第3期 2017年3月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)03002805
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2017.03.008
机械系统运动方案的计算机辅助设计*
张利彬，王德伦，钱峰，申会鹃
（大连理工大学机械工程学院数字化研究所，辽宁大连
116024）
No.3 Mar.2017
摘要：文章提出了根据型综合与尺度综合的设计结果将机构送动简图在空间展开的方法。建立机械系统的状态变换空间，将运动方案设计转换为状态空间中的路径规划问题。将运动状态变换方程转化为特征状态变获方程，利用构型综合的特征状态空间方法得到概念构型。将系统的运动性能分配到每个机构，调用机构单元的尺度综合算法，得到对应机构的尺寸信息。以基本机构作为基本的绘图单元，利用坐标变换来实现机构图元连接，并详细说明了将机构运动方案展开的具体方法。对机
构简图的生成过程开发相应的程序，并给出了具体的设计实例。关键词：方案设计；机构运动简图；坐标变换；程序设计
中图分类号：TH166;TG65
文献标识码：A
Computer - aided Design for Mechanical Kinematic Scheme ZHANG Li-bin, WANG De-lun , QIAN Feng, SHEN Hui-peng
( Digital Research Institute , School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology , Dalian Lia oning116024,China)
Abstract : This paper presents the method of automatically drawing the mechanism kinematic diagram based on the design results of type synthesis and dimension synthesis. By establishing the state space of mechanical system, the motion scheme design is transformed into the path planning in state space. Through converting the motion state transformation equation into the characteristic state transformation equation, use the method of characteristic state space to obtain concept configurations. Distribute the motion performance of system to each mechanism and call the dimension synthesis algorithm of mechanism unit to get main dimensions of the corresponding mechanism. Take basic mechanism as the basic drawing unit and use coordinate transforma tion to realize the connection of mechanisms. The specific method of generating schematic diagram is ex-plained in detail. At last, develop the corresponding program and the specific design examples are given. Key words: conceptual design; kinematic diagram; coordinate transformation; program design
0引言
机械系统的运动方案设计处于产品设计的初期阶段，包括了构型综合，尺度综合以及运动简图生成，在整个机械设计过程中起者关键作用。这一阶段工作在很大程度上决定着产品的性能、质量、价格和效益，也是极具创新性的一个环节
目前，关于运动方案构型和尺度的研究较多。构
型综合方法主要有基于人工智能理论的定性知识建模方法1]、基于图和树理论的特征符号建模方法、基于矩阵或旋量理论的数学建模方法[34]】、以及特征状态空间方法3等。在尺度综合方面，由于工程实际的复杂性，往往只能进行近似的尺度综合，主要有图谱法[6]和优化综合方法[]等。但是，对机构简图生成的研究较
收稿日期：20160503；修回日期：20160519
少，主要是关于二维平面的，有以运动要素为图元设计的机构简图绘图系统”，通过建立常用零件机构简图符号库进行调用与输人的可视化环境设计[10]等
针对机构简图生成的研究较少，并且二维表达不够直观的问题，本文利用构型综合的特征状态空间方法以及分单元进行尺度综合的方法，得到方案构型和主要尺寸信息。采用基本机构作为绘图单元，建立了基本图元库。通过定义输人输出连接点，利用坐标变换来实现机构图元在空间内连接。依据输人输出的方位信息对机构进行适当姿态调整，并根据尺度计算结果驱动构件尺寸，将机构简图以三维轴侧图的方式表达设计方案的相关信息。最后，对机构简图生成过程开发了相应的程序。
*基金项目："高档数控机床与基础制造装备"科技重大专项(2015ZX04005002）：国家科技重大专项(2015ZX04014-021)
作者简介：张利影(1989一），男，河北邮第人，大连理工大学预士研究生，研究方向为机械设计，（Email)zhanglibin_dlut@163.com 万方数据