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基于机构和机器组成原理的机构结构化正向设计方法

作者：申会鹏,郭家宝,韩春阳,等. 日期：2024-08-02/span> 浏览：188 查看PDF文档

基于机构和机器组成原理的机构结构化正向设计方法*

申会鹏1,2,郭家宝1,韩春阳1,李行雨1,张天宇1,王德伦3

(1.河南工业大学机电工程学院,河南郑州 450001;2.河南省超硬磨料磨削装备重点实验室,

河南郑州 450001;3.大连理工大学机械工程学院,辽宁大连 116024)

摘要:针对功能需求到结构方案的创新设计问题,提出了一种基于机构和机器组成原理的机构结构化正向设计方法。首先,基于状态变换空间方法,建立了基本机构单元库,设计了机构构型与尺度,求解了机构的多样化运动方案;然后,根据运动副的约束类型和性质,建立了运动副的几何约束构型,利用优化设计方法,设计了运动副结构方案;研究了复合构件的载荷、约束与结构尺度的关系模型,提出了复合构件的概念单元设计方法,设计了执行与传动机构及驱动构件;最后,遵循零件性能(强度、刚度)要求与工艺性准则,建立了机构单元结构及整机结构设计方法,并使用压力机进行了案例验证。研究结果表明:根据设计方法可得到5种一级机构、105种二级机构、735种三级机构及6种移动副方案和15种回转副方案,组合设计出的压力机方案可满足设计要求,验证了该方法的有效性,证明该机构结构化正向设计方法可为解决机构和机器创新设计问题提供新途径,缩短设计周期。

关键词:机构单元库;机构构型与尺度;几何约束构型;机构单元;概念单元设计;模块化设计

中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)07-1135-14

本文引用格式:

申会鹏,郭家宝,韩春阳,等.基于机构和机器组成原理的机构结构化正向设计方法［J］.机电工程,2024,41(7):1135-1148.

SHEN Huipeng, GUO Jiabao, HAN Chunyang, et al. Structured forward design method based on principles of mechanism and machine composition［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(7):1135-1148.