基于MATLAB的四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析軟件設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告工程技術(shù) 學(xué)院車輛工程專業(yè)( 工 科) 2008級(jí)設(shè)計(jì)題目：基于MATLAB的四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析軟件設(shè)計(jì) 人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì) 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處 制2011年10月8日 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告1本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)(外)的研究現(xiàn)狀綜述目前，MATLAB軟件是功能強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算軟件，被國(guó)內(nèi)外高校和科研單位所使用。尤其是基于矩陣運(yùn)算的數(shù)據(jù)處理，還可用符號(hào)運(yùn)算計(jì)算解析解；還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值分析、圖像處理等若干個(gè)領(lǐng)域的計(jì)算和圖形顯示功能。在工程技術(shù)界，MATLAB也被用來(lái)解決一些實(shí)際課題和數(shù)學(xué)模型問(wèn)題。典型的應(yīng)用包括數(shù)值計(jì)算、算法預(yù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，以及一些特殊的矩陣

2、計(jì)算應(yīng)用，如自動(dòng)控制理論、統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理(時(shí)間序列分拆)等。平面連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)。對(duì)它的分析及設(shè)計(jì)一直是機(jī)構(gòu)學(xué)研究的一個(gè)重要課題。但傳統(tǒng)方法對(duì)于常見的連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析仍然是非常繁瑣,以至于很難對(duì)它進(jìn)行深入的研究,如果建立一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的仿真系統(tǒng),使設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),從復(fù)雜的機(jī)構(gòu)分析和煩瑣的計(jì)算中擺脫出來(lái),集中精力從事于創(chuàng)新工作,那將是很有意義的?；谶@樣一種考慮,本課題嘗試建立一個(gè)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真系統(tǒng)。應(yīng)用Matlab/Simulink對(duì)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的基本機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等的連桿點(diǎn)軌跡作仿真,該方法編程工作量小、軌跡圖形

3、顯示便捷,所建模型只需作少量更改即可適應(yīng)四桿機(jī)構(gòu)的不同特征值,并可推廣至多桿機(jī)構(gòu)情況。建立四桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,用 MATLAB 優(yōu)化工具箱實(shí)現(xiàn)四桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真,得到的優(yōu)化結(jié)果有足夠的精度,能滿足設(shè)計(jì)需求,同時(shí)表明 MATLAB 優(yōu)化工具箱在四桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其相關(guān)問(wèn)題中具有較好的應(yīng)用前景。2本人對(duì)課題提出的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析由于連桿機(jī)構(gòu)的性能受機(jī)構(gòu)上繁多的幾何參數(shù)的影響,呈復(fù)雜的非線性關(guān)系,無(wú)論從性能分析上還是性能綜合上都是一個(gè)比較困難的工作。常用的平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法有:解析法、作圖法和實(shí)驗(yàn)法。但這些方法設(shè)計(jì)精度不高,都在解決一些約束條件時(shí)存在較大困難。 而用MA

4、TLAB進(jìn)行編程求解、優(yōu)化和動(dòng)畫仿真,為復(fù)雜計(jì)算提供便利的方法. 建立了四連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB的強(qiáng)大計(jì)算和圖解功能對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,得到其位置、速度、加速度的圖形化求解, 得到的結(jié)果有足夠的精度,能滿足設(shè)計(jì)需求，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。MATLAB用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，給用戶帶來(lái)的是最直觀、最簡(jiǎn)潔的程序開發(fā)環(huán)境。MATLAB語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其豐富。在MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡(jiǎn)單，還具有較強(qiáng)的編輯圖形界面的能力。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告3本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路本課題重點(diǎn)關(guān)鍵研究解決的問(wèn)題是：借助MATLAB

5、下的simulink及其基本模塊庫(kù)組進(jìn)行四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)虛擬仿真，通過(guò)系統(tǒng)的運(yùn)算仿真得出各點(diǎn)的數(shù)據(jù)。 解決思路： （一）系統(tǒng)分析與參數(shù)確定：根據(jù)桿長(zhǎng)條件初步確定四桿機(jī)構(gòu)中各桿的長(zhǎng)度，質(zhì)量及其它因數(shù)。通過(guò)對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析確定某一特殊位置機(jī)構(gòu)的位置方程式，求得機(jī)構(gòu)的速度、加速度方程，解出所需位移速度和加速度和各位置受力情況。 （二）通過(guò) simulink模塊庫(kù)選擇及其環(huán)境，固定剛體及運(yùn)動(dòng)副，分別從剛體和運(yùn)動(dòng)副庫(kù)中將需要的剛體和運(yùn)動(dòng)副拖拽至建模窗口中，定義剛體及運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置及連接形式，在模型窗口中設(shè)置運(yùn)動(dòng)副與剛體的相對(duì)位置，并以合適的順序?qū)⑵溥B接，用檢測(cè)器模塊得出仿真結(jié)果。 （三

6、）GUI界面設(shè)計(jì):a.在界面上輸出參數(shù)，根據(jù)輸入的桿長(zhǎng)參數(shù)界定機(jī)構(gòu)所屬類型。b.根據(jù)所屬機(jī)構(gòu)類型調(diào)用合理的模擬及仿真系統(tǒng)。c.通過(guò)系統(tǒng)對(duì)輸入桿長(zhǎng)位置點(diǎn)的運(yùn)算和虛擬仿真結(jié)果顯示任一點(diǎn)出的動(dòng)靜、態(tài)參數(shù)結(jié)果.4完成本課題所必須的工作條件(如工具書、實(shí)驗(yàn)設(shè)備或?qū)嶒?yàn)環(huán)境條件、某類市場(chǎng)調(diào)研、計(jì)算機(jī)輔助軟件等)及解決的辦法1、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電腦2、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件：安全、舒適3、 計(jì)算機(jī)輔助軟件操作系統(tǒng):Windows XP軟件開發(fā)工具：MATLAB R2008a網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)：SQL sever 2000瀏覽器：Internet ExplorerCeleron(R) CPU 2.80GHz處理器2GB內(nèi)存320G

7、B硬盤4、 相關(guān)書籍1機(jī)械原理（第七版）主編孫恒陳作模葛文杰高等教育出版社2Simulink與信號(hào)處理編著 丁亦農(nóng) 北京航空航天大學(xué)出版社3MATLAB 寶典主編 陳杰 電子工業(yè)出版社4） MATLAB7. 0 從入門到精通 張立科 人民郵電出版社, 2006.5掌握Matlab 60及其工程應(yīng)用 蘇曉生 科學(xué)出版社，20026基于MATLABSirnulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 薛定宇 陳陽(yáng)泉 清華大學(xué)出版社，20027MATI AB 60與科學(xué)計(jì)算 王沫然 電手工業(yè)出版社，20018imulink建模與仿真 姚俊，馬松輝 西安電子科技大學(xué)，2003：90979Matlab及其在理工課程中

8、的應(yīng)用指南 陳懷探 西安電子科技大學(xué)，2004：15316010基于V c+6O的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真J 陳志新，劉瑩機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2003，22(4)：61811基于MAT LAB/ fsolv e 函數(shù)的四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡仿真 J 胡曉珍, 陳忠維. 機(jī)械工程師, 2007: 44-45.12基于Simulink的機(jī)構(gòu)仿真技術(shù)J常鋒娟，盧章平機(jī)電工程，200118(1)13基于Simulink的連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真J王芳，張海燕機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2004，20(2)14基于MatlabSimMechanics的機(jī)電產(chǎn)品組成建模與仿真技術(shù)研究J田永利，鄒慧君，郭為忠，葉志剛，李瑞琴機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，20

9、03，19(5)15系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 薛定宇，陳陽(yáng)泉，清華大學(xué)出版，2002：72-7816基于SimMeehanics的四桿機(jī)構(gòu)仿真技術(shù)研究期刊論文 鄭宏偉.李平康 機(jī)電工程技術(shù) 2005(05)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告5完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃工作方案： 為了模擬與仿真（動(dòng)態(tài)演示）四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)MATLAB對(duì)平面四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真程序及機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性特制定本方案，其基本內(nèi)容如下：（1）根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃的時(shí)間安排，采取討論、查閱資料及指導(dǎo)老師的要求完成本方案（2）具體的部署安排（見進(jìn)度計(jì)劃表）（3）及時(shí)處理解決好工作方案所涉及的問(wèn)題進(jìn)度計(jì)劃表序號(hào)主要工作內(nèi)容時(shí)間安排1收集材料、確定畢業(yè)設(shè)計(jì)課題所要達(dá)到的目標(biāo) 1周2完成畢業(yè)課題的需求分析 2周 3完成畢業(yè)課題的總體設(shè)計(jì)分析 2周 4完成畢業(yè)課題的詳細(xì)設(shè)計(jì)和目標(biāo)實(shí)現(xiàn) 4周5完成設(shè)計(jì)初