主页 > 技术文章 > 连杆机构创新设计在机械工程实际中的应用 2024-10-11

连杆机构创新设计在机械工程实际中的应用

连杆机构的常用方法连杆机构的运动学分析包括位置分析、速度分析和加速度分析三个方面,其基础是力学中的运动学,现在已形成了较为成熟的连杆机构分析方法。机械产品通过创新设计,利用换代从根本解决产品更新问题。机械创新设计就是利用相关科学技术成果,设计出具有创造性及实用性的机械产品。机械机构是用来变换运动和力的可动装置,实质就是构造并修改三维模型,创造出结构形式新颖的机构。它需要工程科学、产品加工方法和商业运作知识等各方面知识相互融合在一起,以产品全生命周期内最为重要的决策。在每个主要的功能都可以根据空间或结构上的关系,从机械框架中得到产品的成本、重量或总体尺寸样本,然后这个框架对一些特征或部件有十分明确的描述,但并不要求详细。设计的过程将已知基本单元进行新的组合,对现有物品的分解与重新组合构造,但是机构创新没有固定的模式可以依循,要创造出一种全新的新机构,就需要组合的连杆机构方案设计,综合运用多种创造性原理,将设计元素进行智能拼接与组合,实现预期功能价值的过程。
一、连杆机构运动学分析的常用方法：
    连杆机构的平面机构的机构,是将平面机构的位置分析问题归纳为求解三角形问题,并利用矢量方法来描述平面连杆机构的运动及动力分析,以机构中的“阿苏尔杆组”为基本单元,根据基本单元编制运动分析子程序,对每一基本杆组进行运动分析,解决了机械杆组的机构分析问题。同时把平面机构看成由一些相互约束的基点构成的系统,建立起数学模型,通过及诶额的运动分析,建立约束非线性方程组,需要引用数值解法各有特点,。针对连杆机构创新设计虚拟仿真的需要,选择基本杆组,调用相应的杆组程序对整个机构进行分析,在分析机构运动时,通过逐次求解各基本杆组来完成。建立不同机械运动分析的数学模型,随后编制成通用子程序,对速度及加速度等运动参数进行求解。快速求解出各点的运动参数。机构运动分析中构件之间应该满足装配条件,否则将不能进行正常的运动,为此建立构件库,形成机构运动简图符号库,由机构三维参数化实体模型库组成,如连杆的厚度。构件之间的拼接通过机构运动简图中构件之间的拼接关系直接生成,显示机械构件的编辑窗口进行参数的编辑。取两个构件上需要拼接的运动副来进行,把构件节点与提供的树映射 TreeMap 类,对所涉及的机构进行干涉检测。
二、连杆机构在机械工程实际工作中的具体应用：
    (一)ANSYS软件对于机械工程结构的设计：
    合理的设计应该确保在各种环境下,使机械精确地保持形状和姿态。采用经验类比设计与简化计算相结合的方法,防止出现机械加工的产品成本高的问题,在当前客户要求越来越多样化的情况下,采用功能强大的ANSYS软件进行设计分析已成为可能,对建立的实体模型自动进行有限元网格的划分,提供了有限元计算的优异分析功能,可获得良好的计算精度。建立设计模型。进行有限元机械划分。建立边界条件,计算节点载荷,组成整体刚阵,求解有限元方程。建立实体模型,并输入需要产品材料特性,减少数量级的偏差。确定坐标系,可以完成计算中所有的前处理过程。
    (二)基于功能分析的创新设计机构系统设计：
    分析执行构件的运动形式,机械的连续旋转运动,往复摆动,往复移动和特殊功能运动,记录每分钟转位次数,运动系间歇转动数每分钟转角大小,满足机械运动规律的要求,适当设置调整环节。利用基本杆组法以机构中不可再分的运动链作为机构的基本单元,按单元编制通用的运动分析子程序,在分析进行机构运动后,将机构划分成基本杆组后对每一基本杆组进行运动分析,对整个根据工艺受力大小,制造加工难易进行比较,然后择优而取。曲柄摇杆机构的齿条齿轮机构及输出运动能够实现往复摆动,间歇往复摆动的组合机构可以实现间歇往复摆动,通过控制驱动液压缸,实现间歇往复摆动。利用连杆曲线的平面连杆机构,从动件凸轮机构,实现机械间歇往复移动。
    (三)在产品设计系统方面的创新：
随着计算机辅助概念设计的研究,一些大型的CAD商品化软件中,生成高精度的曲面几何模型,并直接传送到机械设计和原型制造中,实现从符号描述到几何表示的映射,并对产品的相似实例进行评价与修改,进而获得产品概念设计的优化解。识别机构中的构件是否等于机构的原动件的数目,判定机构的运动确定性,构件中要对局部自由度、虚约束适当处理以便正确计算出机构的自由度。机械主动件做有规律运动,位置确定的运动时,每一个位置机构所有构件都是可行的。程序在计算位置并绘制机构运动过程中,评估机构运动分析中构件之间装配条件,杆组则需满足装配条件建立规范化的产品设计语义描述,对已有产品设计信息的快速产品设计要求。设计可重用技术及建模技术研究重用模式。阐述了基元组合的连杆机构方案,建立平面连杆机构图谱库,并机械机构运动轨迹曲线角度研究了平面连杆机构检索的方法,实现平面连杆机构方案的研究,将机构构件进行抽象和概括,运用系统工程的方法对基元进行了分类剖析,以便更好地归纳和总结。

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