Dynamic Simulation,Pro / E modeling目 录前 言 41绪论 51.1课题提出的背景 51.2课题研究的意义 5 1.3课题完成的主要工作 72机构运动学分析研究过程介绍 82.1机构运动学分析 82.2机构运动学分析步骤 83机构运动学分析软件介绍12 3.1 Pro/E的主要特点 12 3.2 Pro/E的运动学分析模块介绍 134实例研究18 4.1创建W型活塞机构18 4.2添加马达20 4.3机构的运动仿真21 4.4分析结果和测量值22结 论27致 谢 29 参考文献 30前 言随着科技的不断进步， 制造业正向数字化、全球化、网络化的方向发展，产品的生命周期越来越短，新产品的上市速度越来越快。计算机辅助设计/计算机辅助工程/计算机辅助制造（CAD/CAE/CAM）作为数字化技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、仿真优化、制造加工等广阔领域中具有重大影响的革新技术。CAD/CAE/CAM技术将计算机高速而准确的运算功能，大容量存储和处理数据的能力，丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来，形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统。CAD主要包括数据测量、集合建模、计算分析、绘图与技术文档生成、工程数据库的管理和共享等功能。CAE是利用计算机科学和技术的成果，建立被仿真系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。CAM多的内容广泛，从协议上指的是数控程序的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。作为国民经济的基础，各个国家和地区一直重视制造业的发展，CAD/CAE/CAM 技术与制造业的结合使制造业发生了巨大的变革，也使制造业产生了良好的经济效益。目前，制造企业精良的设备、优良的工作环境、优厚的待遇和高速增长的产值，不近使其在该行业中所占比重、就业人数、社会贡献位居前列，还在于制造业为新技术、新产品的开发和生产提供了重要的物质基础，是现代化经济中不可缺少的战略性产品。CAD/CAE/CAM软件技术也在飞速发展，出现了很多软件产品，应用范围比较广泛的有：Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidWorks、ANSYS、Mastercam、CATIA、Inventor等。由于Pro/ENGINEER Wildfire 3.0中的机构运动仿真模块Mechanism可以进行装配模型的运动和仿真，使得原来在二维图样上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改，并在Pro/ENGINEER Wildfire 3.0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。可以应用电动机来生成要进行研究的运动类型，并可使用凸轮和齿轮设计功能扩展设计。当准备好要分析运动时，可观察并记录分析，或测量诸如位置、速度、加速度或力等量，然后以图形表示这些测量。也可以创建轨迹曲线和运动包络，以用物理方法描述运动。所以笨课题是在CAD软件Pro/Engineer环境中运行。通过对软件的学习和设计实例的应用，可以证明合理运用三维设计软件的动态仿真技术，可使设计工作更为直观、准确和快速。从而提高企业的设计效率，减轻技术人员的劳动强度，缩短产品的设计周期。基于以上思想，本文就W型活塞机构三维实体造型和仿真分析，并对应用过程中出现的问题作了分析，包括关键位置的速度、加速度、位置线图、动态仿真动画以及从不同的角度输出的活塞机构的运动过程。本文用四章的篇幅层层展开，详细地介绍了动态仿真技术及运动学分析研究在三维软件中的应用，并且图文并茂的详细讲解介绍了动态仿真技术及运动学分析的具体运用。最后通过实例研究对W型活塞机构的三维实体建模、装配，添加各约束马达，对模型进行运动仿真,测量结果,获得轨速度、加速度、位置线图曲线。通过这一实例设计，说明了动态仿真技术及运动学分析研究的应用价值，进一步验证了课题的可行性。 第1章 绪论1.1 课题提出的背景制造业是现代国家经济和综合国力的基础，是一个国家经济发展的重要支柱，是国民收入的重要来源。随着科学技术的飞速发展，全球正在逐渐形成了一个统一的市场，结果导致了激烈的市场竞争，主要表现在客户需求不断变化、产品生命周期越来越短、产品更新换代越来越快、产品质量更高、价格越来越便宜、技术含量越来越高、服务越来越好。随着市场竞争越来越激烈和变化迅速，制造企业为了在竞争中求生存，必须尽力缩短产品开发周期和提高产品质量，以优良的性能价格比参与竞争。随着我国市场经济的快速发展，特别是中国在加入了WTO以后，企业正面临着持续多变和无法预测的全球化市场竞争。要使中国的制