1、西安科技大学毕业设计(论文)开题报告题 目 基于鲍尔点的近似直线机构设计方法院、系(部) 机械学院 专业及班级 机械设计制造及其自动化 1005 班 姓 名 宋平 指 导 教 师 钱卫香 日 期 2014.03.09 2西安科技大学毕业设计(论文)开题报告题 目 基于鲍尔点的近似直线机构设计方法 选题类型 B一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：1、国内外研究现状从瓦特在传统蒸汽机基础上，经过一系列的改良和完善，发明出了现代意义上的第一台蒸汽机开始，工业革命大力的推动了机械学科的发展。机构学也在原来的机械力学基础上发展成为一门独立的学科。截止
2、到目前，机构学已经成为研究机构的原理、性能、设计方法，研究机器的控制运行和特性的基础学科。尤其是近三十年来，机构学研究发展迅速，其主要表现在： 1 平面连杆和空间连杆机构的运动分析以及结构研究2 机构动力学和平面运动几何学的应用趋势3 常见机构的创新和深入研究4 新型机构：机器人机构、微型机械和仿生机构的研究 能产生直线轨迹机构的综合问题目前又成为了机构学的研究热点。由于直线导引机构可以实现无导轨的直线运动，其制造简单，能够真正实现导路上无摩擦和磨损，在现代工业技术中有着重要的应用价值；再者，将它作为前置机构，利用其带有一段近似直线的连杆曲线，再串接一个带滑块的级杆组，就可以方便地得到一个实现
3、近似间歇的连杆机构；还可以将其用于实现无冲击的步进机构；以及具有水平直线或具有铅垂直线段的四杆起重机构等 1。直线导引机构的综合问题，第一种为精确直线导引机构综合；第二种为近似直线导引机构综合。其中的近似直线导引机构综合研究取得了前所未有的发展。近似直线机构的运动链短、运动副少、结构简单产生的直线机构运动精度高 2。实际生产中应用较多特别是里面的铰链四杆机构。2、近似直线机构设计方法的生产需求状况生产实际中，一些设备常常需要按直线轨迹运动，就需要综合出较高精度的直线导向机构，用其实现无导轨的直线运动，达到导路上没有或很小摩擦和磨损。近似直线导引机构可实现无导轨的直线运动，特别是具有三阶密切直线
4、3机构，其直线逼近程度高，近似直线线段长，并且制造成本低，设计简单，对于现代工业化发展应用有着重要的影响，工程应用上也十分广泛 3。如农业机械中的插秧机秧爪导向机构和联合收割机割刀驱动机构，工程机械中的钢材传送机构 4和港口起重机的近似直线导引避免货物起伏，摄影机拉片机构的 D 形轨迹以实现间歇拉片 5。3、 选题目的、意义国内外对于直线导路机构研综合问题进行了大量的研究工作。有的给定四杆机构尺寸，然后寻找连杆平面上做直线运动的点；有的仅给出了一些四杆机构处于特殊位置时作直线运动的解 6。还有的采取试凑的办法，在要求不高的情况下,常将轨迹问题转化为位置问题来研究,以求得近似的解；还有些利用连杆
5、曲线图谱总结经验公式直接查找所需要的机构。但是,由于现有图谱存在的一些缺点和局限性,常得不到满意的结果 7。本次毕业设计准备建立铰链四杆机构综合模型，采用解析法并融合可视优化的思路，根据欧拉萨伐里方程（Euler-Savary） 8-9和曲率驻点曲线方程等理论基础，对参数取值、过程的可视化以及设计机构综合的尺寸及特性进行分析研究。现代机械向高速、高精度方向发展的需要对直线导路机构的精度提出了更高的要求。因此，近似直线导路机构的综合方法研究具有重大的理论意义和实践价值。参 考 文 献1 王忠. 直线轨迹导引机构综合方法研究D. 西南石油大学 20062 郭瑞杰,周校民,李杰. 椭圆型近似直线轨迹
6、导引机构的综合方法及其误差分析J. 西南科技大学学报. 2011(04)3 钱卫香. 实现三阶密切直线导路机构解析全解J. 机械设计与研究. 2013(02)4 董智. 基于 SMA 驱动的仿生多腔吸盘及爬壁机构的研究 D. 上海交通大学 20085 肖鹏. 可调机构的分析与综合研究D. 西华大学 20076 李霞 , 王知行. 利用鲍尔点求解直线导路机构方法的研究J. 机械科学与技术, 2000(02)47 刘葆旗. 单直线导路机构的综合公式及图谱J. 东北重型机械学院学报. 1982(02)8 Barton L O. A new graphical technique for solvin
7、g the Euler-Savary equationJ. Mech. Mach. Theory, 1995, 30(8): 130513099 Sandor G N, Erdman A G. Double-valued solutions of the Euler-Savary equation and its counterpart in bobilliers constructionJ. Mech. Mach. Theory, 1991, 20(2): 1451485二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程1、主要的研究内容 首先拐圆是连杆平面上瞬时曲率半径为无穷大
8、的点集合，在拐点处连杆曲线与直线有三个无限接近点，而鲍尔点是拐圆与曲率驻点曲线（连杆平面上瞬时曲率不变的点集合）在瞬心点之外的交点，在鲍尔点处连杆曲线与直线有四个无限接近点，具有三阶以上的密切阶，在该点附近必有一较长直移段。由于机构的综合是一个复杂繁琐的过程，这个过程不仅步骤极多而且每一步的计算量很大。对于综合得到无穷多机构解的情况，该问题尤其严重。以往通过人工判断机构类型、甄别机构缺陷，限定各种尺寸以及性能条件从而得到满足设计要求的最优机构越来越困难。因此，设计一款机构综合的软件，依靠计算机的计算能力，完成机构综合任务，实现无穷多机构性能的图形可视化，快速准确作出最优方案，提高设计质量和缩短
9、设计周期，是非常必要的 。因此本文采用 Visual basic 程序设计语言，基于 Windows 环境可视化开发工具，编写一款基于鲍尔点的直线导向机构设计软件。在给定机架和欲逼近直线上的点及方向角的条件下，选取连架杆方位角为设计参数，采用解析法求解含鲍尔点直线机构全解，确定机构尺寸，计算设计者感兴趣的机构属性，实现机构的运动，描绘出机构的各种结果，以及动态演示过程。2、设计思路及工作流程第一,建立机构综合模型本文主要是根据欧拉萨伐里（Euler-Savary）理论，曲率驻点曲线方程等相关知识，在给定的铰链四杆机构的定铰点相关坐标以及鲍尔点的坐标和方向角的情况下，求解满足鲍尔点处连杆曲线与直
10、线有四个无限接近点，采用解析法并融合可视优化的思想求出铰链四杆机的动铰点坐标。第二，使用 VB 语言(Visual basic 语言)开发基于鲍尔点的近似直线机构设计软件，构造软件基本框架，设计思路如下：1 根据研究的问题完成软件主界面布局设计；2 根据建立的机构综合模型，通过参数赋值，由 VB 编程计算出动铰点坐标值；3 根据计算的相关结果，在绘图区域生成设计所得到的机构的几何 6图形。第三，在实现软件基本功能的基础上继续完善，计算机构的相关属性，具体过程：1 实现机构类型的判断；2 根据设计者提成的运动学要求，寻找最优解；3 分别计算主动杆动铰点和从动杆动铰点运动轨迹点序列，并在绘图区域显
11、示动铰点运动轨迹。第四，实现机构动画演示,计算机构相关属性，如机构类型、杆长比、最小传动角、直线度等，为机构优选提供技术支持。7三、毕业设计(论文)工作进度安排、1 搜集资料（其中外文资料至少 3 篇） ，翻译外文资料，了解直线导向机构设计的国内外现状及发展趋势，撰写并提交开题报告，提交至少 3000 字的实习报告。 （13 周）2 熟悉掌握利用鲍尔点求解直线机构解的设计方法及实现流程。 （44 周）3 熟悉开发软件环境，建立软件平台总体框架。 （56 周）4 在给定机架和欲逼近直线上的点及方向角的条件下，选取一个连架杆方位角为设计参数，采用解析法求解含鲍尔点直线机构全解，编程实现直线导向机构的设计，确定机构尺寸，计算设计者感兴趣的机构属性，实现机构的运动仿真。 （79 周）5 软件调试，通过设计示例验证方法的可行性和有效性。 （1010 周）6 完成毕业设计说明书（1112 周） 。要求：7 打印、装订、准备答辩。 （1313 周）8 毕业设计需提交的文件及资料：指导教师意见指导教师签字:_年 月 日难度 份量 综合训练程度 是否隶属科研项目系部审查意见系、部主任签字：_年 月 日院毕业设计（论文）领导小组审核意见组长签字： _年 月 日
