機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

創(chuàng)新教育的目的就是培養(yǎng)和提高受教育者的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新精神。要實(shí)現(xiàn)此目的,首先從改變教學(xué)內(nèi)容入手,重視介紹學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)態(tài)、新方向、新內(nèi)容,注重激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,讓學(xué)生了解更多更新的理論、技術(shù)與方法。例如,在緒論部分的講述中,以往的內(nèi)容主要是針對(duì)本課程的研究對(duì)象、基本概念、課程的地位和作用以及本課程的學(xué)習(xí)方法等展開的。但是,為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新積極性,除了經(jīng)典部分的闡述外,還有必要結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,重點(diǎn)闡述機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向。如在機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論發(fā)展發(fā)面,可以讓學(xué)生了解:為了廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù),當(dāng)今社會(huì)也迫切希望開展包括對(duì)液壓、電磁、光電等非機(jī)械傳動(dòng)元件的廣義機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)機(jī)構(gòu)的平衡問題進(jìn)行介紹時(shí),引申到機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究,進(jìn)而讓學(xué)生了解到大型機(jī)械設(shè)備的故障診斷和在線監(jiān)測都是現(xiàn)代研究者關(guān)注的重點(diǎn)。有意識(shí)地將一些機(jī)械原理學(xué)科前沿的研究引入教學(xué)內(nèi)容中,如微型機(jī)械的研究,它不是將傳統(tǒng)的機(jī)械直接微型化,而是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇,是涉及多學(xué)科的綜合技術(shù)的應(yīng)用,也推動(dòng)了處于機(jī)械原理學(xué)科前沿的微型機(jī)構(gòu)學(xué)分支的產(chǎn)生。結(jié)合一些相關(guān)視頻資料,學(xué)生在課堂上獲取到這些知識(shí)的同時(shí),興趣也被調(diào)動(dòng)了起來,拓寬了知識(shí)面和視野。讓學(xué)生意識(shí)到“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力”,“一個(gè)沒有創(chuàng)新能力的民族,難以屹立于世界民族之林”[3]。此外,在教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新改革中,還可以嘗試重心的轉(zhuǎn)移,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),突出計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。教師在教學(xué)過程中逐漸實(shí)現(xiàn)淡化圖解計(jì)算分析,強(qiáng)化解析法內(nèi)容的教學(xué),進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合認(rèn)識(shí)。這種重心轉(zhuǎn)移體現(xiàn)在:由圖解法為主向解析法為主轉(zhuǎn)變,使計(jì)算理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)統(tǒng)一起來,提高機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和正確性;由手動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算向計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力;由過去重機(jī)構(gòu)分析計(jì)算向重機(jī)構(gòu)綜合轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生機(jī)構(gòu)方案構(gòu)思與設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。在教學(xué)中不斷地營造創(chuàng)新環(huán)境,大大提高了學(xué)生的創(chuàng)新積極性。

二、教學(xué)方法的創(chuàng)新

教學(xué)方法應(yīng)該能夠配和教學(xué)內(nèi)容的改革。創(chuàng)新素質(zhì)就是指由知識(shí)結(jié)構(gòu)、智慧品質(zhì)、人格品質(zhì)三種成分有機(jī)結(jié)合構(gòu)成的綜合素質(zhì)。創(chuàng)新教育就是要培養(yǎng)具有這種綜合創(chuàng)新素質(zhì)的學(xué)生。在當(dāng)前課堂教學(xué)中,以知識(shí)傳授為主導(dǎo)的教學(xué)方法并未根本改變,教與學(xué)的關(guān)系是以教師為主導(dǎo)、為中心的,這種方式在某種程度上制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及其創(chuàng)新潛能的發(fā)揮。在機(jī)械原理課程的教學(xué)方法上,應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng),要將以教師為主的“灌輸式”教學(xué)向以啟發(fā)式、問題式、討論式教學(xué)為主的新的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),真正成為教學(xué)活動(dòng)的主體。以學(xué)生為本的創(chuàng)新教育教學(xué)方法可以通過以下幾個(gè)方面來實(shí)現(xiàn):鼓勵(lì)學(xué)生不迷信書本知識(shí)、不迷信權(quán)威觀點(diǎn),敢于提出問題,無論課堂內(nèi)外,對(duì)于任何問題都應(yīng)多問幾個(gè)為什么。如對(duì)“極位夾角”的概念解釋,大部分教材上的定義是“搖桿處于兩極限位置時(shí),相應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角”。在教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考,對(duì)這個(gè)廣泛應(yīng)用的定義提出質(zhì)疑———是否所有的“極位夾角”都是銳角,是否有鈍角的情況存在,而不是直接給出學(xué)生更完善的定義。在這個(gè)過程中,學(xué)生開始學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題,也開始嘗試如何自己解決問題。鼓勵(lì)學(xué)生的求異思維和發(fā)散思維,開闊學(xué)生的思路。當(dāng)然,創(chuàng)新離不開科學(xué)的根基,引導(dǎo)學(xué)生要堅(jiān)持科學(xué)的思維,在提出自己獨(dú)特見解的同時(shí),也應(yīng)該能用科學(xué)的理論對(duì)其進(jìn)行解釋和驗(yàn)證。鼓勵(lì)學(xué)生多參加親身實(shí)踐,只有親自動(dòng)手驗(yàn)證了創(chuàng)新思維的正確性,才能真正達(dá)到創(chuàng)新的目的。機(jī)械原理是一門既有高度的抽象性,又有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程。如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與力分析模型等都是從實(shí)際機(jī)械中抽象出來的,許多的概念需要通過動(dòng)態(tài)過程才能得到準(zhǔn)確描述。原來的教學(xué)方法大多通過教師手工繪制或?qū)㈧o態(tài)圖展示給學(xué)生,教學(xué)效果并不理想。因此,現(xiàn)在的教學(xué)方法中采用多媒體手段教學(xué),課件中涵蓋了豐富的三維動(dòng)畫、趣味的圖片、簡潔的文字等。通過教師講解、動(dòng)態(tài)演示與板書相結(jié)合的方式,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中可直觀地了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程及其所具有的特性、產(chǎn)生的各種現(xiàn)象,加快了學(xué)生對(duì)諸如“死點(diǎn)”、“急回特性”等概念、原理的理解速度,激發(fā)起學(xué)生的好奇心,強(qiáng)化了直覺思維,加深了學(xué)生對(duì)這些概念所表達(dá)物理意義的理解程度。

三、教學(xué)手段的創(chuàng)新

在教學(xué)手段上,著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí),注重學(xué)生的參與,與機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、機(jī)械原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)過的知識(shí),獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,使學(xué)生得到一次較完整的設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中,教師通過介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法和展示創(chuàng)造發(fā)明實(shí)例,啟迪學(xué)生創(chuàng)新的思維,讓學(xué)生了解設(shè)計(jì)過程,掌握設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過程中,能在認(rèn)真思考的基礎(chǔ)上提出自己的見解,充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性,不是簡單的抄襲或沒有根據(jù)的臆造。教師僅指明設(shè)計(jì)思路,主要啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考。設(shè)計(jì)方案確定后,安排學(xué)生向小組成員介紹自己的方案,并與其他成員討論,這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性,又破除學(xué)生對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的神秘感,有助于讓學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案有全面的認(rèn)識(shí),使學(xué)生受益匪淺。機(jī)械原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是一個(gè)針對(duì)機(jī)械類或相關(guān)專業(yè)學(xué)生的開放性動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。它是一個(gè)很好地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立工作能力、創(chuàng)造能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的平臺(tái)。學(xué)生自己擬定、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案,根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理對(duì)桿組進(jìn)行拆分,再將構(gòu)件正確拼裝實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),這個(gè)過程就要求學(xué)生必須將所學(xué)的理論知識(shí)充分地運(yùn)用到具體的實(shí)驗(yàn)中去。例如,學(xué)生要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有急回特性的送料機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)就有多種搭建方案,實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生首先提交自己根據(jù)要求擬定的設(shè)計(jì)方案,繪制該平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖,再計(jì)算所有的桿長、角度、位移等數(shù)據(jù),然后在此基礎(chǔ)上將運(yùn)動(dòng)簡圖搭建為能夠正確運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)過程中學(xué)生將會(huì)接觸到機(jī)械原理的各大機(jī)構(gòu),也會(huì)進(jìn)一步深入了解各大機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),而搭建過程又會(huì)涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)及零件的知識(shí)。將學(xué)生分為多組,同組學(xué)生共同擬定實(shí)驗(yàn)方案、協(xié)同完成實(shí)驗(yàn),最后各自撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在設(shè)計(jì)和拼接過程中學(xué)生會(huì)遇到各種在理論學(xué)習(xí)中很少遇到的問題,在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中學(xué)生各方面的能力也得到了很好的綜合培養(yǎng)。該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)用問題法、探究式教育來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力,讓學(xué)生學(xué)習(xí)到了許多課本上學(xué)不到或曾經(jīng)被忽略的知識(shí),參加過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都深有體會(huì)。

第2篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品；方案設(shè)計(jì)方法；發(fā)展趨勢(shì)

引言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則顯得力不從心，跟不上時(shí)展的需要。目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，概括總結(jié)了國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的方法，并討論了各種方法之間的有機(jī)聯(lián)系和機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)。

根據(jù)目前國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)所用方法的主要特征，可以將方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概括為下述四大類型。

1、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221“技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。

制定的機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)進(jìn)程模式，基本上沿用了德國標(biāo)準(zhǔn)VDI2221的設(shè)計(jì)方式。除此之外，我國許多設(shè)計(jì)學(xué)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)還借鑒和引用了其他發(fā)達(dá)國家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，其中具有代表性的是：

(1)將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。

(2)將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(3)將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段。

由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問題的角度以及考慮問題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。

1.1設(shè)計(jì)元素法

用五個(gè)設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。

1.2圖形建模法

研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。

將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。

文獻(xiàn)［11］將語義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過程中的所有活動(dòng)和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程由抽象到具體的飛躍。

1.3“構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法

將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段。“構(gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。

將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。

從設(shè)計(jì)方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，將明確了設(shè)計(jì)任務(wù)后的設(shè)計(jì)工作分為三步：1)獲取功能和功能結(jié)構(gòu)(簡稱為“功能”)；2)尋找效應(yīng)(簡稱為“效應(yīng)”)；3)尋找結(jié)構(gòu)(簡稱為“構(gòu)形規(guī)則”)。并用下述四種策略描述機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應(yīng)”和“構(gòu)形規(guī)則”。因此，可以在各個(gè)工作步驟中分別創(chuàng)建變型方案，由此產(chǎn)生廣泛的原理解譜。策略2：“效應(yīng)”與“構(gòu)形規(guī)則”(包括設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的規(guī)則)關(guān)聯(lián)，單獨(dú)考慮功能(通常與設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān))。此時(shí)，辨別典型的構(gòu)形規(guī)則及其所屬效應(yīng)需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生的方案譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應(yīng)”、“構(gòu)形規(guī)則”三者密切相關(guān)。適用于功能、效應(yīng)和構(gòu)形規(guī)則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領(lǐng)域，如超小型機(jī)械、特大型機(jī)械、價(jià)值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化求解。該策略從已有的零件出發(fā)，通過零件間不同的排序和連接，獲得預(yù)期功能。

1.4矩陣設(shè)計(jì)法

在方案設(shè)計(jì)過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

Kotaetal將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間，每個(gè)子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個(gè)模塊，在抽象階段的高層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程。

1.5鍵合圖法

將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。

2、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設(shè)計(jì)任務(wù)，即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否存在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品解，這樣，能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預(yù)測生產(chǎn)能力、費(fèi)用，以及開發(fā)設(shè)計(jì)過程中計(jì)劃的可調(diào)整性，由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層，(1)產(chǎn)品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄，對(duì)功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。

認(rèn)為專用機(jī)械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解，而具有新型解的專用功能只是少數(shù)，因此，在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)于評(píng)價(jià)專用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造風(fēng)險(xiǎn)十分有利。

提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。

根據(jù)機(jī)械零部件的聯(lián)接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具有自調(diào)整性的部件；2)結(jié)構(gòu)上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結(jié)構(gòu)及嵌套式元件的聯(lián)接；4)具有模塊化結(jié)構(gòu)和模塊化元件的聯(lián)接。并采用準(zhǔn)符號(hào)表示典型元件和元件間的連接規(guī)則，由此實(shí)現(xiàn)元件間聯(lián)接的算法化和概念的可視化。

在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中，用“功能建立”模塊對(duì)功能進(jìn)行分解，并規(guī)定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機(jī)構(gòu)型式的一一對(duì)應(yīng)?！敖Y(jié)構(gòu)建立”模塊則作為功能解的選擇對(duì)象以便于實(shí)現(xiàn)映射算法。

3、基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。

機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

3.1編碼法

根據(jù)“運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換”功能(簡稱功能元)將機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，并利用代碼描述功能元和機(jī)構(gòu)類別，由此建立起“機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)”知識(shí)庫。在此基礎(chǔ)上，將二元邏輯推理與模糊綜合評(píng)判原理相結(jié)合，建立了該“專家系統(tǒng)”的推理機(jī)制，并用于四工位專用機(jī)床的方案設(shè)計(jì)中。

利用生物進(jìn)化理論，通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)圖論方法將機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表達(dá)為拓?fù)鋱D，再通過編碼技術(shù)，把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能轉(zhuǎn)化為個(gè)體染色體的二進(jìn)制數(shù)串，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制適應(yīng)值，運(yùn)用生物進(jìn)化理論控制繁殖機(jī)制，通過選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應(yīng)值低的不適應(yīng)個(gè)體，以極快的進(jìn)化過程得到適應(yīng)性最優(yōu)的個(gè)體，即最符合設(shè)計(jì)要求的機(jī)構(gòu)方案。

3.2知識(shí)的混合型表達(dá)法

針對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，采用混合型的知識(shí)表達(dá)方式描述設(shè)計(jì)中的各類知識(shí)尤為適合，這一點(diǎn)已得到我國許多設(shè)計(jì)學(xué)者的共識(shí)。

在研制復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)DMDSS中，將規(guī)則、框架、過程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)表示方法有機(jī)地結(jié)合在一起，以適應(yīng)設(shè)計(jì)中不同類型知識(shí)的描述。將多種單一的知識(shí)表達(dá)方法(規(guī)則、框架和過程)，按面向?qū)ο蟮木幊淘瓌t，用框架的槽表示對(duì)象的屬性，用規(guī)則表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征，用過程表示知識(shí)的處理，組成一種混合型的知識(shí)表達(dá)型式，并成功地研制出“面向?qū)ο蟮臄?shù)控龍門銑床變速箱方案設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)GBCDIS”和“變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)GBSDES”。

3.3利用基于知識(shí)的開發(fā)工具

在聯(lián)軸器的CAD系統(tǒng)中，利用基于知識(shí)的開發(fā)工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向?qū)ο蟮姆椒ǎ瑒?chuàng)建了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行聯(lián)軸器的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了廣泛且可靠的設(shè)計(jì)方法譜。則利用NEXPERT描述直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中需要基于知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容，由此尋求出基于知識(shí)的解，并開發(fā)出直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。

3.4設(shè)計(jì)目錄法

構(gòu)造了“功能模塊”、“功能元解”和“機(jī)構(gòu)組”三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄，并將這三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄作為機(jī)械傳動(dòng)原理方案智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的知識(shí)庫和開發(fā)設(shè)計(jì)的輔助工具。

3.5基于實(shí)例的方法

在研制設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的知識(shí)庫中，采用基本謂詞描述設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)條件和選取的方案，用框架結(jié)構(gòu)描述“工程實(shí)例”和各種“概念實(shí)體”，通過基于實(shí)例的推理技術(shù)產(chǎn)生候選解來配匹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

4、智能化設(shè)計(jì)方法

智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

在利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論的同時(shí)，考慮了系統(tǒng)工程理論、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)VDI2221，研制出適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件MUSE。

在進(jìn)行自動(dòng)取款機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，把產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)過程概括為“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”三個(gè)階段，并且充分利用了現(xiàn)有的CAD尖端技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。1)產(chǎn)品規(guī)劃—構(gòu)思產(chǎn)品。其任務(wù)是確定產(chǎn)品的外部特性，如色彩、形狀、表面質(zhì)量、人機(jī)工程等等，并將最初的設(shè)想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品外形的簡單模型，該模型可以在虛擬環(huán)境中建立，借助于數(shù)據(jù)帽和三維鼠標(biāo)，用戶還可在一定程度上參與到這一環(huán)境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測外部形狀效果的依據(jù)，也是幾何圖形顯示設(shè)計(jì)變量的依據(jù)，同時(shí)還是開發(fā)過程中各類分析的基礎(chǔ)。2)開發(fā)—設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該階段主要根據(jù)“系統(tǒng)合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯(lián)接等；也可以是復(fù)合元素，如機(jī)、電、電子部件、控制技術(shù)或軟件組成的傳動(dòng)系統(tǒng)；還可以是要求、特性、形狀等等。將實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對(duì)產(chǎn)品的配置(設(shè)計(jì)模型中解元素間的關(guān)系)進(jìn)行分析，產(chǎn)品配置分析是綜合“產(chǎn)品規(guī)劃”和“開發(fā)”結(jié)果的重要手段。3)生產(chǎn)規(guī)劃—加工和裝配產(chǎn)品。在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術(shù)的應(yīng)用，提出用計(jì)算機(jī)圖像顯示解元素在相應(yīng)位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關(guān)系，由此發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)和問題，并找出解決問題的方法，并認(rèn)為將CAD技術(shù)綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的三個(gè)階段，可以使設(shè)計(jì)過程的綜合與分析在“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”中連續(xù)地交替進(jìn)行。因此，可以較早地發(fā)現(xiàn)各個(gè)階段中存在的問題，使產(chǎn)品在開發(fā)進(jìn)程中不斷地細(xì)化和完善。

我國利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)還處于剛剛起步階段。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，重點(diǎn)研究了按時(shí)序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對(duì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察，如運(yùn)動(dòng)中機(jī)構(gòu)間的銜接狀況是否產(chǎn)生沖突等等。

將構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模塊、產(chǎn)品整體構(gòu)造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術(shù)。建議在產(chǎn)品開發(fā)過程中將快速成型技術(shù)、多媒體技術(shù)以及虛擬表達(dá)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(應(yīng)用于各個(gè)階段求解過程需要的場合)結(jié)合應(yīng)用。指出隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的不斷完善，應(yīng)盡可能地將多媒體圖形處理技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設(shè)計(jì)聯(lián)接件時(shí)所需的立體結(jié)構(gòu)想象力等等。

利用智能型CAD系統(tǒng)SIGRAPH-DESIGN作為開發(fā)平臺(tái)，將產(chǎn)品的開發(fā)過程分為概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，并以變量設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了膠印機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的概念模型。從文獻(xiàn)介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機(jī)構(gòu)型、數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設(shè)計(jì)功能，使原理圖隨著機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而變化，并將概念模型的參數(shù)傳遞給下一級(jí)的裝配模型、零件設(shè)計(jì)。

5、各類設(shè)計(jì)方法評(píng)述及發(fā)展趨勢(shì)

綜上所述，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)任務(wù)由抽象到具體(由設(shè)計(jì)的任務(wù)要求到實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的方案或結(jié)構(gòu))進(jìn)行層次劃分，擬定出每一層欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機(jī)地聯(lián)系在一起，使整個(gè)設(shè)計(jì)過程系統(tǒng)化，使設(shè)計(jì)有規(guī)律可循，有方法可依，易于設(shè)計(jì)過程的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，通過結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。對(duì)于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品，由于其組成部分的功能較為明確且相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易，因此，采用結(jié)構(gòu)模塊化方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)較為合適。由于實(shí)體與功能之間并非是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，一個(gè)實(shí)體通?？梢詫?shí)現(xiàn)若干種功能，一個(gè)功能往往又可通過若干種實(shí)體予以實(shí)現(xiàn)。因此，若將結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法用于一般意義的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設(shè)計(jì)人員具有相當(dāng)豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和廣博的多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)。

機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)通常無法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行，也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述，而需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設(shè)計(jì)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此，欲實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)，必須解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問題，由此形成基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法。

目前，智能化設(shè)計(jì)方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直觀性較好，開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計(jì)中，但系統(tǒng)性較差，且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者參與。

值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯(lián)系，如結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法中，劃分結(jié)構(gòu)模塊時(shí)就蘊(yùn)含有系統(tǒng)化思想，建立產(chǎn)品特征及設(shè)計(jì)方法知識(shí)庫和推理機(jī)時(shí)，通常也需運(yùn)用系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)模塊化方法，此外，基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)同時(shí)又是方案智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一。在機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中，視能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的通用零件、部件或常用機(jī)構(gòu)為結(jié)構(gòu)模塊，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)化設(shè)計(jì)有關(guān)層次的具體設(shè)計(jì)中，即將結(jié)構(gòu)模塊化方法融于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法中，不僅可以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化，而且可以簡化設(shè)計(jì)過程，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。

第3篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

[關(guān)鍵詞] UG； 建模； 分級(jí)裝置； 仿真

引言

UG是Unigraphics軟件的簡稱，是起源于美國麥道飛機(jī)公司，在1991年并入世界上最大的軟件公司之一的美國電子資訊系統(tǒng)公司，是當(dāng)今世界上最先進(jìn)、緊密集成的PLM軟件。目前UG軟件已經(jīng)成為全球最有影響力、最先進(jìn)的CAD/CAM/CAE軟件，并且在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如航空、汽車、通用機(jī)械、模具等領(lǐng)域。UG軟件有一項(xiàng)非常有用的功能叫做實(shí)體模型功能，它能夠在設(shè)計(jì)階段就給客戶提品的實(shí)體模型，從而能夠顯著的縮短產(chǎn)品的確認(rèn)周期，同時(shí)該軟件還具有復(fù)合式建模工具，從而能夠根據(jù)需要進(jìn)行一定的增加、刪除、恢復(fù)改變產(chǎn)品的參數(shù)便于修改。傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械制造通常包括可靠性研究、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段，在這個(gè)過程中機(jī)械需要反復(fù)的調(diào)試，需要耗費(fèi)大量的人力物力。

1 煤礦分級(jí)裝置的UG建模

1.1 煤礦分級(jí)裝置

在中國南方，煤炭資源量主要集中于貴州、云南、四川三省，這三省煤炭資源量之和為3525.74億噸，占中國南方煤炭資源量的91.47%；探明保有資源量也占中國南方探明保有資源量的90%以上。目前在煤炭行業(yè)，需要對(duì)挖掘的煤根據(jù)篩選設(shè)備和用戶對(duì)于產(chǎn)品粒度的要求進(jìn)行分級(jí)銷售。針對(duì)煤炭的粒度分級(jí)，設(shè)計(jì)一種分級(jí)裝置，其分級(jí)裝置按照煤礦的粒度大小分成大、中、小三級(jí)，對(duì)應(yīng)的粒度大小分別為50-100mm、25-50mm、13-25mm。該分級(jí)裝置主要是通過半月槽滾柱式分級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分級(jí)，其原理是通過兩個(gè)半月槽滾柱之間的空隙大小來控制煤炭的分級(jí)。裝置圖如下圖所示：

圖中1部分由三個(gè)直接為100mm的圓柱形鐵皮滾柱組成，2部分由五個(gè)圓孔間隙直徑為25mm的半月槽鐵皮滾柱組成，3部分由五個(gè)圓孔間隙直徑為50mm的半月槽鐵皮滾柱組成。工作時(shí)由輸送裝置將煤炭輸送到圓形滾柱1，它確保了煤炭能夠正常輸送到第一級(jí)分級(jí)設(shè)備，粒度小于25mm的煤炭就能夠從間隙落下；而后粒度小于50mm的煤炭從二級(jí)滾柱間隙落下，剩下的粒度大于100mm的的煤炭被輸送裝置輸出。

1.2 煤炭分級(jí)裝置的建模

目前，該軟件三維建模主要有：特征建模、實(shí)體建模、自由曲面建模、用戶自定義建模以及綜合以上建模形式，將其融為一體的復(fù)合建模。其征建模的模塊的設(shè)計(jì)信息是用工程特征來定義的，從而可以顯著的、更加清楚的表達(dá)用戶的設(shè)計(jì)意圖。該模塊可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)特征的生成和編輯。對(duì)于零件的建模，并沒有一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)順序，但是一般是根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，先建立一個(gè)基本提攜，而后再在該體系上逐步建立零件的孔、槽等以及其他的用戶自定義特征，最后再創(chuàng)建螺紋、修剪和陣列等特征。

1.2.1 輸送機(jī)構(gòu)的建模

在本裝置中輸送結(jié)構(gòu)根據(jù)旋轉(zhuǎn)命令進(jìn)行建模。建模的程序步驟如下：運(yùn)行UG軟件，然后進(jìn)入應(yīng)用（application）然后選擇建模（modeling）模塊，通過草圖（sketch）命令集畫出初步草圖，在完成草圖之后點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)（revolved body）命令就可建立輸送機(jī)構(gòu)的模型。

1.2.2 一級(jí)分級(jí)機(jī)構(gòu)的建模

一級(jí)分級(jí)機(jī)構(gòu)的建模方法與輸送機(jī)構(gòu)大體相同，不同點(diǎn)在于旋轉(zhuǎn)草圖的不同。一級(jí)機(jī)構(gòu)在完成建模之后，還需進(jìn)一步處理，即還需通過倒圓角（edge blend）命令對(duì)滾柱半月槽的槽肩部分進(jìn)行倒圓角。二級(jí)機(jī)構(gòu)的建模與一級(jí)機(jī)構(gòu)相同。

1.2.3 分級(jí)裝置支架的建模

分級(jí)裝置支架建模與一級(jí)二級(jí)分級(jí)結(jié)構(gòu)的建模有所不同，它不是通過旋轉(zhuǎn)命令建立的，而是通過采用實(shí)體建模中的拉伸命令。前面部分與一級(jí)建模一樣，先打開UG軟件，進(jìn)入應(yīng)用中的建模模塊，通過草圖功能畫出支架平面的草圖，然后采用拉伸（extrude body）命令，即可完成建模。

1.2.4 各部件建模裝配

在完成各部件的建模之后，需要對(duì)各部件進(jìn)行裝配，進(jìn)入應(yīng)用后進(jìn)入裝配（assemblies）模塊，該模塊中裝配配對(duì)類型主要有配對(duì)、對(duì)齊、中心等，通過這些裝配類型對(duì)分級(jí)裝置整體進(jìn)行裝配。裝配結(jié)果如下圖：

UG裝配建模有以下特點(diǎn)：采用自底向上和自頂向下的混合裝配方法，這樣生成的裝配模型零件的數(shù)據(jù)是對(duì)零件本身的鏈接映像；建模之后裝配模型和零件之間是完全雙向相關(guān)的，這樣不僅提高了軟件的實(shí)際操作性能，同時(shí)也可顯著減少儲(chǔ)存空間。若部分零件根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需要進(jìn)行了部分修改，則裝配模型中的零件會(huì)自動(dòng)更新。UG裝配功能之間的相關(guān)性使得整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)模型共享，是團(tuán)隊(duì)成員之間可以與他人同步并行工作，這樣大大提高了工作效率，節(jié)約了時(shí)間。

2 煤礦分級(jí)裝置的運(yùn)動(dòng)仿真

2.1 UG運(yùn)動(dòng)仿真模塊簡介

UG運(yùn)動(dòng)仿真模塊（UG/Motion）是一個(gè)模擬仿真分析的工具，該模塊能夠?qū)λO(shè)計(jì)的三維或者二維模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，同時(shí)還可分析所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的臨界點(diǎn)、速度以及加速度等參數(shù)，并且還能通過圖形動(dòng)畫等直觀的形式顯示出來，輸出仿真動(dòng)畫。UG運(yùn)動(dòng)分析模塊會(huì)復(fù)制主模型的裝配文件，并且能夠根據(jù)實(shí)際提供一些列不同的運(yùn)動(dòng)分析方案，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，根據(jù)分析優(yōu)化結(jié)構(gòu)指導(dǎo)零件的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。此外，該模塊還能夠嵌入求解分析運(yùn)動(dòng)方法的ADAMS解算器。分析方案所用的處理器就是基于該嵌入式軟件代碼的。1.整個(gè)分析的前處理過程就是創(chuàng)建分析方案包括創(chuàng)建連桿、運(yùn)動(dòng)副和定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)等。用所創(chuàng)建的分析方案生成ADAMS輸入數(shù)據(jù)文件，然后再傳輸回ADAMS結(jié)算器上；2.第二階段是求解階段，該階段是根據(jù)前處理階段得到的數(shù)據(jù)通過求解器求出解，再反饋到運(yùn)動(dòng)模型中進(jìn)行分析；3.第三階段稱為后處理階段，通過運(yùn)動(dòng)分析模塊解釋第二階段的數(shù)據(jù)，并通過動(dòng)畫、圖表及報(bào)表等直觀形式顯示。

2.2 運(yùn)動(dòng)仿真過程

2.2.1 建立運(yùn)動(dòng)分析場景

運(yùn)動(dòng)仿真的建立需要一個(gè)載體，這個(gè)載體儲(chǔ)存了整個(gè)運(yùn)動(dòng)模型的信息，也就是說需要建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)場景。建立新場景的方法如下：打開之前已經(jīng)建立的煤炭分級(jí)裝置的三維模型，然后選擇應(yīng)用菜單中的運(yùn)動(dòng)仿真選項(xiàng)（motion），這樣就進(jìn)到了UG運(yùn)動(dòng)仿真模塊，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出對(duì)話框即運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器窗口，在此窗口中選擇已經(jīng)建立的模型并點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，而后選擇新建場景（new scenario），至此，運(yùn)動(dòng)分析場景建立完成。

2.2.2 建立連桿特性

建立運(yùn)動(dòng)分析場景之后還不能將分散的各個(gè)部件直接按一定的關(guān)系連接起來，還需對(duì)所有運(yùn)動(dòng)部件定義為連桿，賦予各個(gè)部件一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，在定義連桿的同時(shí)根據(jù)需要確定其質(zhì)量特性和材料特性。材料特性在仿真運(yùn)動(dòng)中非常重要，它是計(jì)算質(zhì)量和慣性矩的重要因素。UG軟件的材料庫中提供了一定的材料，若材料庫中沒有，用戶也可根據(jù)需要自定義。在本例中建立連桿特性的步驟如下：首先單擊創(chuàng)建連桿，然后選擇需要?jiǎng)?chuàng)建連桿的三維模型，系統(tǒng)會(huì)彈出連桿創(chuàng)建選項(xiàng)卡，然后根據(jù)實(shí)際需要勾選連桿的質(zhì)量屬性、初始速度等參數(shù)。

2.2.3 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副

運(yùn)動(dòng)副的作用是使兩個(gè)構(gòu)件能夠相互接觸，但又能夠保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)部件，它規(guī)定了連桿的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也限制了連桿的自由度。在UG中若要用到運(yùn)動(dòng)副，需先給部件定義連桿特性，然后才能用運(yùn)動(dòng)副連接，組成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。煤炭的分離裝置主要是完成分級(jí)的任務(wù)，各部件主要是旋轉(zhuǎn)作用，因此創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副時(shí)選擇創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副。

2.2.4 添加驅(qū)動(dòng)

根據(jù)配套的分離裝置初步計(jì)算得出的分離裝置的速度為2m/s，轉(zhuǎn)速為360rpm。創(chuàng)建完運(yùn)動(dòng)副之后還需完成以下步驟：單擊滾柱勾選驅(qū)動(dòng)方式（motion drive）為恒定驅(qū)動(dòng)（constant），初始位移設(shè)置為0，初始加速度設(shè)置為0，初始速度設(shè)置為2m/s，各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置完成后點(diǎn)擊確定，運(yùn)動(dòng)模型建立完成。

2.3 運(yùn)動(dòng)仿真分析結(jié)果的曲線輸出

當(dāng)對(duì)煤礦分級(jí)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析時(shí)，在UG內(nèi)部會(huì)自動(dòng)生成一系列數(shù)據(jù)。當(dāng)需要分析時(shí)，可調(diào)用所需要的數(shù)據(jù)。UG軟件的數(shù)據(jù)可用XESS或者M(jìn)icrosoftExcel打開。然后通過電子表格可將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)到特定的位置然后輸出運(yùn)動(dòng)仿真視頻。進(jìn)行圖表輸入的步驟如下：單擊動(dòng)畫設(shè)置（animation），然后選擇動(dòng)力學(xué)/靜力學(xué)分析（kinematic/dynamic analysis）中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，時(shí)間設(shè)置為100s，步驟設(shè)置為20，然后點(diǎn)擊提交；接著再單擊生成圖表（graphing）時(shí)，會(huì)出現(xiàn)之前定義的連桿名稱，選擇需要分析的連桿，同時(shí)勾選曲線類型和輸出特點(diǎn)就可得到相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表格。煤炭分級(jí)裝置的曲線如下圖所示：

由圖可知，在煤炭分離時(shí)速度變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化，并且穩(wěn)定性也有保證。因此能夠完成分級(jí)的任務(wù)。

3 結(jié)語

用UG創(chuàng)建的三維模型，形象、逼真，可以直觀的反應(yīng)煤礦分級(jí)裝置的構(gòu)造。本文通過對(duì)煤礦分級(jí)裝置的分析和仿真，達(dá)到了初始設(shè)置的目的。UG制作的三維動(dòng)態(tài)模擬，方便工程設(shè)計(jì)人員了解掌握機(jī)械的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，不僅可以有效的檢驗(yàn)機(jī)械在用戶操作過程中人為的操作干涉，同時(shí)節(jié)約了大量的時(shí)間和成本，大大提高了機(jī)械的設(shè)計(jì)質(zhì)量和市場競爭力。

[參考文獻(xiàn)]

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[3] 鄧 鋒，章新喜，王進(jìn)松.一種新型煤炭干法分級(jí)設(shè)備的試驗(yàn)研究[J].煤炭技術(shù)，2010，29（11）：109-111.

第4篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

關(guān)鍵詞：曲柄擺桿運(yùn)動(dòng)分析 ADAMS 機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TH112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

曲柄擺桿機(jī)構(gòu)因?yàn)榫哂袠?gòu)件形狀簡單、加工方便、可承受較大載荷等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，曲柄擺桿機(jī)構(gòu)在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中有著非常廣泛的應(yīng)用。該機(jī)構(gòu)可以將周期轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，而且因具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。最典型的是牛頭刨床機(jī)構(gòu)。但是，傳統(tǒng)的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用圖解法或?qū)嶒?yàn)法，其過程復(fù)雜繁瑣、設(shè)計(jì)周期長、穩(wěn)定性差、精度不高，難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求；盡管采用解析法可以得到較高的計(jì)算精度，但該方法存在推導(dǎo)公式復(fù)雜，計(jì)算工作量大，且獲得的結(jié)果過于抽象，達(dá)不到形象直觀的要求。

ADAMS是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，可視化地輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。通過ADAMS軟件對(duì)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，能夠克服圖解法分析過程復(fù)雜、精度低等問題。

針對(duì)某一項(xiàng)目中，利用曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的滑塊作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的功能，實(shí)現(xiàn)滑塊到達(dá)目標(biāo)位置后可以回到初始位置的基本動(dòng)作。同時(shí)，設(shè)計(jì)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，以判斷能否完成所需動(dòng)作要求。本先基于解析法獲得了曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的解析解；然后，基于ADAMS軟件建立曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，輸出擺桿上工作點(diǎn)的水平位移、水平速度、水平加速度曲線，從而完成了曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析與仿真，很直觀的獲得作為動(dòng)力輸入的曲柄的驅(qū)動(dòng)力矩曲線，從而為曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。

1機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型

曲柄擺桿機(jī)構(gòu)如圖1所示，機(jī)構(gòu)中曲柄為L1，擺桿為L3連桿ED為L4。曲柄AB、擺桿CD和連桿ED與水平方向的夾角分別為1、3和4.設(shè)向量i和j分別為水平和豎直向量，并分別用e、et和en表示桿矢量的單位矢、切向單位矢及法向單位矢。

利用封閉圖形ABCA建立封閉矢量方程

2虛擬樣機(jī)模型的建立

如圖1所示的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)中，其角速度為1=1rad/s，逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄的初始位置與水平位置垂直。曲柄AB作圓周運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)擺桿CD在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滑塊上的E點(diǎn)在一定范圍內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，項(xiàng)目要求滑塊的正向最大位移為90mm，反向最大位移為380MM，總運(yùn)動(dòng)行程在450MM～600MM之間。對(duì)滑塊上的E點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，能夠判斷曲柄擺桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理以及能否推動(dòng)滑塊到達(dá)規(guī)定行程。

根據(jù)圖1所示的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在ADAMS軟件的View模塊中構(gòu)建各桿，然后在各桿的連接位置定義旋轉(zhuǎn)約束，滑塊與機(jī)架之間定義為水平移動(dòng)副，并把機(jī)架固定在地面上以便進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，最后在曲柄上定義旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，建立虛擬樣機(jī)模型3運(yùn)動(dòng)仿真與分析

對(duì)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，設(shè)置運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)間為15秒，曲柄擺桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)超過兩個(gè)周期，可以清楚地觀察到其兩個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)循環(huán)狀況。然后輸出測量擺桿L3質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與角加速度隨時(shí)間變化的曲線圖，測量E點(diǎn)的水平位移、水平速度與水平加速度隨時(shí)間變化的曲線圖，以及曲柄的驅(qū)動(dòng)力矩曲線圖，通過ADAMS 軟件的Postprocess模塊對(duì)各曲線進(jìn)行編輯測量。

摘要：曲柄擺桿機(jī)構(gòu)能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，常常作為動(dòng)力源（如旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)）與直線運(yùn)動(dòng)形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中一種十分常見的核心執(zhí)行裝置。針對(duì)某工程中曲柄擺桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，基于ADAMS仿真軟件建立了曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型，并對(duì)虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)行學(xué)特性分析與仿真，分析了作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊上工作點(diǎn)的位移、運(yùn)動(dòng)速度和加速度變化規(guī)律，得出作為動(dòng)力輸入曲柄的驅(qū)動(dòng)力矩曲線，從而為曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：曲柄擺桿運(yùn)動(dòng)分析 ADAMS 機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TH112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

曲柄擺桿機(jī)構(gòu)因?yàn)榫哂袠?gòu)件形狀簡單、加工方便、可承受較大載荷等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，曲柄擺桿機(jī)構(gòu)在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中有著非常廣泛的應(yīng)用。該機(jī)構(gòu)可以將周期轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，而且因具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。最典型的是牛頭刨床機(jī)構(gòu)。但是，傳統(tǒng)的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用圖解法或?qū)嶒?yàn)法，其過程復(fù)雜繁瑣、設(shè)計(jì)周期長、穩(wěn)定性差、精度不高，難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求；盡管采用解析法可以得到較高的計(jì)算精度，但該方法存在推導(dǎo)公式復(fù)雜，計(jì)算工作量大，且獲得的結(jié)果過于抽象，達(dá)不到形象直觀的要求。

ADAMS是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，可視化地輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。通過ADAMS軟件對(duì)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，能夠克服圖解法分析過程復(fù)雜、精度低等問題。

針對(duì)某一項(xiàng)目中，利用曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的滑塊作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的功能，實(shí)現(xiàn)滑塊到達(dá)目標(biāo)位置后可以回到初始位置的基本動(dòng)作。同時(shí)，設(shè)計(jì)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，以判斷能否完成所需動(dòng)作要求。本先基于解析法獲得了曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的解析解；然后，基于ADAMS軟件建立曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，輸出擺桿上工作點(diǎn)的水平位移、水平速度、水平加速度曲線，從而完成了曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析與仿真，很直觀的獲得作為動(dòng)力輸入的曲柄的驅(qū)動(dòng)力矩曲線，從而為曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。

1 機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型

---2虛擬樣機(jī)模型的建立

如圖1所示的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)中，其角速度為1=1rad/s，逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄的初始位置與水平位置垂直。曲柄AB作圓周運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)擺桿CD在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滑塊上的E點(diǎn)在一定范圍內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，項(xiàng)目要求滑塊的正向最大位移為90mm，反向最大位移為380MM，總運(yùn)動(dòng)行程在450MM～600MM之間。對(duì)滑塊上的E點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，能夠判斷曲柄擺桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理以及能否推動(dòng)滑塊到達(dá)規(guī)定行程。

根據(jù)圖1所示的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在ADAMS軟件的View模塊中構(gòu)建各桿，然后在各桿的連接位置定義旋轉(zhuǎn)約束，滑塊與機(jī)架之間定義為水平移動(dòng)副，并把機(jī)架固定在地面上以便進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，最后在曲柄上定義旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，建立虛擬樣機(jī)模型如圖2所示。

3運(yùn)動(dòng)仿真與分析

對(duì)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，設(shè)置運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)間為15秒，曲柄擺桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)超過兩個(gè)周期，可以清楚地觀察到其兩個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)循環(huán)狀況。然后輸出測量擺桿L3質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與角加速度隨時(shí)間變化的曲線圖，測量E點(diǎn)的水平位移、水平速度與水平加速度隨時(shí)間變化的曲線圖，以及曲柄的驅(qū)動(dòng)力矩曲線圖，通過ADAMS 軟件的Postprocess模塊對(duì)各曲線進(jìn)行編輯測量。各曲線圖如圖4～9所示。

4結(jié)語

本文首先運(yùn)用解析法求解了曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的解析解，然后，基于ADAMS軟件，建立了曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型，通過運(yùn)動(dòng)分析與仿真，實(shí)現(xiàn)了滑塊工作點(diǎn)完成了預(yù)定的運(yùn)動(dòng)傳遞，運(yùn)轉(zhuǎn)速度符合設(shè)計(jì)要求。得到了曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)與搖桿擺動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系、搖桿擺動(dòng)和滑塊作水平直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)曲線。通過運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可知，曲柄擺桿機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)地推動(dòng)滑塊在規(guī)定行程內(nèi)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)。為快速、準(zhǔn)確的理論設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)提供理論與參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫桓，陳作模。機(jī)械原理【M】北京：高等教育出版社，2001.

[2] 劉晉霞，胡仁喜，康士廷。ADAMS2012虛擬樣機(jī)從入門到精通【M】北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013。

第5篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

摘 要：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中起著關(guān)鍵作用，決定著機(jī)器的質(zhì)量，一個(gè)好的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案就是一個(gè)創(chuàng)造發(fā)明。

關(guān)鍵詞：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)方案；方案評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：THll2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)不同的功能，因而執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式及運(yùn)動(dòng)規(guī)律自然也是多種多樣的。又由于能夠?qū)崿F(xiàn)同一種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變的運(yùn)動(dòng)方式往往有許多種，為實(shí)現(xiàn)同一個(gè)運(yùn)動(dòng)方案，在運(yùn)動(dòng)方式的選擇上有很大的靈活性，從功能原理方案到供生產(chǎn)用的圖紙，期間所做的工作很多，而第一步就是要進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，也就是根據(jù)功能原理方案所需實(shí)施的各分功能，構(gòu)想出一些動(dòng)作過程，然后合理確定實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作過程的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與構(gòu)思是一件創(chuàng)造性很強(qiáng)的工作，它不但需要有較豐富的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且需要采用各種有助于啟迪創(chuàng)新思維和進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的方法和模式。

一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的方法

1. 創(chuàng)造性設(shè)計(jì)法創(chuàng)造性設(shè)計(jì)法是提出新方案、探求新解法、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)。創(chuàng)造設(shè)計(jì)法的基本任務(wù)，是從已經(jīng)獲得成功的創(chuàng)造性活動(dòng)中，總結(jié)出一般的規(guī)律、規(guī)則和方法，然后將它應(yīng)用到方案設(shè)計(jì)之中。

2. 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法是將工程設(shè)計(jì)任務(wù)或機(jī)械產(chǎn)品看作一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，作為一個(gè)整體系統(tǒng)來研究，從系統(tǒng)出發(fā)，分析各組成部分之間的有機(jī)聯(lián)系與外界環(huán)境的關(guān)系，是一種較全面的綜合研究方法。

3. 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與構(gòu)思，實(shí)質(zhì)上是對(duì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行綜合，采用創(chuàng)新方法創(chuàng)造出一些最佳的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)來，如機(jī)構(gòu)綜合創(chuàng)新法、邏輯積木法等，都是有助于機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的技術(shù)方法.

在機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過程中，所采用的設(shè)計(jì)與構(gòu)思方法是多種多樣的，隨著機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)工作的深入和發(fā)展，還會(huì)產(chǎn)生更多的設(shè)計(jì)與構(gòu)思方法。

二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的過程

2.1 構(gòu)思執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)過程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律

實(shí)現(xiàn)同一運(yùn)動(dòng)要求可以有不同的方法和途徑，因此運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是最富有創(chuàng)造性的工作。運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求和各種約束條件，確定機(jī)構(gòu)所需的構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)量及其配置關(guān)系，確定機(jī)構(gòu)系統(tǒng)簡圖。

執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方案與產(chǎn)品的工作原理有密切的聯(lián)系。根據(jù)不同的工作原理，采用不同機(jī)構(gòu)及不同的組合方式，可得到不同的運(yùn)動(dòng)方案，即使是同一工作原理，也可擬出不同的運(yùn)動(dòng)方案。例如，要制造齒輪，可以采用鑄造法、沖壓法，擠壓法及切削法等多種加工原理，其中切削法又有仿形法（如銑削、拉削）和范成法。就連同樣是用范成法原理加工齒輪，也可在滾齒機(jī)上用滾刀加工，或在插齒機(jī)上用齒輪插刀加工。由于擬定刀具的運(yùn)動(dòng)不同，兩種切齒機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方案也就不一樣了。

2.2 進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型

機(jī)構(gòu)選型的正確與否將直接影響到機(jī)構(gòu)使用的效果、結(jié)構(gòu)的繁簡程度等。一般應(yīng)在熟悉各種不同類型的基本機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的基礎(chǔ)上，依據(jù)設(shè)計(jì)人員的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)已知的生產(chǎn)要求，按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功用以及執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型或型綜合。選型的好壞，將直接影響到機(jī)械的使用效果、結(jié)構(gòu)的繁簡程度及經(jīng)濟(jì)效益等，選型時(shí)應(yīng)考慮到：

1. 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)：任何一部機(jī)械，在滿足同一生產(chǎn)要求時(shí)，應(yīng)力求機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和可靠、耐用。由主動(dòng)（輸入）件到從動(dòng)（輸出）執(zhí)行構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)鏈要短，構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)盡量少。因構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副增多后，不但增加了制造和裝配的困難，而且增加了設(shè)計(jì)困難和加大了機(jī)構(gòu)的積累誤差。在選型時(shí)，有時(shí)寧可采用具有較小設(shè)計(jì)誤差但結(jié)構(gòu)簡單的近似機(jī)構(gòu)，而不采用理論上沒有誤差但結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。此外，還應(yīng)考慮運(yùn)動(dòng)副的類型選擇，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)副在機(jī)械傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的過程中起著重要的作用，它直接影響到機(jī)械的結(jié)構(gòu)、耐用性及機(jī)械的效率和靈敏度。一般說來，轉(zhuǎn)動(dòng)副易保證運(yùn)動(dòng)副元素的配合精度，效率高；移動(dòng)副元素效率低，且可能發(fā)生自鎖：高副元素形狀一般較復(fù)雜，磨損快，但較容易實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡。

2. 動(dòng)力源的形式：動(dòng)力源的選擇應(yīng)有利于簡化機(jī)構(gòu)和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。在現(xiàn)代的原動(dòng)機(jī)中，原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式有轉(zhuǎn)動(dòng)（如電動(dòng)機(jī)）、移動(dòng)或擺動(dòng)（采用氣、液機(jī)構(gòu)或直線電機(jī)）等。在機(jī)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)充分考慮生產(chǎn)和動(dòng)力源情況，當(dāng)有液、氣壓動(dòng)力源時(shí)，可盡量采用液壓油缸，以簡化傳動(dòng)鏈和改善運(yùn)動(dòng)。

3. 機(jī)構(gòu)的虛約束：在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免有虛約束的機(jī)構(gòu)，否則會(huì)增加加工精度和導(dǎo)致裝配困難，有時(shí)尺寸不當(dāng)還會(huì)引起構(gòu)件的內(nèi)力或楔緊現(xiàn)象，使虛約束成為真正的約束。

4. 動(dòng)力特性：對(duì)高速機(jī)構(gòu)往往要求平衡慣性力，使動(dòng)載荷最小，并使構(gòu)件和機(jī)構(gòu)達(dá)到最佳平衡；采用最小壓力角或最大傳動(dòng)角作工作行程的機(jī)構(gòu)可減小原動(dòng)軸上的力矩，從而減小原動(dòng)機(jī)的功率、機(jī)構(gòu)的尺寸和重量。

2.3 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案初步確定后，當(dāng)設(shè)計(jì)的機(jī)械有多個(gè)執(zhí)行構(gòu)件，而且各執(zhí)行構(gòu)件間有運(yùn)動(dòng)配合要求時(shí)，繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖是保證整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的各部分協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械預(yù)期工作要求必不可少的一環(huán)。

各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合，可分為兩類：一類是各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)，如用范成法原理加工齒輪的齒廓時(shí)，刀具和齒坯必須保持一定的速度比傳動(dòng)；另-類是各執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作在時(shí)間和位置上的協(xié)調(diào)，如牛頭刨床刨削工件時(shí)，其工作臺(tái)的送進(jìn)運(yùn)動(dòng)必須在刨刀非切削時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。大多數(shù)機(jī)械的工作過程是呈周期性循環(huán)的，而機(jī)械中完成各種基本動(dòng)作的各個(gè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件，又往往有它自己的工作循環(huán)，：這個(gè)循環(huán)有三個(gè)階段：工作行程-空回行程-靜止階段。為了使整個(gè)機(jī)械中各個(gè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件的相對(duì)位置都能夠周期性地重復(fù)，機(jī)械的工作循環(huán)應(yīng)當(dāng)?shù)扔诟鳈C(jī)構(gòu)中執(zhí)行構(gòu)件工作循環(huán)的整數(shù)倍。-般常用圖表的方式來表示機(jī)械的工作循環(huán)過程，以及各執(zhí)行構(gòu)件在循環(huán)中的相對(duì)時(shí)間間隔，以保證各執(zhí)行構(gòu)件間動(dòng)作的協(xié)調(diào)性，且這種動(dòng)作協(xié)調(diào)關(guān)系常呈現(xiàn)期性循環(huán)，即Q機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。

循環(huán)圖可以作成直角坐標(biāo)系的直線循環(huán)圖，或極坐標(biāo)系的圓循環(huán)圖，并取某一執(zhí)行構(gòu)件有代表性的特征位置作為起始位置，且設(shè)定分配軸或主軸轉(zhuǎn)過一周或若干周時(shí)，各執(zhí)行構(gòu)件均完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。通過運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖應(yīng)清楚地看到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的先后順序及運(yùn)動(dòng)和停歇時(shí)間與主軸或分配軸轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此可見，編制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖是整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的工作，它是提高機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性、可靠性和生產(chǎn)效率的重要設(shè)計(jì)步驟，特別是對(duì)于復(fù)雜的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，其作用更是不可替代的。

三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)和選擇

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是要解決機(jī)械產(chǎn)品的工作原理方案，它是機(jī)械設(shè)計(jì)過程中方案設(shè)計(jì)階段的初步工作，如何評(píng)價(jià)初步設(shè)計(jì)得到的若干種不同的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案，并在評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上作出決策，是機(jī)構(gòu)系y設(shè)計(jì)的一個(gè)重要步驟。因?yàn)橹挥懈鶕?jù)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，建立合理的評(píng)價(jià)體系，采用科學(xué)的評(píng)價(jià)、優(yōu)選方法，才能在正確評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，作出合理的決策。常常要采用價(jià)值工程法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)后設(shè)計(jì)出最佳方案。

價(jià)值工程法價(jià)值工程法，是以提高產(chǎn)品實(shí)用價(jià)值為目的，即要以最低成本去實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的必要功能。價(jià)值工程法的評(píng)價(jià)指標(biāo)是價(jià)值，其定義式為：V=F/C（V為價(jià)值；F為功能：C為壽命周期成本，其中C=生產(chǎn)成本Cv+使用成本Cu）。機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)，可以按它的各項(xiàng)功能求出綜合功能評(píng)價(jià)值，然后按公式求出V值，以便從多種方案選取最佳方案。在設(shè)計(jì)技術(shù)方案時(shí)，運(yùn)用價(jià)值工程，可提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、研制和生產(chǎn)出物美價(jià)廉的產(chǎn)品，打開產(chǎn)品銷路，擴(kuò)大市場占有率。通過價(jià)值分析活動(dòng)，可以把設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、采購、銷售、財(cái)務(wù)、成本等各部門和各類人員的活動(dòng)，以提高產(chǎn)品的價(jià)值為目標(biāo)，有組織地結(jié)合起來，溝通業(yè)務(wù)，提高工作效率和工作質(zhì)量。

模糊綜合評(píng)價(jià)法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是有多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成的，由于評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)常常帶有模糊性，因此可應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法，將模糊信息數(shù)值化進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法就是將一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案作為一個(gè)系統(tǒng)，從總體上對(duì)其各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以便選擇出整體最優(yōu)方案，其基本原則是要保證評(píng)價(jià)的客觀性；要保證方案的可比性；要建立合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中起著關(guān)鍵的作用，它從根本上決定了機(jī)器的質(zhì)量、使用功能、經(jīng)濟(jì)性、機(jī)器水平及市場競爭能力，而且，其設(shè)計(jì)過程蘊(yùn)含著創(chuàng)新。一個(gè)好的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案就是一個(gè)創(chuàng)造發(fā)明或?qū)＠Ｖ灰侠淼剡\(yùn)用設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和想象力，仔細(xì)分析各種可能的組成方案，就能設(shè)計(jì)出性能良好的機(jī)械。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒慧君.機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

第6篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

關(guān)鍵詞：刀具工藝；MATLAB數(shù)控處理；圖像；閾值規(guī)格；分割方法

數(shù)字圖像處理技術(shù)在全力適應(yīng)現(xiàn)代化信息整改規(guī)模活動(dòng)秩序的節(jié)奏中，運(yùn)用強(qiáng)度適應(yīng)基準(zhǔn)較高的刀具機(jī)械化制定標(biāo)準(zhǔn)方案進(jìn)行研討和資料補(bǔ)充，維持閾值在遙感實(shí)時(shí)定位監(jiān)督環(huán)節(jié)中的有機(jī)拓展效應(yīng)。圖像分割在視覺層次領(lǐng)域的延展水準(zhǔn)，主要結(jié)合自動(dòng)化工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)，生產(chǎn)流程監(jiān)督控制等前提條件框架，聯(lián)合性能比較穩(wěn)定的閾值擴(kuò)展機(jī)理能效，進(jìn)行簡單數(shù)據(jù)的計(jì)算，保證實(shí)質(zhì)性運(yùn)算效率的拓展?jié)摿﹂_發(fā)工藝，規(guī)范圖像分割處理質(zhì)量的完整性改善。經(jīng)過長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，聯(lián)系MATLAB語言編程算法的創(chuàng)新式滲透幅度，配合數(shù)控式刀具大附件的施展結(jié)構(gòu)維持原理內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)生產(chǎn)行業(yè)機(jī)構(gòu)的整編。

1.數(shù)字圖像引用閾值分割方法研究工作的基本原理內(nèi)容探討

根據(jù)一定灰度格局圖像的取閾值分割現(xiàn)狀機(jī)理?xiàng)l件，引用保準(zhǔn)化像素的灰度值實(shí)體模型實(shí)行分析對(duì)象的有利對(duì)比，透過與閾值對(duì)比大小行列中的有序編排組織框架描述，達(dá)到區(qū)域式分割的目的。整個(gè)環(huán)節(jié)程序主要體現(xiàn)為：確定需要引用的分割法數(shù)據(jù)模型，并聯(lián)合適當(dāng)結(jié)構(gòu)的必要參考像素值實(shí)施對(duì)比劃分，和差值提取，并依據(jù)分割隊(duì)列的組織編排特征實(shí)施融合累積校驗(yàn)方案的制定。在圖像閾值確定過后，利用劃分像素并行結(jié)構(gòu)延續(xù)的路徑指向規(guī)則，實(shí)現(xiàn)分割圖像區(qū)域段的準(zhǔn)確定位。整個(gè)方圖呈現(xiàn)的明顯多峰規(guī)律，就應(yīng)該適當(dāng)運(yùn)用閾值的取用效率實(shí)施良性分割[1]。整體統(tǒng)一的閾值分割處理的圖像定義為：

延伸到迭代法閾值選取手段，在滿足一定自動(dòng)化流程的設(shè)置基礎(chǔ)活動(dòng)中，利用初始階段的閾值極限灰度值實(shí)施代表數(shù)據(jù)的篩選。連接后續(xù)的分割處理工序，實(shí)施圖像區(qū)域灰度值的分類，并聯(lián)合像素灰度均值的閾值延伸定義進(jìn)行新計(jì)算步驟的延展。根據(jù)上述對(duì)比延伸閾值提取的循環(huán)運(yùn)用手段實(shí)現(xiàn)差值滿足設(shè)定范圍的計(jì)劃原則，并引用標(biāo)準(zhǔn)式程序語言的配備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的結(jié)果提取。

2.聯(lián)合MATLAB數(shù)控閾值分割處理程序應(yīng)用的刀具圖像分析方案研究

邊緣結(jié)構(gòu)分析是刀具圖像自身存在的必要特性要素，內(nèi)部應(yīng)用延展信息的儲(chǔ)量十分豐富。在貫徹?cái)?shù)字圖像處理環(huán)節(jié)中，依靠區(qū)域交接位置強(qiáng)度函數(shù)的取樣點(diǎn)陣列格局樣式，實(shí)施函數(shù)度量變化規(guī)律的探索，其間引申的具體梯度是二維等效格式對(duì)向量定義內(nèi)容的具體闡述形式，主要定義公式表現(xiàn)為：

在銑刀機(jī)械器具的制作流程中，依據(jù)參數(shù)測量工作內(nèi)容的自適應(yīng)規(guī)格，結(jié)合目標(biāo)像素的相鄰領(lǐng)域內(nèi)部要素實(shí)施編碼排序整合，連接銑刀結(jié)構(gòu)邊界輪廓結(jié)構(gòu)的逐步檢測篩選控制程序。主要流程內(nèi)容包括：依據(jù)分割圖像實(shí)施左上方初始位段的逐步搜索，維持目標(biāo)要素的自行把控基礎(chǔ)，根據(jù)像素跟蹤向?qū)У钠鹗家?guī)劃準(zhǔn)則規(guī)定初始值方向；聯(lián)合逆時(shí)針?biāo)阉髂繕?biāo)的連同區(qū)域設(shè)定原理，檢測目標(biāo)位置的精確定位。采用菱形測試圖像和必要灰度規(guī)范的銑刀圖像實(shí)施MATLAB程序的補(bǔ)充，鄰域位置通過算法改變像素某一類別的隸屬效應(yīng)，在整體環(huán)境內(nèi)的局部收斂特性會(huì)發(fā)揮必要的優(yōu)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)[2]。在此基礎(chǔ)上，實(shí)際聯(lián)合刀具分割聚類中心值比較，憑借鄰域結(jié)構(gòu)的編碼程序跟蹤，得到連續(xù)的輪廓點(diǎn)陣分析基礎(chǔ)資料，保證后期閾值處理圖像分割技術(shù)的數(shù)據(jù)依據(jù)支持效應(yīng)。利用MATLAB提供完整的查詢中心，幫助系統(tǒng)進(jìn)行用戶要求的提取，在相對(duì)簡單的編程環(huán)境基礎(chǔ)狀態(tài)下調(diào)試語言搭配形式，這種具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)的工具被稱為應(yīng)用子程序。以下是三刃立銑刀的經(jīng)過閾值分割處理過的對(duì)比圖片：

具體輪廓記錄結(jié)果的點(diǎn)集數(shù)據(jù)分布結(jié)構(gòu)形式如下表所示：

通過MATLAB中的矩陣運(yùn)算快速應(yīng)對(duì)解釋程序，依靠交互式結(jié)構(gòu)在用戶接收信息的指令語言輸入形式，實(shí)施結(jié)果的良性匹配。這種相對(duì)開放式的環(huán)境集成規(guī)范體系，可以確保銑刀制作流程細(xì)節(jié)圖像的全面顯示，實(shí)現(xiàn)預(yù)期計(jì)劃指導(dǎo)的實(shí)際工序操作目標(biāo)[3]。整個(gè)系列的圖像界面，自帶智能式路徑搜索窗口，滿足分割處理的預(yù)留空間結(jié)構(gòu)形態(tài)，并且在不斷商業(yè)化的技術(shù)改革過程中，使用人機(jī)交互式的編程指導(dǎo)系統(tǒng)，省去了編譯的繁瑣效應(yīng)；對(duì)待細(xì)致部件的螺紋要求等，能做到即時(shí)的報(bào)告，并適度整改銑刀的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)模式。

總結(jié)：這種MATLAB科學(xué)計(jì)算能力，主要是聯(lián)系圖像閾值分割，適當(dāng)提取輪廓點(diǎn)陣的形式存儲(chǔ)規(guī)模，保證特征前期準(zhǔn)備內(nèi)容的有效編排，這是引申后期深入式機(jī)械應(yīng)用部件整改的必要方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳銀清.宏程序編程在數(shù)控加工中的應(yīng)用研究[J].機(jī)床與液壓，2009，21（05）.

第7篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械蝎子 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 仿生技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）012-248-02

仿生技術(shù)是直接面向國民經(jīng)濟(jì)和國防科技發(fā)展的實(shí)際需求，以仿生學(xué)為理論基礎(chǔ)，該技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用逐漸普及，本設(shè)計(jì)便是基于對(duì)于仿生技術(shù)的運(yùn)用。

機(jī)械蝎子由鉗子、主軀干和腿等三部分組成，操作面板通過各個(gè)電機(jī)之間的不同配合實(shí)現(xiàn)蝎子的相關(guān)動(dòng)作和相關(guān)功能

1 機(jī)械蝎子的總體設(shè)計(jì)

本作品（機(jī)械蝎子）一共由夾持器――鉗子、機(jī)架――主軀干和行走機(jī)構(gòu)――腿部三大部分組成，操作手柄通過各個(gè)電機(jī)之間的不同配合實(shí)現(xiàn)蝎子前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎。蝎子有兩個(gè)鉗子，左鉗子有兩個(gè)自由度，上面裝有微型照明設(shè)備，使之可以在光線不足的地方使用。右鉗子有五個(gè)自由度，可以夾取蝎子前方的小物件，蝎子背部裝有一個(gè)小型容器，鉗子把夾取的物件放到盒子里。蝎子腹部尾巴上的攝像頭也可以使用手柄操縱攝像頭在水平和豎直方向上的旋轉(zhuǎn)，無死角。蝎子頭部裝有超聲波，遇見障礙物會(huì)停下或者轉(zhuǎn)彎，防止碰撞。蝎子鉗子頂端裝有紅外探頭，夾取時(shí)會(huì)更加精準(zhǔn)。

1.1 主軀體

作品（機(jī)械蝎子）利用有機(jī)玻璃板作為主軀體，尾部利用固定的曲軸連桿（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）控制腿部的前后運(yùn)動(dòng)。

1.2 行走機(jī)構(gòu)――腿部

腿部共6足，3足為一組。通過觀察蝎子單腿的原理，確定其每個(gè)足為曲柄搖桿與平行四邊形機(jī)構(gòu)的組合，由電機(jī)帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，輸出的搖桿又作為平行四邊形機(jī)構(gòu)的輸入件，從而使平行四邊形機(jī)構(gòu)的連桿（腿）作上下平動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)抬腿與落地支撐的功能，配合主軀體的前后移動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了蝎子的前進(jìn)后退的行走運(yùn)動(dòng)。

足部軌跡是蝎子在行進(jìn)過程中，完成一個(gè)循環(huán)動(dòng)作的足部所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)軌跡。若以蝎子的身體為參考坐標(biāo)系，則該運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為一封閉曲線。而蝎子在行進(jìn)的過程中，根據(jù)其所需完成的動(dòng)作可分為支撐和跨越，故將其足部軌跡曲線分為支撐段和跨越段。若將足部沿著既定軌跡循環(huán)一遍的時(shí)間稱之為一個(gè)周期，那么我們將足部接觸地面的時(shí)間段稱為支撐段；反之，足部在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間段稱為跨越段。根據(jù)生物學(xué)上的定義，動(dòng)物在行進(jìn)時(shí)腿部花在支撐段的時(shí)間要占到整個(gè)循環(huán)周期的一半以上，目的是增加其在行進(jìn)過程中的穩(wěn)定度。

2 工作原理及性能

當(dāng)平行四邊形機(jī)構(gòu)的四個(gè)桿處于一直線位置時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)不確定，在平行四邊形機(jī)構(gòu)中常增加一平行桿。它的特點(diǎn)之一是相對(duì)桿始終保持平行，且兩連桿的角位移、角速度和角加速度也始終相等。這種機(jī)構(gòu)的另一特點(diǎn)是當(dāng)多個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)疊加起來使用時(shí)，能起放大位移作用。平行四邊形機(jī)構(gòu)保證了蝎子的腿部始終在豎直平面內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。因其為全低副機(jī)構(gòu)，構(gòu)件簡單，故有著容易加工制造，傳動(dòng)精度高，耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。

（1）機(jī)械蝎子腿部的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)整周轉(zhuǎn)動(dòng)與往復(fù)擺動(dòng)間的轉(zhuǎn)換。如圖2所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩連架桿一為曲柄，可繞固定鉸鏈中心A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，另一為搖桿，只能在范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)。

（2）機(jī)械蝎子身體部分的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)的基本機(jī)構(gòu)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域中。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，有曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、連桿的擺動(dòng)及活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，各個(gè)部件所產(chǎn)生的周期性不平衡慣性力大。本設(shè)計(jì)中即利用其傳動(dòng)方式，由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)飛輪、曲軸連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成滑塊的直線運(yùn)動(dòng)，滑塊在一定的行程范圍和行程次數(shù)作前后運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)兩組腿部的交替前進(jìn)；從而配合腿部的抬起放下，完成蝎子的行走。

（3）夾持部分――機(jī)械夾持器。

機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三部分組成。手部用于抓持工件（或工具）；根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使手部完成各種規(guī)定的動(dòng)作，以改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。蝎子有兩個(gè)鉗子，左鉗子有兩個(gè)自由度，上面裝有微型照明設(shè)備，使之可以在光線不足的地方使用。右鉗子有五個(gè)自由度，可以夾取蝎子前方的小物件，蝎子背部裝有一個(gè)小型容器，鉗子把夾取的物件放到盒子里?？刂葡到y(tǒng)：通過對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動(dòng)作；同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。它的核心是由單片機(jī)和PWM微控制芯片構(gòu)成的，通過對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所需功能。

3 應(yīng)用前景

機(jī)器人不僅具有步行移動(dòng)的基本功能，而且可借助相應(yīng)的末端執(zhí)行工具，如機(jī)械手臂完成指定的作業(yè)任務(wù)，體現(xiàn)機(jī)器人的多功能性。足式仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活、對(duì)復(fù)雜地形的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

仿生機(jī)械蝎子也可用于探險(xiǎn)、偵察等危險(xiǎn)環(huán)境。例如：配上相應(yīng)設(shè)備，它可以探測并排除地雷、水雷、炸彈等危險(xiǎn)物；也可以作為偵察器潛入敵區(qū)，收集情報(bào)，偵察地形、敵情。對(duì)于未來兩棲戰(zhàn)場提高作戰(zhàn)效能、減少人員傷亡、降低政治敏感度都有十分重要地意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐俊偉.八足機(jī)器人步行機(jī)制及穩(wěn)定性研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

第8篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

[關(guān)鍵詞]立體全空間停車；3D智能；利用率低；停車難；Solidworks

[DOI]1013939/jcnkizgsc201705176

1現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析概述

據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計(jì)，2015年中國汽車銷量同比增長47%報(bào)2460萬輛。2016年1～5月汽車產(chǎn)銷分別完成10844萬輛和10755萬輛，比上年同期分別增長58%和7%（見圖1）。隨著汽車保有量日益增加，停車位不足的問題越來越凸顯。而德國、日本已經(jīng)開發(fā)出一套較為完整的立體停車體系，來解決停車位不足的問題。因此開發(fā)出一種適合我國國情的立體車庫設(shè)計(jì)方案，有著極大使用及其他潛在價(jià)值。

2機(jī)構(gòu)功能分解

21停車平臺(tái)部分

停車平臺(tái)部分（見圖2）由輪式千斤頂、輪式步進(jìn)類千斤頂、上承載平臺(tái)、下拉升定位平臺(tái)、平面定位組組成。上承載平臺(tái)包含齒梳型交換設(shè)計(jì)用于完成車輛停放。中部的一體化頂升機(jī)構(gòu)，用于完成車輛的頂起。輪式步進(jìn)類千斤頂，用于完成車輛的入庫以及復(fù)位回程運(yùn)動(dòng)。

22卷揚(yáng)機(jī)舉升部分

卷揚(yáng)機(jī)舉升部分采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在鏈傳動(dòng)的帶動(dòng)下卷筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)從而完成平臺(tái)的上升與下降。卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)通用性高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大的特點(diǎn)，故可以安全高效地完成所需定位任務(wù)。

23停車場停車架

雙通道三巷道五平合運(yùn)動(dòng)停車位如（見圖3）。停車場車架可按具體需要將層數(shù)增加至十幾層，多巷道配合卷揚(yáng)機(jī)舉升部分可用于完成多平臺(tái)同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)，五停車平動(dòng)，可用于車輛的快速出入，大大增加車輛停放存儲(chǔ)效率。

3創(chuàng)新理念與原理分析

31創(chuàng)新理念

首先，國內(nèi)外已有立體停車場主要傾向于單一平臺(tái)上下來完成車輛的停放，本立體停車場解決方案可實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)同時(shí)\動(dòng)，來解決多車輛停放問題。其次，該機(jī)器將實(shí)現(xiàn)高程度的機(jī)電一體化，其中最高優(yōu)先級(jí)停車路徑選取算法，為車輛停放效率提供了有效的數(shù)學(xué)計(jì)算保證。類流水線功能布置讓三大總成機(jī)構(gòu)各司其職，便于管理及維護(hù)。停車場外觀總覽圖見圖4。

32傳動(dòng)原理

停車平臺(tái)舉升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，采用螺旋傳動(dòng)。將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性高，且有很大的降速比。差動(dòng)螺旋可以獲得微小的位移。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。工作平穩(wěn)，無噪聲，可以傳遞很大的軸向力。卷揚(yáng)機(jī)采用鏈傳動(dòng)，承載能力高，適用于多種工作環(huán)境，是完成車輛頂升的良好選擇。

33運(yùn)動(dòng)原理

車輛起吊：三巷道頂部分別有三個(gè)卷揚(yáng)機(jī)舉升機(jī)構(gòu)，當(dāng)車主將車輛正確停在載重平臺(tái)上時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)將停車平臺(tái)吊起，在預(yù)定層數(shù)停止與層平臺(tái)進(jìn)行鎖定完成巷道豎直定位，在同停車平臺(tái)分離后自動(dòng)復(fù)位。

車輛停放：停車平臺(tái)在水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)至選定車位。緊接著輪式千斤頂?shù)膯?dòng)，將上承載平臺(tái)頂升，到極限高度后輪式進(jìn)一步千斤頂啟動(dòng)，將車輛送入車庫并進(jìn)行定位檢測。入庫定位監(jiān)測合格后輪式千斤頂卸載，將車輛安全放入停車架，最后復(fù)位。從而將車輛安全地放置在停車庫車架上。

多平動(dòng)：停車平臺(tái)有停車、等待、上下行三個(gè)狀態(tài)，其中停車與等待為固定狀態(tài)，其余平臺(tái)只可選擇停止避讓或者通過巷道上下行繞行。當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)拉升機(jī)構(gòu)工作時(shí)平臺(tái)將定義成為等待狀態(tài)。等巷道為空時(shí)方可進(jìn)一步動(dòng)作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2006

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[5]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2015

第9篇：機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義范文

【關(guān)鍵詞】裝載機(jī)；工作裝置；機(jī)構(gòu)；研究分析

1 概述

我們?cè)诜治鲅b載機(jī)工作裝置的機(jī)構(gòu)時(shí)，通常采用的是解析法或者圖解法，但是，解析法的計(jì)算是很復(fù)雜的，圖解法的精度也比較低，所以，往往只對(duì)某些作業(yè)位置實(shí)施計(jì)算分析，這樣就很難對(duì)全部工況的負(fù)荷變化以及作業(yè)性能進(jìn)行了解。為了對(duì)這一問題進(jìn)行解決，我們可以通過動(dòng)力學(xué)和機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析仿真的ADAMS軟件對(duì)其進(jìn)行分析。

在1980年左右，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真技術(shù)第一次出現(xiàn)在人們眼前，它是一項(xiàng)對(duì)過程進(jìn)行分析的技術(shù)，逐漸顯露出其強(qiáng)大的生命力，在設(shè)計(jì)的早期階段可以有助于設(shè)計(jì)人員利用虛擬樣機(jī)在系統(tǒng)水平上對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作機(jī)能真實(shí)的進(jìn)行預(yù)測，從而對(duì)系統(tǒng)最優(yōu)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。在該領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)中，ADAMS是最具代表性的。對(duì)于ADAMS來說，基本的配置方案有求解器ADAMS-Solver和交互式圖形環(huán)境ADAMS-View[1]。ADAMS-Solver是一種動(dòng)力學(xué)方程，是自動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)械系統(tǒng)模型的，同時(shí)還可以提供解算動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及靜力學(xué)的答案。ADAMS-View是采用分層方式來完成建模工作的。通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)副把一組構(gòu)件連接在一起的就是物理系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)激勵(lì)或者彈簧可以對(duì)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行作用，任何類型的力都可以在單個(gè)構(gòu)件或者構(gòu)件之間進(jìn)行作用，這樣也就組成了機(jī)械系統(tǒng)。仿真的結(jié)果不僅可以形象直觀的對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)能進(jìn)行描述，還可以把分析結(jié)果形象化的輸出來。

2 建模方法

雖然ADAMS-View的功能比較強(qiáng)大，但是，造型功能卻相對(duì)比較薄弱，很難用它來進(jìn)行具有復(fù)雜特點(diǎn)的零件的創(chuàng)建，所以，想要對(duì)和復(fù)雜的裝載機(jī)工作裝置類似的機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)建是不現(xiàn)實(shí)的。故而，我們?cè)趯?duì)模型進(jìn)行創(chuàng)建時(shí)利用的是Pro-Engineer，然后由ADAMS進(jìn)行接收進(jìn)而進(jìn)行解析[2]。ADAMS-View可以對(duì)多種數(shù)據(jù)接口進(jìn)行支持，例如DWG、IGES、STEP等，但是并不能對(duì)其它CAD系統(tǒng)中的裝配語義進(jìn)行識(shí)別，例如插入、對(duì)齊、貼合等。所以，只能分別的對(duì)機(jī)構(gòu)中的零件進(jìn)行傳送，同時(shí)給它們創(chuàng)建的坐標(biāo)系還要是相同的，這樣才可以確保裝配中各零件的位置，但是，這種方法的效率卻很低而且還很不準(zhǔn)確。事實(shí)上，ADAMS-View和Pro-Engineer之間是可以有更好的接口的，ADAMS的軟件包可以為Pro-Engineer提供可供使用的IGES和MECHANISM-Pro模塊。通過這兩個(gè)模塊可以精確的在Pro-Engineer中對(duì)運(yùn)動(dòng)副、剛體和載荷進(jìn)行定義，同時(shí)還可以讓ADAMS-View方便的對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行接收。

3 載荷和約束

在對(duì)裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為了簡化計(jì)算可以不把偏載的情況納入考慮，可以把所有的載荷和運(yùn)動(dòng)副在對(duì)稱面上進(jìn)行定義?；剞D(zhuǎn)副為工作裝置中的各鉸點(diǎn)，滑動(dòng)副為液壓缸的缸筒間和活塞桿，齒輪齒條副為地面間和輪胎在不把滑轉(zhuǎn)率納入考慮的情況下。

典型的裝載機(jī)的工作過程具體有鏟裝、插入、空載運(yùn)輸、卸載和重載運(yùn)輸。在不對(duì)運(yùn)輸工況進(jìn)行考慮的情況下，工作裝置所受到的載荷包括自身的重力、物料重力Fg、鏟取阻力Fsh和插入阻力Fin[3]。

最大的插入阻力Fin是被最大牽引力所限制的，可以通過下面的公式進(jìn)行計(jì)算：

Fin=Miη/Rk，在式子中，變矩器渦輪的輸出力矩是M，變矩器渦輪到輪邊的傳動(dòng)比為i，傳動(dòng)效率為η，輪胎的動(dòng)力半徑為Rk。

獲得最大的鏟取阻力Fsh時(shí)，可以對(duì)鏟取時(shí)最大轉(zhuǎn)斗的阻力矩進(jìn)行換算。在開始轉(zhuǎn)斗的瞬間就產(chǎn)生了最大的轉(zhuǎn)斗阻力，可以利用下面的公式進(jìn)行計(jì)算：

Mmax=1.1Fin[0.4（X-1/3Lcmax）+Y]，在式子中，鏟斗中最大的插入堆料的深度為Lcmax，鏟斗斗尖至鏟斗回轉(zhuǎn)軸的垂直和水平距離為X、Y。則Fsh=Mmax/X。

對(duì)典型的作業(yè)過程進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，插入和鏟裝鏟斗是按順序進(jìn)行的，鏟取阻力和插入阻力也是按順序達(dá)到最大值的，而物料重力是在鏟取開始的階段達(dá)到最大值的，各構(gòu)件的自重是不發(fā)生變化的。在Pro-E中對(duì)材料的性質(zhì)進(jìn)行定義時(shí)，構(gòu)件的特性是在建模的過程中產(chǎn)生的，例如質(zhì)心、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等，同時(shí)還是跟隨模型一起被ADAMS接收的。由系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)生的重力進(jìn)行加載，但是，F(xiàn)g、Fsh、Fin需要通過系統(tǒng)提供的STEP函數(shù)進(jìn)行模擬。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 仿真典型的工作過程

在上述設(shè)定的情況下進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，可以獲得作業(yè)工程中鏟斗缸和動(dòng)臂缸的受力情況，隨著鏟斗增加插入的深度，負(fù)載也在不斷的增大，同時(shí)在鏟掘開始的時(shí)候達(dá)到最大值。然后，動(dòng)臂缸的重載舉升，隨著傳力比的削弱受力反而增大，最終隨著卸載削弱到最小值。

對(duì)工作機(jī)構(gòu)中連桿系統(tǒng)力的傳遞性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，我們通常使用的是倍力系數(shù)，但是，計(jì)算倍力系數(shù)時(shí)由于不對(duì)自重進(jìn)行考慮，同時(shí)工作機(jī)構(gòu)自身的自重也很大，在負(fù)載中占據(jù)了很大的部分，如果忽略了自重的影響，顯然是無法準(zhǔn)確的對(duì)機(jī)構(gòu)的性能進(jìn)行了解的。

如果各處的傳動(dòng)角都滿足大于10°的要求，同時(shí)發(fā)生最小傳動(dòng)角的位置都是在卸載結(jié)束的，這樣設(shè)計(jì)出來的機(jī)構(gòu)才是合理的[4]。

4.2 分析鏟斗的舉升平動(dòng)

在鏟斗中裝滿物料后，把其舉升到最高的卸載位置期間，為了防止物料撒出鏟斗中，就需要鏟斗進(jìn)行近似平動(dòng)，也就是說鏟斗傾角的變化不易大于10°。所以，在模型中測量鏟斗的位置角時(shí)，要讓動(dòng)臂缸勻速的進(jìn)行上升。

4.3 分析鏟斗的自動(dòng)放平

若要讓鏟斗從高位卸載的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴迦霠顟B(tài)，期間就要保持轉(zhuǎn)斗液壓缸的長度是不變的，對(duì)水平面和鏟斗底面的角度之間的變化進(jìn)行測量，就可以獲得機(jī)構(gòu)自動(dòng)放平的性能。

通過上述的分析，總的來說，所設(shè)計(jì)的工作裝置基本上是合理的，但是，在鏟斗自動(dòng)放平以及舉升平動(dòng)的性能上還存在一些的不足之處，仍需要進(jìn)一步的進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Masound Ebrahimi，Mohammad Reza Farmani，Jafar Roshanian.Multidisciplinary design of a small satellite launch vehicle using particle swarm optimization[J].Structural and Multidisciplinary

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