主頁 > 技術文章 > 連杆機（jī）構創新設計在機械工程實際中的應（yīng）用 2024-10-11

連杆機構創新設計在機（jī）械工程實際中的應用

連杆機構的常用方法（fǎ）連杆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麵,其基礎是（shì）力學（xué）中的運動學,現在已形成了較（jiào）為（wéi）成熟的連杆機構分析方法（fǎ）。機械產品通過創新設計,利用換代從根本解（jiě）決產品更新問題。機械（xiè）創新設計就是利用（yòng）相關科（kē）學技術成果,設計出具有創造性（xìng）及（jí）實用性的機（jī）械產（chǎn）品（pǐn）。機械機構（gòu）是用（yòng）來變換運動和力的可動裝置,實質（zhì）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麵知識相互融合在一起,以產品全生命周期內最為重要的決策（cè）。在每個（gè）主要的（de）功能都可以根據空（kōng）間或結構（gòu）上的關係,從機械框（kuàng）架中（zhōng）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征或部件有（yǒu）十分明確的描述（shù）,但並不要求詳細。設（shè）計的過程將已知基本單元進行新的組（zǔ）合,對現有物品（pǐn）的分解與重新組合構造（zào）,但是機構創新沒有固定的模式可以（yǐ）依（yī）循,要創造出一種全新的新機構,就需要組合的連杆機（jī）構方案設計（jì）,綜（zōng）合運用（yòng）多種創造性原（yuán）理,將（jiāng）設（shè）計元素進行智能拚接與組（zǔ）合,實現預期功能價值的過程。
一、連杆機構運動學分析的常用方法：
    連（lián）杆機構（gòu）的平麵機構的機構,是將平麵機（jī）構的（de）位置分析問題歸納為求解三角形問題,並利用矢量方（fāng）法來描述平（píng）麵（miàn）連杆機（jī）構的運動（dòng）及動力分（fèn）析,以機構中的“阿蘇爾杆組”為基本單元,根據（jù）基本單元編製運動分析子程序,對每一基本杆組進行運動分析,解決了機械杆（gǎn）組的機構分析問題。同時把（bǎ）平麵機構看成由一些相互約（yuē）束的基點構成的係統,建立起數（shù）學模型,通過及誒額的（de）運（yùn）動分析,建（jiàn）立約束非線性方程組,需要引用數值（zhí）解法各有特點,。針對連杆機構（gòu）創新設計虛擬仿真的需要,選擇基本杆組,調用相應（yīng）的杆組程序對整個機構進行分析,在分析機構運動時,通過逐（zhú）次（cì）求解各基本杆組來完成。建立不同機（jī）械運動（dòng）分析的數學模型,隨後編製成通用子程（chéng）序,對速度及加速度等運動參數進行求解。快速求解出各點的運動參數。機構運動分析中構（gòu）件之間應該滿足裝配條（tiáo）件,否則將不能（néng）進行正常的運（yùn）動,為此建立構件庫,形成機構運動簡圖符號庫,由機（jī）構三維參數化實體模型庫組成,如連杆的厚度。構件之間的拚接通過機構運動簡圖中構件之間的拚接關係直接生成,顯示機械構（gòu）件的編輯窗口進行參（cān）數的編輯。取兩個構件上（shàng）需要拚接的運動副來進行（háng）,把構（gòu）件（jiàn）節點與提供的樹映射 TreeMap 類,對所涉及（jí）的（de）機構進行幹涉（shè）檢測。
二、連（lián）杆機構在機械工程實際工作中（zhōng）的具體應用：
    (一)ANSYS軟件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（zhuàng）和姿態。采用經驗類比設計與簡化計算相結合的方法,防（fáng）止出（chū）現機械加工的產品成本高的問（wèn）題,在當前客戶要求越來越多樣（yàng）化的情況下,采（cǎi）用功（gōng）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格的劃分（fèn）,提供了（le）有限元計算的優異分（fèn）析功能,可獲得良好的（de）計算（suàn）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（jiě）有限元方（fāng）程。建立實體模型,並輸入需要（yào）產品材料特性,減少數量級的偏差。確定坐標係,可以完成計算中所有的前處理過程。
    (二)基於功（gōng）能（néng）分（fèn）析的創新（xīn）設計機構係統設計：
    分析執行構件的運動（dòng）形式,機械的連續旋轉（zhuǎn）運動（dòng）,往複擺動,往複移動和特殊功能運動,記錄每分鍾（zhōng）轉位次數,運動係間歇轉動數每分鍾轉角大（dà）小,滿足機械運動規律的要求,適當設（shè）置調整環節。利用基本（běn）杆組法以機構（gòu）中不可再分的運動鏈作為機構的基本單元,按單元編製通用的運動分析子程序,在分析進行機構運動後,將機構劃（huá）分（fèn）成基本杆組後對每一基本（běn）杆組進行運動分析,對整個根據工藝受力大小（xiǎo）,製造加（jiā）工難易進行比（bǐ）較,然後擇（zé）優而取。曲柄搖（yáo）杆（gǎn）機構的齒條齒輪機構及輸出運動能夠實現往複擺動,間歇往複（fù）擺動的組（zǔ）合機構可以（yǐ）實現間歇往複擺（bǎi）動（dòng）,通過控製驅（qū）動液壓缸,實現間歇往複擺動。利用連杆曲線的平麵（miàn）連杆機構,從動（dòng）件凸（tū）輪機構,實現機械間歇往（wǎng）複移動。
    (三)在產品設計係統方麵的創新：
隨著計算機輔助概念（niàn）設計的研究,一些大型（xíng）的CAD商品化軟（ruǎn）件中,生成（chéng）高精度的曲麵（miàn）幾（jǐ）何模型,並直（zhí）接傳送（sòng）到（dào）機械設計和原型製造中,實現從符號描述到幾何表（biǎo）示的映射,並對產品的相似（sì）實例進行評價與（yǔ）修改,進而獲得（dé）產品概念設（shè）計的優化（huà）解。識（shí）別機（jī）構中的構（gòu）件是否等於機構的原動件的（de）數目,判定機構的運動確定性,構（gòu）件中要對局部自（zì）由度、虛約束適當處理以便（biàn）正（zhèng）確計算出機構的（de）自由度。機械主動件（jiàn）做有（yǒu）規律運動（dòng）,位置確定的運動時,每一個位置機構所有構件都是可行的。程序在計算位置並繪製機構運動（dòng）過程中,評估機構運動分（fèn）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,對已有產品設計信息的快速產品（pǐn）設計要（yào）求。設計可重（chóng）用技術及建模技術研究重用模式。闡述了（le）基元組合的連杆機（jī）構方案,建立平麵（miàn）連杆（gǎn）機構（gòu）圖譜庫,並機械機構運動軌跡（jì）曲線角度研（yán）究了平麵連杆機構檢索的方法,實現平麵連杆機構方案的研究,將機構構件進行抽象和概括,運用係統工程的方法對基元進（jìn）行了分類剖析,以便更好地歸納（nà）和總結。

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