机械开题报告模板范文「样本分享」

机械开题报告模板范文

一、选题依据

1.设计(论文)课题来源

2.设计(论文)目的

通过本课题的研究将建立一套并联平台的运动学及动力学特性研究的理论及仿真方法体系，为平台的实际应用提供可靠的理论依据。

3. 设计意义

汽车悬架系统是保证汽车平顺性的一个重要组成，同时它也对汽车的安全性、操纵稳定性、通过性、燃油经济性等多项性能都有影响。在动态行驶状况下，悬架性能参数（如刚度、阻尼和非悬挂质量）直接决定着汽车车轮与路面之间的附着状况。动态附着状态的好坏则直接影响汽车行驶安全性，所以, 对悬架性能的检测至关重要。在设计生产过程中，要将某种先进的悬架系统应用于汽车上，提高悬架系统的适应能力，保持最佳性能，就必须经过相应的试验验证；在使用过程中，也必须对汽车定期进行悬架性能的检测，确保汽车悬架系统的主要构件(弹簧、减振器及导向装置)的性能满足使用要求。车用六自由度运动平台可以应用于汽车悬架和轮胎等汽车构件的性能检测。此六自由度运动平台的主体部分是stewart并联机构，它可以在空间六个自由度上做任意单自由度的运动及任意几个自由度的复合运动，既可产生高频响的快速运动，又可实现低速下的平稳运动，因此可以模拟汽车在实际道路上行驶时受到的各种振动工况，此运动平台可用于精确测量。为了保证此运动平台能够并精确地、高质量地完成测量任务，本课题将对其进行运动学及动力学仿真分析，并研究其工作空间，为平台的工作提供理论依据。运动学分析的目的是考察系统的速度和加速度特性，为后续分析奠定基础；动力学分析是为了研究动平台所提供的力（或动平台的运动规律）与各轴驱动力之间的关系，为平台的工作提供理论依据；对工作空间进行研究的目的是保证平台正常工作和最大限度地利用工作空间，评价动平台实现位姿的能力。综上所述，本课题的研究是很有必要的，具有重要的理论及应用价值。本课题将建立一套并联平台的运动学及动力学特性的理论及仿真方法体系，为此类平台的设计与应用奠定了的理论基础，具有理论意义与创新性。

4.国内外现状

六自由度并联机构的运动平台由于能够模拟空间运动物体的运动状态,近年来在飞机、舰船、潜艇、汽车等多类高等级模拟器中得到广泛应用，许多学者对这种机构进行了大量的研究。纵观并联stewart机构的文献，可以清楚地看到:有关运动学方面的研究比较多，相对也比较成熟，对于运动学正解来说，一般的stewart平台型机构还无法得到可以实际应用的解析表达，人们在实际控制中大多采用数值解法，但这种方法却无法保证一定能搜索到满意的解，或者算法不稳定，或者过分依赖于初值，计算时间通常无法预测，因此仍需要寻求一种有效的数值解法；相对于运动学来说，对动力学研究地较少，这部分的工作尚未彻底进行，由于基于刚体动力学的建模过程十分复杂，如何有效消除关节处的内部作用力、建立主动关节驱动力与系统运动参数间的简洁关系式并开发出相应的高效算法还有待于进一步研究；对于工作空间分析,从收集的文献来看，有了一定的成果，大部分学者研究了其定姿态工作空间，对动姿态工作空间研究的相对较少，另外，还缺少一种高效率、高精度的数值解法。

5.发展趋势

并联机构在21世纪有着广阔的发展前景，这类机构将越来越多地应用于各类运动仿真及高精度数控加工中，对并联机构的研究将越来越深入。从运动学方面来说，将加强位置正解的研究,寻求高效率、高精度的数值解法和通用的解析算法。从动力学和机构学的角度出发，发展趋势是：根据并联机床的实际构型、动态特性和加工性能要求，进一步合理简化动力学模型并寻求出相应的高效算法。对于并联机构的工作空间，将对基于位置正解的并联机器人工作空间分析做深入研究，寻求出一种简单有效的求解工作空间的解析建模方法和计算方法，并提出一种详尽而又易于使用的工作空间的描述方法。并联机构的应用范围将会越来越广泛，它将在机器人、航空航天、水下作业、医疗、包装、装配、短距离运输等许多行业得到广泛的应用。

二、设计内容

本课题的侧重点在于，以车用六自由度运动平台为对象，从软件仿真和理论分析两方面来研究并联平台的特性，为应用并联平台进行汽车轮胎试验、悬架导向机构特性试验提供理论依据。具体内容如下：

1.运动学分析

对平台进行运动学建模，实现对其运动学正解和逆解的求解，包括位姿﹑速度和加速度。并运用adams软件进行仿真分析。

2.工作空间分析

对平台的工作空间进行分析，在已知尺度参数和主动关节变量变化范围条件下，求出其工作空间，评价动平台实现位姿的能力。

3.动力学分析

分析总结lagrange方法、newton-euler方法、kane方法、虚功原理方法和d’alemdert原理方法等各种传统的机械系统动力学建模方法的优缺点，选用一种方法建立运动平台的动力学模型，进行计算，分析动平台所受阻力与各轴驱动力之间的关系。用adams软件进行仿真，研究其动力学性能。

三、设计方案

1.对车用六自由度运动平台进行结构分析。分析平台的结构特点，研究其构成原理及运动原理，为以后的建模计算提供可靠的依据。

2.运动学分析。利用位移矩阵法进行平台的运动学分析，求出运动学逆解的解析解和运动学正解的数值解。用adams软件进行运动学仿真，研究平台的速度和加速度特性。

3.工作空间分析。在上述运动学分析的基础上，用极坐标搜索法研究六自由度运动平台工作空间分布。

4.动力学建模计算。比较各种建模方法的优缺点，在本课题中，拟采用d’alembert原理方法建立动力学模型，在此基础上分析特定运动规律下动平台的受力状况与驱动力之间的关系，并用adams软件进行仿真。在此过程中，应结合分析结果，对动力学模型不断完善，以期得到比较理想的动力学模型。

5.工作总结与改进。分析所采用的方法是否简洁高效，所建立的动力学模型是否符合实际，所得到的结果是否达到标准。对整个研究过程进行改进，得到一套完整的并联平台的运动学及动力学特性研究的理论及仿真方法体系。