主頁 > 技術文章 > 連桿機構創(chuàng)新設計在機械工程實際中的應用 2024-10-11

連桿機構創(chuàng)新設計在機械工程實際中的應用

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(xiàn)在已形成了較為成熟的連桿機構分析方法。機械產(chǎn)品通過創(chuàng)新設計,利用換代從根本解決產(chǎn)品更新問題。機械創(chuàng)新設計就是利用相關科學技術成果,設計出具有創(chuàng)造性及實用性的機械產(chǎn)品。機械機構是用來變換運動和力的可動裝置,實質(zhì)就是構造并修改三維模型,創(chuàng)造出結(jié)構形式新穎的機構。它需要工程科學、產(chǎn)品加工方法和商業(yè)運作知識等各方面知識相互融合在一起,以產(chǎn)品全生命周期內(nèi)最為重要的決策。在每個主要的功能都可以根據(jù)空間或結(jié)構上的關系,從機械框架中得到產(chǎn)品的成本、重量或總體尺寸樣本,然后這個框架對一些特征或部件有十分明確的描述,但并不要求詳細。設計的過程將已知基本單元進行新的組合,對現(xiàn)有物品的分解與重新組合構造,但是機構創(chuàng)新沒有固定的模式可以依循,要創(chuàng)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(chuàng)造性原理,將設計元素進行智能拼接與組合,實現(xiàn)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,并利用矢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“阿蘇爾桿組”為基本單元,根據(jù)基本單元編制運動分析子程序,對每一基本桿組進行運動分析,解決了機械桿組的機構分析問題。同時把平面機構看成由一些相互約束的基點構成的系統(tǒng),建立起數(shù)學模型,通過及誒額的運動分析,建立約束非線性方程組,需要引用數(shù)值解法各有特點,。針對連桿機構創(chuàng)新設計虛擬仿真的需要,選擇基本桿組,調(diào)用相應的桿組程序?qū)φ麄€機構進行分析,在分析機構運動時,通過逐次求解各基本桿組來完成。建立不同機械運動分析的數(shù)學模型,隨后編制成通用子程序,對速度及加速度等運動參數(shù)進行求解。快速求解出各點的運動參數(shù)。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,由機構三維參數(shù)化實體模型庫組成,如連桿的厚度。構件之間的拼接通過機構運動簡圖中構件之間的拼接關系直接生成,顯示機械構件的編輯窗口進行參數(shù)的編輯。取兩個構件上需要拼接的運動副來進行,把構件節(jié)點與提供的樹映射 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軟件對于機械工程結(jié)構的設計：
    合理的設計應該確保在各種環(huán)境下,使機械精確地保持形狀和姿態(tài)。采用經(jīng)驗類比設計與簡化計算相結(jié)合的方法,防止出現(xiàn)機械加工的產(chǎn)品成本高的問題,在當前客戶要求越來越多樣化的情況下,采用功能強大的ANSYS軟件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(wǎng)格的劃分,提供了有限元計算的優(yōu)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(jié)點載荷,組成整體剛陣,求解有限元方程。建立實體模型,并輸入需要產(chǎn)品材料特性,減少數(shù)量級的偏差。確定坐標系,可以完成計算中所有的前處理過程。
    (二)基于功能分析的創(chuàng)新設計機構系統(tǒng)設計：
    分析執(zhí)行構件的運動形式,機械的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動,往復擺動,往復移動和特殊功能運動,記錄每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù),運動系間歇轉(zhuǎn)動數(shù)每分鐘轉(zhuǎn)角大小,滿足機械運動規(guī)律的要求,適當設置調(diào)整環(huán)節(jié)。利用基本桿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序,在分析進行機構運動后,將機構劃分成基本桿組后對每一基本桿組進行運動分析,對整個根據(jù)工藝受力大小,制造加工難易進行比較,然后擇優(yōu)而取。曲柄搖桿機構的齒條齒輪機構及輸出運動能夠?qū)崿F(xiàn)往復擺動,間歇往復擺動的組合機構可以實現(xiàn)間歇往復擺動,通過控制驅(qū)動液壓缸,實現(xiàn)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(xiàn)機械間歇往復移動。
    (三)在產(chǎn)品設計系統(tǒng)方面的創(chuàng)新：
隨著計算機輔助概念設計的研究,一些大型的CAD商品化軟件中,生成高精度的曲面幾何模型,并直接傳送到機械設計和原型制造中,實現(xiàn)從符號描述到幾何表示的映射,并對產(chǎn)品的相似實例進行評價與修改,進而獲得產(chǎn)品概念設計的優(yōu)化解。識別機構中的構件是否等于機構的原動件的數(shù)目,判定機構的運動確定性,構件中要對局部自由度、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(guī)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。程序在計算位置并繪制機構運動過程中,評估機構運動分析中構件之間裝配條件,桿組則需滿足裝配條件建立規(guī)范化的產(chǎn)品設計語義描述,對已有產(chǎn)品設計信息的快速產(chǎn)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,并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(xiàn)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(tǒng)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(jié)。

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