机械设计基础 课件 第16章课件

《机械设计基础 课件 第16章课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第16章现代机械设计方法16.1计算机辅助设计16.2平面连杆机构的运动分析和机构的运动模拟16.3带传动设计举例16.4齿轮传动的优化设计16.1计算机辅助设计16.1.1计算机辅助设计的软件系统图16-1CAD的软件层次1.系统软件系统软件与硬件和操作系统密切相关，用于对系统资源的管理，对输入和输出设备的控制等。2.支撑软件1）集成化CAD／CAM软件集成化CAD／CAM软件支持在二维和三维图形方式下进行产品及其零件的定义。如AutoCAD等。但近年来随着实体造型技术的日趋完善，不少CAD系统

2、转向采用实体造型技术来定义产品的几何模型，进行分析、数控加工、输出工程图等。目前较为成熟的CAD／CAM集成系统包括：UG，Pro-Engineer，CATIA，DUCT，CADDS-5等。2）计算和分析软件计算和分析软件主要用于解决工程设计中的各种数值计算和分析。包括：①数学计算软件，如MATLAB、MATHCAD等。②有限元分析软件，如I-Deas，SAP-5，ADINA，ANSYS等。目前有限元分析的理论和方法已日趋成熟，这些软件还包含了较强的前、后处理功能。③优化设计软件，如IBM公司的ODL、我

3、国的OPB-2等。3）数据库管理系统软件目前流行的数据库管理软件很多，如FoxPro、Oracle、Access等，它们都属于关系型数据库管理系统，常用于商业和事物管理中。适用于CAD工程数据库的管理系统必须是管理量大、类型及关系很复杂的数据，且信息模式是动态的。目前流行的数据库管理系统很难满足上述要求。因此，在设计时要根据需要选择和编制适用数据库和接口程序。16.1.2工程数据处理方法机械设计过程中一些常用数据表格和线图在计算机中的存取一般有三种处理方式：(1)将数据表格和线图转化为程序存入内存。

4、(2)将数据表格和线图转化为文件存入内存。(3)将数据表格和线图转化为数据结构(数据相互关联的形式)存入数据库。16.1.3优化设计方法常规的机械设计是基于安全概念的“合格设计”各种几何参数能够保证零件安全就认为合格，但这不一定是最优的。近年来，由于优化理论的发展和电子计算机广泛应用在机械设计中，采用优化设计方法，可以综合考虑多方面的复杂因素，在各种约束条件的限制下，寻求满足预定目标的最优化方案和最佳参数。这样，在缩短设计周期的同时，大大提高了设计质量，有效地确保所要求的技术经济指标。通用优化设计程

5、序库的建立以及一些专用零部件优化程序包的研制成功，以直接调用或以商品形式提供给设计部门应用。设计师进行优化设计的主要工作是建立数学模型和分析优化结果，相关处理方法和计算程序可参阅文献［17］、［18］。16.2平面连杆机构的运动分析和机构的运动模拟1.运动分析的目的机构的运动分析，就是根据给定的原动件运动规律，求出机构中其他构件的运动，即求出各构件的位置、速度、加速度，或角位置、角速度、角加速度等运动参数。其目的在于研究评价机构的运动及动力性能，或求出某些构件上特定点的轨迹，以确定机构的行程或外形尺寸。

6、要在计算机上分析一个连杆机构的运动情况，必须首先建立类似于式（3-7）的数学模型，在相应的支撑软件系统中编制应用程序，通过计算机模拟实际运动状况，计算出机构运动过程中的各构件所占据的位置；获取相关的运动参数和机构工作特性等。2.程序说明(1)AutoCAD具有宽松的运行环境和广泛的用户群体；有丰富的应用软件供用户参考和使用；应用软件可以直接在AutoCAD的图形编辑状态下运行。产生符合机械制图规范的图形或图形文件。(2)具有强大的图形调用和编辑功能，各种指令既可以直接键入，又可以用菜单选择。(3)

7、输入数据方便。当需要输入一个点时，既可直接键入点的坐标，也可以用光标给出位置，还可以利用AutoCAD对光标的约束功能，捕捉已有实体上的特殊点；当需要输入一个值时，既可直接键入一个值，也可通过橡皮筋的长度给出。(4)随时可用AutoCAD的原有命令对已生成图形进行修改或完善。(5)由于AutoLISP具有文件操作功能，因此可以将图形的几何或非几何信息写入文件，传递给后续的CAPP／CAM，也可以读取其他外部程序生成的数据文件，作为结构设计的图形数据。3.模拟结果及分析图16-2曲柄摇杆机构的运动模拟从

8、模拟结果可以得到以下结论：（1）Ψ(φ)曲线反映摇杆的摆动范围；Ψmax所对应的横坐标可以确定曲柄的极位夹角θ和机构的行程速比系数k≈1.3。（2）在γ(φ)曲线中传动角的变化幅度为（128°～58°），通过多方案优化，可以改变摇杆工作行程的平均传动角水平，有利于机构的动力特性。（3）机构的运动特性主要反映摇杆的角速度ω3、角加速度ε3的变化，通过调整几何参数，可获得不同的运动特性。图16-3铰链—滑块机构及其模拟运动曲