連桿機構創新設計在機械工程實際中的應用論文
連桿機構的常用方法連桿機構的運動學分析包括位置分析、速度分析和加速度分析三個方面,其基礎是力學中的運動學,現在已形成了較為成熟的連桿機構分析方法。機械產品透過創新設計,利用換代從根本解決產品更新問題。機械創新設計就是利用相關科學技術成果,設計出具有創造性及實用性的機械產品。機械機構是用來變換運動和力的可動裝置,實質就是構造並修改三維模型,創造出結構形式新穎的機構。它需要工程科學、產品加工方法和商業運作知識等各方面知識相互融合在一起,以產品全生命週期內最為重要的決策。在每個主要的功能都可以根據空間或結構上的關係,從機械框架中得到產品的成本、重量或總體尺寸樣本,然後這個框架對一些特徵或部件有十分明確的描述,但並不要求詳細。設計的過程將已知基本單元進行新的組合,對現有物品的分解與重新組合構造,但是機構創新沒有固定的模式可以依循,要創造出一種全新的新機構,就需要組合的連桿機構方案設計,綜合運用多種創造性原理,將設計元素進行智慧拼接與組合,實現預期功能價值的過程。
一、連桿機構運動學分析的常用方法
連桿機構的平面機構的機構,是將平面機構的位置分析問題歸納為求解三角形問題,並利用向量方法來描述平面連桿機構的運動及動力分析,以機構中的“阿蘇爾杆組”為基本單元,根據基本單元編制運動分析子程式,對每一基本杆組進行運動分析,解決了機械杆組的機構分析問題。同時把平面機構看成由一些相互約束的基點構成的系統,建立起數學模型,透過及誒額的運動分析,建立約束非線性方程組,需要引用數值解法各有特點,。針對連桿機構創新設計虛擬模擬的需要,選擇基本杆組,呼叫 相應的杆組程式對整個機構進行分析,在分析機構運動時,透過 逐次求解各基本杆組來完成。建立不同機械運動分析的數學模型,隨後編製成通用子程式,對速度及加速度等運動引數進行求解。快速求解出各點的運動引數。 機構運動分析中構件之間應該滿足裝配條件,否則將不能進行正常的運動,為此建立構件庫,形成機構運動簡圖符號庫,由機構三維引數化實體模型庫組成,如連桿的厚度。構件之間的拼接透過機構運動簡圖中構件之間的拼接關係直接生成,顯示 機械構件的編輯視窗進行引數的編輯。取兩個構件上需要拼接的`運動副來進行,把構件節點與 提供的樹對映 TreeMap 類,對所涉及的機構進行干涉檢測。
二、連桿機構在機械工程實際工作中的具體應用
(一)ANSYS軟體對於機械工程結構的設計
合理的設計應該確保在各種環境下,使機械精確地保持形狀和姿態。採用經驗類比設計與簡化計算相結合的方法,防止出現機械加工的產品成本高的問題,在當前客戶要求越來越多樣化的情況下,採用功能強大的ANSYS軟體進行設計分析已成為可能,對建立的實體模型自動進行有限元網格的劃分,提供了有限元計算的優異分析功能,可獲得良好的計算精度。建立設計模型。進行有限元機械劃分。建立邊界條件,計算節點載荷,組成整體剛陣,求解有限元方程。建立實體模型,並輸入需要產品材料特性,減少數量級的偏差。確定座標系,可以完成計算中所有的前處理過程。
(二)基於功能分析的創新設計機構系統設計
分析執行構件的運動形式,機械的連續旋轉運動,往復擺動,往復移動和特殊功能運動,記錄每分鐘轉位次數,運動系 間歇轉動數每分鐘轉角大小,滿足機械運動規律的要求,適當設定調整環節。利用基本杆組法以機構中不可再分的運動鏈作為機構的基本單元,按單元編制通用的運動分析子程式,在分析進行機構運動後,將機構劃分成基本杆組後對每一基本杆組進行運動分析,對整個根據工藝受力大小,製造加工難易進行比較,然後擇優而取。曲柄搖桿機構的齒條齒輪機構及輸出運動能夠實現往復擺動,間歇往復擺動的組合機構可以實現間歇往復擺動,透過控制驅動液壓缸,實現間歇往復擺動。利用連桿曲線的平面連桿機構,從動件凸輪機構,實現機械間歇往復移動。
(三)在產品設計系統方面的創新
隨著計算機輔助概念設計的研究,一些大型的CAD商品化軟體中,生成高精度的曲面幾何模型,並直接傳送到機械設計和原型製造中,實現從符號描述到幾何表示的對映,並對產品的相似例項進行評價與修改,進而獲得產品概念設計的最佳化解。識別機構中的構件是否等於機構的原動件的數目,判定機構的運動確定性,構件中要對區域性自由度、虛約束適當處理以便正確計算出機構的自由度。機械主動件做有規律運動,位置確定的運動時,每一個位置機構所有構件都是可行的。程式在計算位置並繪製機構運動過程中,評估機構運動分析中構件之間裝配條件,杆組則需滿足裝配條件建立規範化的產品設計語義描述,對已有產品設計資訊的快速產品設計要求。設計可重用技術及建模技術研究重用模式。闡述了基元組合的連桿機構方案,建立平面連桿機構圖譜庫,並機械機構運動軌跡曲線角度研究了平面連桿機構檢索的方法,實現平面連桿機構方案的研究,將機構構件進行抽象和概括,運用系統工程的方法對基元進行了分類剖析,以便更好地歸納和總結。