四连杆机构计算机辅助计算文献综述

 2021-10-11 19:48:19

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1.四连杆机构计算机辅助计算的目的及意义

连杆机构是一种常用的传动机构,广泛地用于各种机器、仪表及操纵装置中。一般机械中多采用平面连杆机构,而在平面连杆机构中又以由四个构件组成的平面四杆机构应用最广。而且平面四杆机构又往往是组成多杆机构的基础。

在连杆机构中的运动副都是低副。由于低副两元素为面接触,所以在同样的载荷条件下,其两元素之间的压强比高副接触的压强低,故连杆机构可以传递较大的动力。而且低副元素的几何形状比较简单(常为或平面等),故也便于加工。另外,在其原动件运动规律不变的条件下,只要改变各构件间的相对长度,就可以使其从动件实现不同的运动规律要求。又由于连杆不与机架相连,故其上各点的轨迹是形状各异的曲线(我们称这些曲线为连杆曲线)。人们可以利用这些曲线来近似满足不同轨迹的需要。

由于平面连杆机构的以上特点,使其在重型机械、纺织机械、食品机械、包装机械、农业机械中都有广泛的应用。平面连杆机构构件运动形式多样,如何用简洁易行的设计实现转动、摆动、移动和平面复杂运动,从而用于实现已知运动规律和已知轨迹,是机械工程设计人员努力的方向。

平面连杆机构设计的方法大致可分为解析法、实验法和几何作图法三类。用解析法设计四杆机构精确度高,并可以控制设计误差,但是设计工作相当复杂,运算量大。当然,随着数学手段的新发展及电子计算机技术的推广应用,解析法是广有前途的。用实验法设计四杆机构虽然也比较繁琐,而且精确度也不够高,但是对给定多个位置或函数关系的运动设计,特别是用于轨迹设计或者为数值方法设计提供初值,仍然是一种比较有效而实用的设计方法。用几何作图法设计四杆机构较为直观和明晰,又简单易行便于检验,但其误差较大,而且这种误差在事前无法计算和控制。

随着机械行业对精度的要求越来越高,在四杆机构的设计上解析法的应用越来越多。据此,通过计算机进行机构的分析与设计已成为当前一种重要手段。平面连杆机构计算机辅助计算,既能够保证解析法设计连杆机构的精度,又避免了繁琐复杂的公式推演及计算,可以很快就得到设计结果。通过改变输入参数还可以获得多种设计方案,从中比较选出更佳的方案。

2.计算机辅助设计(CAD)的发展现状及趋势

集成化。CAD技术是企业采用先进制造技术的基础之一,当前CAD技术发展的主要趋势之一是CAD系统集成化,以提高产品设计和制造的自动化程度为主要目标。集成化角度的多层次性体现在,可以是系统内部模块间的集成,也可以是不同系统之间的相互兼容、集成。制定标准化、规范化的标准是实现CAD集成化制度的保证。增强CAD软件的系统开放性、模块可移植性、功能可互连性,进一步的提高CAD系统的集成度,使得CAD技术可以在整个产品的设计过程中都能发挥作用。

智能化。随着人工智能技术的发展,CAD系统广泛采用将人工智能的方法和技术,借助计算机模拟人脑的推理分析过程,最后生成所需的方案。设计一般包括两类工作:一类为数值计算;另一类为符号推理。传统的CAD技术的基础是数值计算,在符号推理的工作上面临很大的困难。智能CAD将人工智能的理论和技术与CAD相结合,给予计算机人类专家所拥有的设计思维,提供给设计人员产品开发所需的信息,最大程度上实现信息共享与交换,提供设计要求及相关技术数据,进行分析,进而产生最合适的设计方案。

参数化。随着计算机软技术的发展,CAD技术也从传统的一维平面绘图发展到二维建模,现在应用比较多的是三维CAD软件,但是三维软件的使用成本比较昂贵,国内很多企业仍旧使用二维CAD软件来节省成本,二维软件的功能远远没有三维软件丰富。参数化是CAD技术的发展趋势之一,参数化的过程能够有效地减少不必要的重复劳动,减轻设计工作者的劳动量,进一步的为企业节省人工成本。

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