摘 要

随着科技的进步，人们生活水平的提高，制造企业需要在原有的基础上，进一步研究机械机构的本质与开发新的结构，从而满足人们日益丰富的物质需求。而要想设计出新的机构，首当其冲的就是要学习了解机构学。机构学是以机械原理为基础，使用数学手段对机构的运动与受力进行相应的分析。在对机构学的研究当中我们不仅仅可以对原有机构或零件有深一步的了解，更能设计出新的更加人性化，智能化的产品。

本文首先对螺栓、弹簧、轴、轴承的机构进行研究，其次使用Matlab软件对这些零件进行常规设计，通过编程设计GUI界面，将设计参数作为输入，通过软件直接计算出结果。然后根据成本最小原则，质量最轻原则对螺栓、弹簧进行优化设计，从优化的结果上体现出研究机构学可以帮助我们设计出更好的产品。再通过Proe对这些常用零件进行三维建模，组装成齿轮泵，进一步加深对这些零件的机构学了解。

关键词：机械机构；编程；模拟仿真；

Common Part Optimization and Simulation Design

- Overall Design

ABSTRACT

With the advancement of science and technology, people’s living standards have improved. In order to meet people’s increasing material needs ，Manufacturing companies need to further study the nature of mechanical institutions and develop new structures on the basis of the original ones. In order to design a new organization, it is first and foremost to learn to understand mechanism. Institutional science is based on the principle of mechanics. It uses mathematical means to analyze the movement and force of the organization. In the study of institutions, we can not only have a deeper understanding of the original institutions or parts, but also can design new and more humanized and intelligent products.

In this paper, the mechanism of bolts, springs, shafts and bearings is first studied. Then the parts are routinely designed using Matlab software. The GUI interface is programmed and the design parameters are used as input to directly calculate the results through software. Then according to the principle of least cost, the principle of lightest weight optimizes the design of bolts and springs. The results of the optimization show that research institutions can help us design better products. Through Proe, these commonly used parts are modeled in three dimensions and assembled into gear pumps, further deepening the understanding of the mechanics of these parts.

Keywords: mechanical mechanism; programming; simulation;

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 机构学现状与发展 1

1.1.1 1

1.1.2 1

1.1.3 1

1.2 MATLAB介绍 2

1.2.1 2

1.2.2 MATLAB特点 2

1.3 本文主要内容 3

第二章 总体设计 5

2.1 Matlab的GUI设计 5

2.1.1GUI环境 5

2.1.2GUI设计 5

2.2 软件总体界面设计 5

2.3 软件子模块界面设计 6

2.3.1连杆模块 6

2.3.2凸轮模块 7

2.3.3齿轮模块 7

2.3.4蜗轮蜗杆模块 8

2.3.5其它常用零件模块 9

第三章 弹簧的设计 11

3.1 弹簧的常规设计 11

3.1.1 问题的提出 11

3.1.2 M文件及其运行结果 12

3.1.3GUI界面设计 14

3.2 弹簧的优化设计 16

3.2.1 建立数学模型 16

3.2.2 优化设计 19

3.2.3 GUI优化界面设计 20

3.3 常规设计与优化函数化设计的比较 21

第四章 螺栓的设计 22

4.1 螺栓的常规设计 22

4.1.1问题的提出 22

4.1.2M文件及其运行结果 23

4.1.3GUI界面设计 24

4.2 螺栓的优化设计 25

4.2.1 建立数学模型 25

4.2.2 优化设计 28

4.2.3GUI优化界面设计 29

4.3 常规设计与优化设计的比较 30

第五章 轴承的设计 31

5.1 轴承的常规设计 31

5.1.1 问题的提出 31

5.1.2 M文件及其运行结果 31

5.1.3 GUI界面设计 32

第六章 轴的设计 34

6.1 轴的常规设计 34

6.1.1 问题的提出 34

6.1.2 M文件及其运行结果 36

6.1.3 GUI界面设计 37

第七章 齿轮泵的三维建模 39

7.1 Pro/E简介 39

7.1.1概述 39

7.1.2工作环境 39

7.2 主要零件 40

7.2.1 销钉，螺栓，填料压盖 40

7.2.2主动齿轮轴，从动齿轮轴 41

7.2.3前端盖，后端盖 42

7.3 43

第八章 总结与展望 44

8.1 毕业设计总结 44

8.2 软件经济分析 44

8.3 毕业设计展望 45

参考文献 47

致谢 49

附录一 弹簧设计源程序 50

附录二 螺栓设计源程序 60

附录三 轴承设计源程序 63

附录四 轴设计源程序 67

附录五 弹簧优化设计源程序 70

附录六 螺栓优化设计源程序 73

第一章 绪论

1.1 机构学现状与发展

1.1.1

（1）概念

机构学是以机械原理为理论基础的一门基础学科，它是以机械原理为基础，方法是采用数学分析，研究的对象则是机械结构的受力过程和运动方式。机构学的发展大大促进工业革命以来各种新的发明与创造，工业机械产品好多都受到机构学的影响，它能大大促进生产流程的自动化和机械化 ^[1] 。使得产品更加人性化，智能化，从而更好的满足人们的需求。

（2）机构学组成

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