一种贴合机械产品运动方案设计的功能求解模型
Adams介绍
MD ADAMS功能最强、应用最广的机械系统动力学仿真工具MD ADAMS 软件由于其领先的“虚拟样机”理念和技术，迅速发展成为CAE 领域中使用范围最广、应用行业最多的机械系统动力学仿真工具，占据了全球该CAE 分析领域绝大部分的市场份额，被广泛应用于航天、航空、汽车、铁道、兵器、船舶、电子、工程设备及重型机械等行业，众多国际化大型公司、企业均采用MD ADAMS 软件作为其产品设计研发过程中机械系统动力学性能仿真的平台。
借助MD ADAMS 软件强大的建模功能、卓越的分析能力以及方便灵活的后处理手段，可以建立复杂机械系统的“虚拟样机”，在模拟现实工作条件的虚拟环境下逼真地模拟其各种运动情况，帮助用户对系统的各种动力学性能进行有效的评估，并且可以快速分析比较多种设计思想，直至获得最优设计方案，提高产品性能，从而减少昂贵、耗时的物理样机试验，提高产品设计水平、缩短产品开发周期和产品开发成本。
要获得成功，一个公司必须具备如下的能力：♦ 对众多的新创意进行研究探索，并快速准确地做出决策过滤掉那些没有前途的创意♦ 对于实现最佳设计的关键因素了然于胸♦ 对新产品的结构形式、装配关系及其性能做出完善的测试和评估正是因为这些挑战，MSC Software 公司的虚拟样机解决方案在众多的企业获得了应用。
这些企业包括了全部的汽车OEM 厂商、绝大部分的一级汽车配件商、航空航天、铁道和消费电子产品制造商、甚至F1车队。
MSC Software 公司的软件正在各个企业的产品开发流程中发挥作用，以产生创新的产品设计、加强协同、节约时间和成本、降低开发经营的风险。
在最基本的层面，虚拟样机技术能够让工程设计队伍在提交物理样机之前，就在计算机中建造起他们的虚拟机械系统，并对其进行测试、校验及改进。
MD ADAMS 软件能够让用户通过对其产品的运动情况进行仿真，来验证其产品的性能、计算约束反力、间隙、碰撞、电机和作动器的尺寸、运转周期、精密定位，并观察包装封套是否合理等。
CATIA功能介绍
CATIA功能介绍装配设计(ASS)CATIA装配设计可以使设计师建立并管理基于3D零件机械装配件。
装配件可以由多个主动或被动模型中的零件组成。
零件间的接触自动地对连接进行定义，方便了CATIA运动机构产品进行早期分析。
基于先前定义零件的辅助零件定义和依据其之间接触进行自动放置，可加快装配件的设计进度，后续应用可利用此模型进行进一步的设计、分析、制造等。
Drafting(DRA)CATIA制图产品是2D线框和标注产品的一个扩展。
制图产品使用户可以方便地建立工程图样，并为文本、尺寸标注、客户化标准、2D参数化和2D浏览功能提供一整套工具。
Draw-Space(2D/3D)Integration(DRS)CATIA绘图-空间(2D/3D)集成产品将2D和3DCATIA环境完全集成在一起。
该产品使设计师和绘图员在建立2D图样时从3D几何中生成投影图和平面剖切图。
通过用户控制模型间2D 到3D相关性，系统可以自动地由3D数据生成图样和剖切面。
CATIA特征设计模块(FEA)CATIA特征设计产品通过把系统本身提供的或客户自行开发的特征用同一个专用对话结合起来，从而增强了设计师建立棱柱件的能力。
这个专用对话着重于一个类似于一族可重新使用的零件或用于制造的设计过程。
钣金设计(SheetmetalDesign)CATIA钣金设计产品使设计和制造工程师可以定义、管理并分析基于实体的钣金件。
采用工艺和参数化属性，设计师可以对几何元素增加象材料属性这样的智能，以获取设计意图并对后续应用提供必要的信息。
高级曲面设计(ASU)CATIA高级曲面设计模块提供了可便于用户建立、修改和光顺零件设计所需曲面的一套工具。
高级曲面设计产品的强项在于其生成几何的精确度和其处理理想外形而无需关心其复杂度的能力。
无论是出于美观的原因还是技术原因，曲面的质量都是很重要的白车身设计(BWT)白车身设计产品对设计类似于汽车内部车体面板和车体加强筋这样复杂的薄板零件提供了新的设计方法。
机械系统的运动方案及机构的设计探讨
机械系统的运动方案及机构的设计探讨[摘要]机械系统的运动方案设计是机械系统设计的重要组成部分，是决定机械系统的功效与功能的关键环节。
在设计的过程中，设计师需要根据各种运动方案的特点，进行进一步的细化，设计出具有实用性和可行性的机械系统。
[关键词]机械系统；运动方案；设计方法事实上，机械系统是一个较为广泛的概念，具体来说，其就是由各个机械基本要素组成的，用以完成所需的动作过程，实现机械能的转化，代替人类劳动的系统。
这也就决定了机械系统设计的复杂性，可以说机械系统设计是一个复杂的分析、规划、推理与决策的过程。
而我们之所以要进行机械系统设计，主要是为了根据既定目标，获取包括文字说明、技术数据、设计图纸、设计方案和工艺方案的机械系统的设计信息，然后经过评估、改进和制造，最终形成满足设计要求的机械产品。
机械系统的运动方案包括工功能分析与功能原理设计、工艺动作与运动规律分析、机构系统运动协调的设计等这几个主要方面。
一、功能分析与功能原理设计（一）功能原理的构思与选择机械设计的前提和依据是机构系统运动方案设计。
方案的优劣对机械有着多方面的影响，比如说其会直接影响到机械结构形式的繁简、制造成本的高低及操作使用的难易、技术性能的好坏等都有着决定性的影响。
如果设计人员在设计中不能避免运动方案设计存在的明显缺陷，就很难设计出好的机械产品，而且也很难找到补救的措施。
工艺要求或使用要求是运动方案设计的主要依据。
在明确了这一要求后，设计人员首先要考虑的是采用何种功能原理来实现给定要求。
因为只有合理的选定了功能原理之后，才可以根据功能的原理设计出工艺动作和这些动作的执行机构的运动规律。
功能原理设计的主要任务，就是要按照机械预期的工艺要求或者使用要求，探索出一切能够实现给定要求的功能原理，同时进行比较分析，并且从中选择出既能很好地满足预期要求、工艺动作又简单的功能原理。
比如说要求设计一自动输送料板的装置。
那设计人员在设计的过程中，必须要考虑到这些方面，一可以考虑选择机械推拉原理，把料板从底层推出，然后再用夹料板将其抽走，；二可以考虑选用摩擦传动原理，首先利用摩擦板从顶层推出一张料板，然后再用夹料板把它抽走；三用底层吸取法，先把料板的边缘吸住，然后再用夹料板将其抽走；四可以考虑使用气吸原理，运用用顶层吸取法，就能够直接吸走顶层一张料板；五可以用摩擦轮把料板从底层滚出，接着再用夹料板将其抽走。
[整理版]solidworks产品介绍
![[整理版]solidworks产品介绍](https://img.taocdn.com/s3/m/df74d1fde109581b6bd97f19227916888486b91a.png)
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机械系统的总体方案设计
图13-2 压片机上冲头加压动作示意图
（1）分析上冲头加压工艺过程对主加 压机构的要求。经分析，上冲头加压工艺 过程加压机构的功能要求可概括为：
1）运动形式变换功能 2）运动方向交替变换功能 3）运动缩小功能 4）运动停歇功能 （2）提出并初选机构方案
二、执行系统的协调设计
为了完成机械系统的预定功能和生产过程，各 执行机构不仅要完成各自的执行动作，而且相互之 间必须协调一致。
n
Qi Pij
j 1
Qi
（1）机械传动类型选择的依据 1）执行系统的性能参数和工况要求。 2）原动机的机械特性和调速性能。 3）对机械传动系统的性能、尺寸、重量和安装布
置的要求。
4）工作环境（例如高温、低温、潮湿、粉尘、腐 蚀、易燃、防爆等）的要求。
5）制造工艺性和经济性（例如制造和维修费用、 使用寿命、传动效率等）的要求。
机械系统的总体方案设计
§1 机械总体方案设计
一、机械总体方案设计的目的
机械总体方案设计的目的，就是通过调查研究进行 机械产品规划、确定设计任务、明确设计要求和条件， 在此基础上寻求问题的解法及原理方案构思，进行功能 原理设计，拟定机械功能原理方案，选择机构类型，得 出一组可行的机械系统运动方案，为下一步进行详细的 结构设计作好原理方案方面的准备，也为最终进行评价、 选优、决策提供可行性、先行性等相关技术原理方面详 尽的科学依据。
第二类是以物体的有、无、动、停等逻辑状 态为控制对象，成为逻辑控制。逻辑控制可用 “0”、“1”两个逻辑控制信号来表示。
§5 机械系统方案评价与决策
一、方案评价与决策的意义
机械系统方案设计的最终目标，是寻求一种 既能实现预期功能要求，又性能优良、价格低廉 的设计方案。
机械系统运动方案设计概述
机械系统运动方案设计概述引言机械系统运动方案设计是指根据产品需求和性能要求，设计出满足这些要求的机械运动系统的方案。
机械系统运动方案设计涉及到机械结构设计、运动学分析、动力学分析等方面，需要综合考虑多个因素，以确保最终设计方案的可行性和稳定性。
设计流程机械系统运动方案设计通常包括以下几个阶段：需求分析需求分析是指对产品需求进行详细的分析和理解，包括机械系统的运动特性、工作环境、产品性能要求等。
在这一阶段中，设计师需要与产品经理、工程师等多个相关方进行充分的沟通和讨论，以确保对需求的准确理解。
概念设计概念设计是指在需求分析的基础上，通过创造性的思考和设计，提出多个不同的运动方案候选。
在这一阶段中，设计师需要考虑多种因素，例如运动机构的类型、传动方式、结构形式等。
同时，设计师还需要进行初步的运动学和动力学分析，并评估候选方案的可行性和优劣。
详细设计详细设计是指对概念设计中选定的方案进行深入的设计和分析。
在这一阶段中，设计师需要进行详细的运动学和动力学分析，包括运动学链的建模和运动参数的计算，动力学模型的建立和分析等。
此外，设计师还需要对各个运动部件进行结构设计和优化，以满足产品性能要求。
核实验证是指对设计方案进行实际验证和验证结果的分析。
在这一阶段中，设计师需要制作相应的样机，进行实际的运动测试，并对测试结果进行分析和评估。
如果验证结果不符合设计要求，设计师需要进行相应的修正和改进，直到满足设计要求为止。
文档编制文档编制是整个机械系统运动方案设计的最后环节。
设计师需要将设计过程、分析结果、验证报告等内容进行整理和总结，形成相应的文档。
在编制文档时，设计师需要使用适当的标准和格式，以便其他相关人员能够理解和使用该文档。
设计要点在机械系统运动方案设计过程中，设计师需要特别注意以下几个方面：运动学分析是机械系统运动方案设计的基础，设计师需要对各个运动部件的运动学特性进行严密的分析和计算。
在进行运动学分析时，设计师需要考虑速度、加速度、位移等关键参数，并根据这些参数对各个部件的尺寸和结构进行选择和优化。
机械系统运动方案设计
机械系统运动方案设计机械系统是指由多个机械部件组成的系统，可以完成某种特定的运动或工作任务。
机械系统运动方案设计是指对机械系统中运动的方案进行设计，以实现特定的工作任务。
本文将从机械系统运动方案设计的原理、步骤、方法和注意事项等方面进行阐述。
一、机械系统运动方案设计的原理任何一台机械设备或系统，在设计之初就要确定其运动方案，运动方案的设计必须考虑到整个系统的工作要求和性能，保证系统的可靠性和稳定性。
机械系统的运动方案设计的原理是使系统的运动状态达到特定的要求，同时满足以下几点原则：1、稳定性机械系统的运动状态必须是稳定的，不会因外部环境的变化而使系统发生过度振荡或者失去控制。
因此在运动方案设计中必须考虑惯性、摩擦、弹性、耗能等因素，控制系统的稳定性。
2、能效性机械系统的运动方案必须达到最佳的能效性，即在运动过程中实现最大程度的能量转换和利用。
这要求设计人员对机械系统的工作原理和运动方式有深入的了解和熟练的技能，优化运动方案，降低能量损失。
3、可靠性机械系统的运动方案设计需要考虑到系统的可靠性。
要确保机械系统的实际运动方案能够持续、稳定、可靠地运行，达到预期的工作要求。
4、安全性机械系统运动方案的设计要求考虑到系统的安全性。
机械系统运动过程中要注意遵循安全生产相关规定，保证工作环境安全，预防机械设备事故和故障的发生。
二、机械系统运动方案设计的步骤机械系统运动方案设计是一个复杂的过程，在设计时应该全面考虑各个方面的因素。
下面介绍机械系统运动方案设计的步骤：1、分析运动特性和工作要求设计人员需要了解机械系统的运动特性和工作要求，包括机械系统的材料属性、运动速度、功率大小、工作环境等因素，以此来确定机械系统的运动方案。
2、确定运动方式和工作原理确定机械系统的运动方式，并根据系统的工作原理制定运动方案。
机械系统运动方式有直线运动、旋转运动，以及复杂的多轴运动等，根据具体的工作条件选择合适的方式。
3、选择机械部件和材料根据机械系统的工作要求和运动方式，选择合适的机械部件和材料。
第二章机械产品功能原理设计
从上述材料拉伸试验机采用的力—变形关系测 量的例子中：总功能(力—变形关系测量)可分解 为四个分功能(试件拉伸、力测量、变形测量、 控制信息)，每个分功能再分解，直至功能元。 将各分功能(或功能元)组合时有三种基本结构形 式，如图所示。图中F1，F2和F3为分功能。
二：
针对某一确定的“功能目标”．寻求一些“物 理效应”并借助某些“作用原理”来求得一些 实现该功能目标的“解法原理”。
主要工作内容：
是构思能实现功能目标的新的解法原理。 举例：喷墨打印技术
第二节 功能、功能单元和功能结构
一、机器的功能组成
一台机器完成的功能通常称为总功能，
5）还原创新原理
还原创新原理是指创造者回到驱使人们创造的最基 本的出发点或归宿，进行创新思考的一种创造模式。
例如，设计新型电风扇，无论是台扇、吊扇、壁扇， 最基本的出发点都是使周围空气急速流动。有没有 别的技术方案能实现这种功能或物理效应呢?有人想 到了薄板振动的方案。该方案用压电陶瓷夹持一金 属板，通电后金属薄报振荡，导致空气加速流动。 按此思路设计的电风扇，没有扇叶，面貌全新，称 为“无扇叶电风扇”。与传统的风叶旋转式电风扇 相比，具有体积小、重量轻、耗电少和噪声低等优 点。
一、功能原理设计的工作特点
1) 是用一种新的物理效应来代替旧的物理效 应，使机器的工作原理发生根本的变化的设计。
2) 引入某种新技术(新材料、新工艺、……)， 但首先要求设计人员有一种新想法(New Idea)、 新构思。
3)功能原理设计使机器品质发生质的变化。
例如，机械表不论在技术上如何改进，其走时 的精确性始终不可能和石英电子表相媲美。 电波表的出现： 当然，在实践中，每一个功能原理设计不一定 都能体现上述三个特点，而能体现这三个特点 的，则应该是高品位的功能原理设计。
一种机械设计用的运动配合模型组件[实用新型专利]
![一种机械设计用的运动配合模型组件[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d9e0d2c4e2bd960590c677f3.png)
专利名称：一种机械设计用的运动配合模型组件专利类型：实用新型专利
发明人：鲁先珉,刘艳杰,蒋亮亮,宋柏森
申请号：CN201720496163.2
申请日：20170507
公开号：CN206787613U
公开日：
20171222
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种机械设计用的运动配合模型组件，包括支撑腿、挡板、工作台、伸缩气缸和电板，所述支撑腿的一侧内壁上开设有滑槽，所述工作台镶嵌在支撑腿的滑槽内，所述支撑腿之间安装有挡板，所述挡板的外壁上安装有测速器，且测速器的两侧安装有微型摄像头，所述工作台的内部开设有安装孔，且安装孔的中部位置设置有跑道，所述挡板的一侧外壁上安装有数据线接口，且数据线接口内安装有数据线，所述支撑腿的底部安装有伸缩气缸，所述工作台的内部安装有压力传感器，所述挡板的内部安装有电板，且电板上安装有数据接收芯片。
本实用新型内部安装有处理芯片，处理芯片可提高数据的处理速度，出结果速度较快，满足了工作的需求。
申请人：鲁先珉
地址：163412 黑龙江省大庆市红岗区解放三街3-4号
国籍：CN
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包络线制备的数学模型和实际应用
包络线制备的数学模型和实际应用随着现代工业科技的不断发展，各种机械设备和工具的功能越来越强大，也越来越复杂。
在实际使用中，往往需要用到一些高精度的计算方法和技术，以确保产品的质量和性能。
包络线制备就是其中之一，它可以被广泛应用于模型分析、设计优化、机器人动作规划等领域。
一、什么是包络线制备包络线制备（Enveloping）是一种数学模型，它可以将一个物体或曲线所具有的各种特性整合起来，生成一个最小的包容区域。
简单来说就是将原物体或曲线的内外形态都考虑在内，生成一个全新的物体或曲线。
包络线制备通常采用三维建模软件进行处理。
首先，需要将原物体或曲线从各个方向进行采样，即分割成很多小块。
然后，将这些小块进行组合，并利用曲线拟合算法来生成包络线模型。
二、包络线制备的实际应用1.模型分析包络线制备可以用来分析各种引擎、发动机、机械主体变化等复杂系统的结构和性能。
多个曲面之间的交叉、相互接触等问题都可以得以解决。
通过包络线制备，可以快速生成各种形状的实体模型，并用于建立测试模型、优化设计等。
2.设计优化包络线制备可以用于设计优化，以期最大化系统性能。
例如，通过包络线制备，可以生成不同材质和结构的零件，并对其进行比较，找出最优设计。
此外，包络线制备还可以帮助工程师开发更轻、更强、更经济的产品设计方案。
3.机器人动作规划包络线制备可以应用于机器人动作规划，以便确定机器人在空间中的最佳运动轨迹，同时考虑到各种运动参数的影响。
例如，机器人在制造高精度零件时，需要避开其他设备或人员，包络线制备可以帮助机器人避免碰撞或干扰，从而提高生产效率。
三、未来展望未来，包络线制备的应用将不断拓展。
如今，自动驾驶汽车、机器人、无人机等先进技术已成为热门领域，而这些技术的实现都离不开高精度的计算和模型设计。
包络线制备将是这些技术的重要支撑之一。
总之，包络线制备作为一种高精度计算技术，可以被广泛应用于实际生产中的各个领域。
通过其灵活的设计和操作，可以帮助工程师应对各种复杂的设计要求，从而提高产品质量和效率。
机械设计中的动力学仿真与控制技术
机械设计中的动力学仿真与控制技术一、引言机械设计中的动力学仿真与控制技术是近年来日益重要的领域。
随着科技的飞速发展和人们对于机械产品性能要求的提高，仿真和控制技术成为了机械设计中不可或缺的工具。
本文将探讨机械设计中的动力学仿真与控制技术的应用以及相关的方法和工具。
二、动力学仿真技术在机械设计中，动力学仿真技术是一种通过数学模型和计算机模拟来研究和预测机械系统运动行为的方法。
动力学仿真技术可以帮助工程师理解机械系统的工作原理，优化设计方案，减少实验开销和风险。
1. 多体动力学仿真多体动力学仿真是一种研究机械系统多个物体之间相互作用和运动规律的方法。
通过建立物体的数学模型，考虑力、力矩和物体之间的约束关系，可以模拟和预测机械系统的动态行为。
多体动力学仿真广泛应用于汽车、飞机、机器人等领域的设计与优化。
2. 流体力学仿真流体力学仿真是一种研究流体运动和力学特性的方法。
在机械设计中，流体力学仿真主要应用于气动设计和流体传动系统的分析。
通过建立数学模型和网格系统，模拟流体的运动和相互作用，预测流体系统的性能和效果。
三、动力学仿真的方法与工具实施动力学仿真需要借助于一系列方法和工具来建立模型、求解方程和分析结果。
目前，有许多商业软件和开源工具可供选择。
1. 多体动力学仿真工具多体动力学仿真工具可以帮助工程师构建和求解多体动力学问题，如ADAMS、SimMechanics等。
这些工具提供了丰富的建模和求解功能，能够模拟机械系统的复杂运动行为，并输出相应的运动和力学特征。
2. 有限元分析工具有限元分析工具在机械设计中广泛应用于结构和材料力学分析。
通过建立实体或壳元模型，并考虑材料的力学特性和约束条件，可以预测机械系统的应力、应变和变形等行为。
常见的有限元分析软件包包括ANSYS、ABAQUS等。
3. 流体力学仿真工具流体力学仿真工具用于建立流体系统的数学模型和网格系统，并通过求解方程组来模拟流体的运动和相互作用。
机构运动简图设计的内容、方法和步骤
机构运动简图设计的内容、方法和步骤机械产品的设计是为了满足产品的某种功能要求。
机构运动简图设计是机械产品设计的第一步，其设计内容包括选定或开发机构构型并加以巧妙组合，同时进行各个组成机构的尺度综合，使此机构系统完成某种功能要求。
机构运动简图设计的好坏是决定机械产品的质量、水平的高低、性能的优劣和经济效益好坏的关键性的一步。
机构运动简图的设计，主要包括下列内容：1）功能原理方案的设计和构思根据机械所要实现的功能，采用有关的工作原理，并由此出发设计和构思出工艺动作过程，这就是功能原理方案设计。
灵巧的功能原理是创造新机械的出发点和归宿。
2）机械运动方案的设计根据功能原理方案中提出的工艺动作及各个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执行机构，并按一定的顺序把它们组成机构运动示意图。
机械运动方案的设计是机构运动简图设计中的型综合。
3）机构运动简图的尺度综合根据机械运动方案中各执行机构工艺动作的运动规律和机械运动循环图的要求，通过分析、计算、确定机构运动简图中各机构的运动学尺寸。
在进行尺度综合时，应同时考虑其运动条件和动力条件，否则不利于设计性能良好的新机械。
机构运动简图设计的一般程序：1）机械总功能的分解将机械需要完成的工艺动作过程进行分解，即将总功能分解成多个功能元，找出各功能元的运动规律和动作过程；2）功能原理方案确定将总功能分解成多个功能元之后，对功能元进行求解，即将需要的执行动作，用合适的执行机构来实现。
将功能元的解进行组合、评价、选优，从而确定其功能原理方案，即机构系统简图。
为了得到能实现功能元的机构，在设计中，需要对执行构件的基本运动和机构的基本功能有一全面的了解。
ⅰ）执行机构基本运动常用机构执行构件的运动形式有回转运动、直线运动和曲线运动三种，回转和直线运动是最简单的机械运动形式。
按运动有无往复性和间歇性，基本运动的形式如表1所示。
表1 执行构件的基本运动形式机构的功能是指机构实现运动变换和完成某种功用的能力。
机械装置的动力学建模与仿真
机械装置的动力学建模与仿真机械装置的动力学建模与仿真在工程设计和开发过程中起着重要的作用。
通过建立准确的模型并进行仿真分析，可以帮助工程师理解装置的运行原理、优化设计方案以及预测装置的性能。
本文将介绍机械装置动力学建模的基本步骤，并探讨一些常见的仿真工具和技术。
一、动力学建模的基本步骤1. 收集必要的信息：在进行动力学建模之前，需要收集装置的几何参数、材料特性、工作原理以及运动学关系等必要的信息。
这些信息将为建模提供基础。
2. 建立运动学模型：通过分析装置的结构和运动关系，建立装置的运动学模型。
常用的方法包括关节链法、参数法和齐次变换矩阵等。
3. 确定力学模型：根据物体的几何形状和运动学模型，应用牛顿定律、欧拉-拉格朗日方程或混合方法，建立机械装置的力学模型。
这一步骤需要考虑装置的质量、惯性矩阵、非线性元素和外部力矩等因素。
4. 选择仿真工具：根据实际情况选择合适的仿真工具。
常见的仿真软件包括MATLAB/Simulink、ADAMS和MATLAB/SimMechanics等。
5. 模型验证与参数优化：将建立的动力学模型导入仿真工具，并进行仿真验证。
通过与实际测试数据的对比，调整模型参数以提高仿真精度。
二、常见的仿真工具和技术1. MATLAB/Simulink：MATLAB/Simulink是一种强大的建模与仿真工具，广泛应用于工程领域。
它提供了丰富的建模函数和图形界面，可以方便地进行系统级建模和仿真。
2. ADAMS：ADAMS是一款专业的力学仿真软件，适用于复杂机械系统的动力学建模和仿真分析。
它具有强大的运动学和动力学求解能力，可以模拟多体系统的运动行为。
3. MATLAB/SimMechanics：SimMechanics是MATLAB的一个工具箱，专门用于机械系统的建模和仿真。
它基于物体的连接关系，采用基于物体图的建模方法，并可以与MATLAB/Simulink进行无缝集成。
4. 虚拟现实技术：虚拟现实技术可以提供沉浸式的仿真环境，使工程师更直观地观察和分析机械装置的运行情况。
设计一种机械模型的方法
设计一种机械模型的方法
设计一种机械模型的方法可以按照以下步骤进行：
1. 确定目标和需求：首先，明确设计机械模型的目标和需求，包括所需功能、应用场景、性能指标等。
这有助于定义设计的范围和方向。
2. 收集素材和信息：收集相关的参考资料、技术文献和市场调研，了解相关行业的最新技术和趋势。
此步骤还涉及对所需零部件、材料和工具等的调研和采购。
3. 初步设计：基于目标和需求，进行初步设计，包括机械结构、连接方式、传动方式、运动规律等。
这可以通过手绘草图、CAD软件模型或快速原型制作等形式呈现。
4. 详细设计：细化初步设计，进一步确定材料、尺寸、配件和加工工艺等。
在此过程中，应考虑材料的可获得性、成本、耐用性和性能。
5. 制造和组装：根据详细设计，制造相关零部件，可以使用3D打印、数控加工或传统加工等方法。
然后按照设计规范进行组装。
6. 测试和优化：进行机械模型的测试和验证，以确保其满足预定的目标和需求。
根据测试结果，进行必要的优化和改进。
7. 文档记录和制作报告：对整个设计和制造过程进行记录和文档化，包括图纸、技术文件和测试报告等。
这有助于后续的维护和升级。
8. 反馈和改进：根据机械模型的实际应用情况和用户反馈，及时改进和优化设计，确保模型的性能和可用性不断提升。
需要注意的是，以上步骤是一个基本的设计流程示例，实际的设计过程可能因具体应用和需求而有所不同。
在设计机械模型时，还应考虑工程力学、材料力学等相关原理，并结合实际情况进行综合分析和判断。
机械产品布局设计过程建模
机械产品布局设计过程建模[摘要]在现代机械行业生产中，产品设计在整个产品生命周期中占有极其重要的地位，它在很大程度上决定了产品在整个生命周期内的品质和成本。
现代机械产品通常为自上而下的设计，其包括产品原理方案设计与结构方案设计等阶段。
本文针对布局设计，联系整个机械产品的设计过程，将设计的需求说明和机械产品信息转化为约束来表示，并对产品信息进行获取和表达，并据此建立了布局设计的求解模型。
[关键词]机械产品；布局设计；模型机械产品通常是经过自上而下的设计过程逐步完成的，设计过程包括产品原理方案设计与结构方案设计等阶段。
在原理方案设计与结构方案设计之间，存在一个原理方案实体化和结构化的过程。
实体化过程主要考虑产品外形，零部件布局和人机关系等因素，即产品布局设计。
布局设计对原理方案进行产品造型、构成、使用情形等方面的分析和设计，从而形成产品的初始形态。
结构化是在布局设计的基础上形成初始结构设计要素的设计。
产品的布局设计是整个机械产品设计中的重要的一环，并对整个设计过程起着重要的作用，是一个领域针对性很强的问题。
布局设计主要包含在装配设计中，与产品的概念设计阶段有着紧密的联系。
好的布局设计可以减少制造成本、改进性能、减小运输成本等。
1 设计约束产品设计是一个有限约束的综合过程，其中一系列相关约束共同构成设计环境的约束系统，是支撑产品生命周期中各个视图的问题解空间。
机械产品布局设计中，各种约束之间并不是孤立存在的，它们是相互关联、相互映射的。
如蜗杆-齿轮减速器中，用形位约束中的形状约束和尺寸约束来描述齿轮特征，用工程约束中的连接约束、形位约束中的位置约束和有关的关联约束共同描述齿轮和齿轮轴在布置空间中的位置和方位。
根据自上而下，由整体到局部的设计思想，机械产品的构成又可以分为部件级、零件级和特征级三个由高到低的层次。
关联约束(relat ion c onstra i nt s，用R表示)是对机械产品部件级、零件级和特征级层次之间以及层次中的零件、部件之间的属性约束、行为约束和形位约束相互联系、相互映射的关系的描述和限定。
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工艺动作过程构思的目的是实现机器的总功能， 常用的 工艺动作过程构思方法有 ３ 种。
现。
（） １ 动作最简化原则。使动作易为简单执行机构来实 （） ２ 动作可实现原则。由于常用的执行机构可以实现
的动作是有限的，因此分解后的
（） １ 拟人动作过程构思法
将机械产品创新设计与机构学紧密地结合了起来，具有广阔的应用前景。
关键词： 功 能
军
：机电一体化：工艺动作过程：执行
Ｔ １ Ｈ１ ２
丫 ｘ
中图分类号
Ｔ２ Ｂ１
文献标识码：Ａ
瞥
ＲＡ 模型 Ｍ
丫
Ａ ｕｔｂｅ ｎ ｔ ｎ ｂ ｓｄ ｄ ｌ Ｓ ｖ ｏ ｈ Ｍ ｖ ｍｅ ｔ ｅ ｆｒ ｏ ｅ ｆｒ ｌｅ ｔ ｅ ｏ ｅ ｎ Ｓ ｈ ｍｅ Ｓ ｉ ｌ Ｆ ｃｉ － ａ ｅ Ｍ ａ ｕ ｏ ｏ ｏ ｆ ｃ ｏ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｏ ｕ ｔ ｃ ａ ｉａ Ｐ ｄ ｃ ｒ
运动方案创新设计的重要步骤。同一产品所需实现的工艺动 作过程可以是不同的。不同的工艺动作过程可以设计出完全
功能的工作原理。实现 同样的总功能可以有多 种工作原理。一种崭新
不同的机械运动方案［ （ Ｉ 亦即机构系统来） ｓ ｌ 。
３ ．工艺动作过程的分解
机械工艺动作过程反映了机械的工作原理和工艺动作 特点。它直接影响到机械的新颖性和工作性能。但是要完成
Ｚ Ｕ ｉ ｎ ＩＮ ｎ－ Ｏ Ｈ ｊ ＴＡ Ｙ ｇ ｕｕ ｏ ｌ ｉ Ｊｏ ｇ ｖ Ｓａ ｈｉ ００Ｃ ｉ ） （ｃｏｌ ｃａｉ ｌ ． ｈｎｈｉ Ｔｎ Ｕ ｉ， ｇａ２０３， ａ ＳｈｏｏＭｅ ｎ ａＥｇ Ｓａｇａ ｉ ｏ ｎ ｈｎ ｆ ｈ ｃ ｎ ， ａ ０ ｈ ｎ
的功能原理就可创造出
一种全新的机械产品。 对于机械产品功能原理
工艺动作过程，一般情况下必须由若干个工艺动作 （ｃｏ， Ａｔｎ ｉ
简称 Ａ）贯穿在一起共同完成的。因此如何去分解给定的工
图２ 工艺动作过程构思
最后应归纳为用工艺动 作过程来实现。其过程
见图 ２ ．
艺动作过程是机械运动方案设计中十分重要的步骤，也是方 案创新的重要阶段。同一工艺动作过程可以分解成不同的动 作组合方式，因此，就会产生多种机械运动方案， 开阔了创
计自 动化、智能化。这个模型能较好地将机械产品创新设计
与机构学紧密结合起来。
基金项目：国家自 然科学基金资助项目 （０７０２ ５２５９ ）
了的 机器功用是进行机械运动方案创新设计的出 发点『 ５ ］
核桃取仁机
（， ３ 基于分功能
时序关系的工艺动作 过程的构思法
前 导 功 能
７ ａ ｋ
动作过程。
一工作 Ｍ艺过 Ａ动“
物
物
ｔ） ３ 动作数最小原则。 动作 数的减少可以使少用执行机构，
运 流
司
流 运
司 引
动 ２
从而简化机械运动方案。
１
动
洲
机械工艺动作过程的分解方
法可以归纳为以下 ３ 种：
动 作
作
际
动
（） １ 物流运动状态法 机械工艺动作过程实际上是
ｈｓ ｎｉ ａｐ ｃ ｉ ｐｏ ｅ ． ａｅｔ ｓ ｅ ｌａｏ ｒｓ ｃ ｘ ｖ ｐｉ ｔｎ ｐ ｔ ｅ
Ｋ ｙ ｒｓＦｎｔｎＭ ｃａｏｉ； ｎｌ ｙ ｃｓ Ｉｐ ｍ ｎＡ ｔｎＦＡ Ｍｏｅ ｅ ｗ ｄ： ｃｏ； ｈｔｎ ｓＴｃ ｏ ｇ Ｐｏｅ ； ｌ ｅｔ ｉ ； Ｍ ｄｌ ｏ ｕ ｉ ｅ ｒ ｃ ｅｈ ｏ ｒ ｓ ｍ ｅ ｃｏ Ｐ
１
阵
２
门卜
某种 （ 某些）物流运动状态的具
图４物流运动状态法
－ １－ ２
体描述。将物流运动状态具体化和细分后就可的若干个执行 动作。具体见图４ 所示。 （ ）功能一 （－ ２ 行为法 ＦＢ
法）
机械总功能
５ ＦＰＡＭ模型对于机电一体化产品方案创 ． －－ － 新的适用性
上述 ＦＰ 一 Ａ 模型的建立虽然针对传统类型的机械产 －－ 品，但对于机电一体化产品也同样适用。理由 和依据如下：
ｍ ｖｍ ｎ ｓ ｅ ｅ ｉ ｆ ｍ ｃｉ ａｄ ｒ ｉ ｕ ｔ ｃｍ ｕ ｒ ｉ ｄ ｖｍ ｎ ｓ ｅ ｅ ｉ ｆ ｍ ｃａｉ ｌ ｄｃ ＦＡ ｏｅ ｅｔ ｍ ｄｓ ｎ ａｈ ｅ ｉｐｏ ｔ ｓ ｏ ｐｔ －ｄ ｍ ｅ ｅｔ ｍ ｄｓ ｎ ｅｈｎ ａｐｏｕｔ Ｐ Ｍ ｃ ｈ ｅｇ ｏ ｒ ｎ ｎ ｓ ｐ ｉ ｏ ｏ ｅａ ｅ ｏ ｃ ｈ ｅｇ ｏ ｒ ｃ ｒ ．
不少工作机器均是为了代替人类的手工劳动， 它们均可
按人工加工过程中的动作来构思机器的工艺动作过程。拟人
动作应尽量满足可实现性。
动作过程构思法要注意两点：一是要将多 种可能的 拟人动作 进行精心分析比较，以求得最佳解决办法：二是选择好易于 为机构实现的 拟人动作，以 求易于机械化。 （） ２ 物料流引发动作过程构思法 任何工作机器主要功用是进行物料的运动变化和形态 变化。通常工作机器物料流所引发的动作过程为：相关物料 输送到位一 相关物料形态变化一 新形态物料的 输出。 这种物料流 所引发的动作过程连贯在一起就可成为较为自 然合理的工艺
０ ．引言
机械运动方案的创新设计是机械产品开发性设计的关 键， 长期来川 门 研究如何从功能出发进行机械运动方案设计。 因为能解决这个问题就可以找到一条进行机械运动方案设计 的捷径，也将有利于进行机械产品的计算机辅助概念设计。 以 Ｋｔ ｏ ａ为代表的研究者提出了功能向结构映射的功能一 结构
机械总功能包括了前导
机械工艺动作过程
（） １ 机电一体化产品从其本质来看还是机械产品，它
是融合了计算机技术、 控制技术和传感技术的现代机械系统。
行
功能、核心功能、后续功能等
各个分功能， 采用功能一 行为方 法可以进行具体的动作分解， 得到不同的动作， 如图５ 所示。
行
为
行 为 为
ｍ ｄｌ ｎ ＦｎｔｎＰｏｅｓ ｃｏ－ ｃａｉ ， ｂｓ ｏ ｓｌ ｏ ｔ ｍ ｃａｉ ｓｓｍ ｍ ｃｉ ， ｉｉｓｉｂ ｆ ｏｅｍ ａｓ ｃｏ－ｒｃｓＡ ｔ ｎＭｅｈｎ ｍ ｉｉ ａ ｄ ｏ ｅ ｈ ｅｈｎ ｍ ｔ ｏ ａｈ ｅａｄ ｓ ａｌ ｏ ｅ ｕ ｉ － ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｖ ｆ ｓ ｅ ｓ ｙ ｅ ｆ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅ ｔ ｒ
Ａ ｓ ａｔ ｒ ｓ ｓｉｂ ｕ ｔ ｎｂ ｅ ｏｅＦＡ ｆ ｓｌ ｏ ｔ ｏｅ ｅｔ ｍ ｆ ｅｈｎ ａｐｏｕｔ Ｐ Ｍ Ｐｏｏｅ ａ ｔ ｌｆ ｃｏ－ ｓ ｍ ｄｌ Ｍ ｒ ｅ ｈ ｍ ｖｍ ｎ ｓ ｅ ｅ ｍ ｃａｉ ｌ ｄｃ ＦＡ ｂｔ ｃ ｒ ： ｐ ｄ ｕ ａ ｅ ｉ ａ ｄ ｎ Ｐ ｏ ｏ ｆ ｖ ｅ ｃ ｈ ｏ ｒ ｃ ｒ ．
没有功能的抽象就难以进行创造性思维。 功能是抽象化
一 ｎ一
模型 （ 称Ｆ 模 Ｉ Ｑ ｎ ｅ 在 于 的 计中 简 － 型 ｔ ｉ 和Ｇｒ 基 类比 设 Ｓ ｌ ａ ｏ 。 细 此 化了 模型提出 功 一 一 构 了 能 行为 结 模型（ 简称Ｆ Ｓ 型） Ｂ模 ［ ２ ｌ
这两种模型都试图从功能出发解决产品结构方案问题。但是 要真正解决机械运动方案设计，两种模型均存在三个不足：
阵
输
物 料 输
送
物料
漓
送
形态 和运 动变 化
物 料 输
出
工艺动作过程 －
口 （心 能 核功）
图１
从上述几种工艺 动作过程构思方法来 看， 这是机械产品机械
图３ 基于分功能时序的工艺动作 过程的构思法
２ ．机械产品的功能原理和工艺动作过程构思
功能原理就是实现
１ ．机械产品的核心功能和总功能
１ 世纪 ４ 年代美国 ９ ０ 通用电气公司工程师迈尔斯首先提 出 功能 （ｕｃｉ ） 概念， ｆｎｔｏ 的 ｎ 并把它作为价值工程研究的核 心问题。他认为顾客需要购买的不是产品本身而是产品的功 能。产品方案的设计应满足产品的功能要求。功能是产品的 功效，是产品的 特定工作能力的抽象化描述。机械产品的功 能定义应该结合机械的特点。机械的特点是利用或转换机械 的机械装置。 它的行为通常可以理解为形形色色的机械动作。 通过对产品的特定工作能力的抽象化描述， 确定其核心 功能。核心功能是机械产品的关键功能，但是仅仅能完成核 心功能，还是不能成为一台完整的机械产品，因此，必须根 据完成与核心功能所需的一系列行为来确定出机械产品的总 功能。总功能的构思是一件具有概括性和创造性的工作。例 如，核桃取仁机的总功能应该包括核桃的储存与输送，核桃 壳与核桃仁的分离，核桃仁的输送和包装，核桃壳的收集。 其中核桃壳与仁的分离是核心功能。图 １ 表示核桃取仁 机的功能树，总功能分解后得到若干分功能从而建立起的功 能树。 通过对分功能的描述有利于开阔求解思路。 由此可见，
新思路。
工艺动作过程 （ｒｃｓ Ｐｏｅｓ ，简称 Ｐ ）构想原则有三：
（） １ 工艺动作过程必须满足机器工作原理； （） ２ 工艺动作过程所实现的各分功能具有相互独立性； （） ３ 工艺动作过程的各动作要易于为常见的 执行机构
实现。
为了使机械工艺动作过程分解更趋合理， 提出如下工艺
ｉａｏ ｔ ｌ ｆ ｍ ｖｍ ｎ ｓ ｅ ｅ ｃｐ ａｄ ｉ ｏ ｍ ｃａｏｉｐｏｕｔＦＡ ａ ｏ ｖｄ ｐｏｌ ｏ ｍ ｖｍ ｎ ｓ ｓｉｂｅ ｏｅ ｅｔ ｍ ｃｎｅｔ ｄｓ ｎ ｅｈｔ ｎ ｒｄｃ Ｐ Ｍ ｓ ｓｌ ｔ ｒｂ ｍ ｏｅ ｅｔ ｌ ｕａ ｏ ｓ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｅ ｇ ｆ ｒ ｃ ． ｌ ｏｅ ｈ ｅ ｅ ｆ ｓ ｅ ｅ ｉ ａｔ ａｃ ｉｅ ｇｎｆ ｍ ｃａｉ ｌ ｕｔｔ ｂ ｅｃ ａｖ ｄｓ ｎ ｅｈｎ ａｐｏｕｔ ｍ ｃａｉ ， ｃ ｍ ｄｓ ｎ ｏ ｔ ａｄ ｌ ｅｔ ｅｈｎ ａｐｏ ｃ ｉｃｍ ｉ ｓ ｔｅ ｉ ｏ ｍ ｃａｉ ｌ ｃａｄ ｈｎｓ ｈ ｅｇ ｕ ｍ ｉ ｎ ｎ ｌ ｔｉ ｏ ｒ ｃ ｒｄ ， ｏ ｎ ｒ ｉ ｅ ｇ ｆ ｅ ｃ ｒ ｄ ｎ ｅ ｍ