試析精梳機主運動機構(gòu)方案的計算機輔助設(shè)計

劉 敏

（重慶科技學院,400050）

試析精梳機主運動機構(gòu)方案的計算機輔助設(shè)計

劉 敏

（重慶科技學院,400050）

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，在市場條件下，競爭變得越來越激烈，各個行業(yè)，各個企業(yè)面臨著巨大機遇與挑戰(zhàn)。在企業(yè)發(fā)展的壓力下，不斷縮產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的科技含量和創(chuàng)新性成為企業(yè)發(fā)展的必要選擇。精梳機主運動機構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計是最具挑戰(zhàn)意義的，其設(shè)計目的就是發(fā)明新機械并優(yōu)化已有機械，不斷滿足用戶的需求，在產(chǎn)品創(chuàng)新中占有重要位置，要想實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，必須設(shè)計出能夠吸引人眼球的原理方案。本文就精梳機主運動機構(gòu)方案設(shè)計的研究意義、計算機輔助機構(gòu)方案設(shè)計等加以分析。

精梳機；主運動機構(gòu)方案；計算機輔助設(shè)計

如今，大部分機械產(chǎn)品都是由機構(gòu)組成的，也就是機械產(chǎn)品的“骨骼”，那么機構(gòu)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計直接影響著機械產(chǎn)品的創(chuàng)新含量。產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計方案就是為了設(shè)計出新的機械產(chǎn)品，滿足用戶的要求，這個階段是之后制造和使用的關(guān)鍵階段。利用計算機來輔助創(chuàng)新設(shè)計方案是機構(gòu)學者們樂于采用的工具，它對于設(shè)計方案的自動生成起著很大作用。

1 精梳機主運動機構(gòu)方案設(shè)計的研究意義

伴隨著市場經(jīng)濟發(fā)展與競爭的激烈，企業(yè)要想繼續(xù)發(fā)展就要不斷創(chuàng)新增強自己的實力，創(chuàng)新性和高效行成為工業(yè)設(shè)計的重要發(fā)展方向。為了達到精梳機運動方案設(shè)計的計算機化，就要根據(jù)精梳機的特點建立運動方案的輔助設(shè)計系統(tǒng)。機械設(shè)計創(chuàng)新中最有挑戰(zhàn)意義的便是機構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計，要求設(shè)計人員根據(jù)用戶使用出現(xiàn)的實際問題，找到最佳解決方案，并不是局部彌補，而是重大結(jié)構(gòu)性調(diào)整。這對于之后的機械設(shè)計以及生產(chǎn)都有著先導作用，直接導致機械產(chǎn)品質(zhì)量的好壞、產(chǎn)品性能的高低以及經(jīng)濟效益的漲落。例如，根據(jù)科學統(tǒng)計，主運動機構(gòu)方案設(shè)計在機械產(chǎn)品的綜合使用性能中占有70%的決定權(quán)，也就是說，在機械產(chǎn)品的概念設(shè)計階段就已經(jīng)影響著產(chǎn)品的使用性能了，如果，一個機械產(chǎn)品在概念設(shè)計階段的總體性能高，那么在機械產(chǎn)品具體加工制作過程中只是使機械廠品有型化而已。在創(chuàng)新設(shè)計方案階段需要做的是：依據(jù)實際需要，構(gòu)思產(chǎn)品的功能，結(jié)合科學技術(shù)設(shè)計產(chǎn)品運作原理和設(shè)計功能實現(xiàn)的載體。

2 計算機輔助機構(gòu)方案設(shè)計

2.1 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計

2.1.1 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計基本內(nèi)容

在通常情況下，機械系統(tǒng)是由四部分組成的，分別是原動機、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)。創(chuàng)新方案設(shè)計是思路在機械系統(tǒng)運動領(lǐng)域的重新開辟，是一種創(chuàng)造性行為，在功能分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新思路、不斷探索、篩選設(shè)計，得到理想的原理方案。精梳機機械系統(tǒng)運動的方案設(shè)計首先要確定工作原理，再進行機械運動方案設(shè)計，通過機械產(chǎn)品的工藝運動過程適當?shù)倪x用執(zhí)行機構(gòu)，并按著合理的組合方式構(gòu)成機構(gòu)系統(tǒng)，以此來完善機械產(chǎn)品的功能。精梳機機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計的流程為：確定設(shè)計宗旨，建立功能結(jié)構(gòu)、分解工作原理、構(gòu)思機械工作過程、機構(gòu)選型、組合各個機構(gòu)、方案評價一系列環(huán)節(jié)完成精梳機機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的過程。

2.1.2 動作行為載體的創(chuàng)新設(shè)計

動作行為載體，即表現(xiàn)為某種物理裝置，在機構(gòu)學中指的是各種機構(gòu)，在機構(gòu)中具體來完成某個動作的構(gòu)件，一般稱之為執(zhí)行構(gòu)件。目前，機構(gòu)包括機、電、液、氣、磁等，這些都屬于實現(xiàn)機械運動的廣義機構(gòu)，是在現(xiàn)代條件下傳統(tǒng)機構(gòu)的擴展。執(zhí)行機構(gòu)的功能主要為：實現(xiàn)運動形式變換的機構(gòu)、實現(xiàn)其他功能的機構(gòu)。在運動方案中機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計法有：機構(gòu)變異法，為了優(yōu)化所選擇機構(gòu)的性能或者結(jié)構(gòu)，便可以通過機構(gòu)變異，也就是改變機構(gòu)中某種結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、變換機架、更換原動件、增加機構(gòu)等方法來構(gòu)成新的構(gòu)件，得到構(gòu)件新的特性；機構(gòu)組合法，將一些零散的機構(gòu)組合起來，來實現(xiàn)機械生產(chǎn)中某些要求，達到機構(gòu)的創(chuàng)新組合，主要方式有：串聯(lián)式、并聯(lián)式、疊合式、復合式等；機構(gòu)演繹法，亦稱之為再生運動鏈法。其運作步驟首先為找到已有設(shè)計方案，整理出機構(gòu)的拓撲構(gòu)造特性，其次是在所有機構(gòu)中選擇一個已經(jīng)存在的設(shè)計作為最初機構(gòu)，改造成含有連桿和轉(zhuǎn)動副的運動鏈，最后，在數(shù)目綜合理論的指導下，得出需要構(gòu)件以及運動副數(shù)目的運動鏈圖譜。

2.2 運動機構(gòu)方案的自動生成

2.2.1 計算機輔助方案設(shè)計

經(jīng)過長期的探索，上海交通大學的鄒慧君教授提出了“功能-行為-動作-結(jié)構(gòu)”模型。計算機輔助方案設(shè)計的過程模型還存在許多問題沒有解決，利用計算機的特性以及人類的大腦進行設(shè)計是模型計算機化的最好辦法。例如，以精梳機的運動方案設(shè)計為例，通過三個階段來試析計算機輔助方案設(shè)計的過程。

首先，第一步需要設(shè)計操作人員和計算機共同完成，即為精梳機總共能的確定，第二步進行功能分析以及綜合來確定精梳機的工藝動作過程，進行分解、整合，確定工藝動作的原理和相對應的執(zhí)行動作。第二步依賴于人，需要設(shè)計操作人員找到實現(xiàn)總功能的創(chuàng)新原理，那么計算機輔助就是為了提供大范圍的設(shè)計實例刺激設(shè)計人員，幫助設(shè)計人員產(chǎn)生靈感。

其次，這個時期最主要的工作就是根據(jù)執(zhí)行規(guī)則來確定機構(gòu)解的時期。在匹配規(guī)則下，讓多個執(zhí)行機構(gòu)與執(zhí)行動作相對應。利用機構(gòu)庫中存儲的機構(gòu)特征信息以及運動特性描述，當設(shè)計操作員設(shè)計好輸入、輸出、約束關(guān)系、運動特性后計算機就會實現(xiàn)自動查找，將匹配條件找到符合條件的機構(gòu)。計算機在篩選完機構(gòu)條件后，以圖形以及文字、文件的形式將設(shè)計方案呈現(xiàn)在設(shè)計操作人員面前，由計算機獨立完成。

最后，這個階段的工作是方案組合與評價。多個機構(gòu)方案經(jīng)過排列組合就可以得到多個方案，確定設(shè)計方案是否滿足預期結(jié)果，滿足則保留，不滿足則再次進行機構(gòu)方案匹配。

3 結(jié)束語

我們都知道，生產(chǎn)機械產(chǎn)品之前進行機械方案設(shè)計，目的就是提高產(chǎn)品創(chuàng)新，贏得市場，增強產(chǎn)品的競爭力。機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計是拓展機械產(chǎn)品的市場道路的途徑之一，機械產(chǎn)品的方案設(shè)計是機械產(chǎn)品創(chuàng)新的前提條件，同時也是最富有挑戰(zhàn)意義的環(huán)節(jié)，為了促進我國紡織業(yè)的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)紡織方法基礎(chǔ)之上，結(jié)合高新技術(shù)，對精梳機進行改造，將成為未來最重要的產(chǎn)業(yè)政策。

[1] 任家智,馬宏慶.立達精梳機計算機輔助工藝設(shè)計與優(yōu)化分析[J].棉紡織技術(shù),2008,09:22-25.

[2] 張穎靚,王生澤.精梳機運動方案的計算機輔助設(shè)計[J].東華大學學報(自然科學版),2008,01:101-104.

劉敏，1981年生，機械工程，講師，碩士研究生

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Liu Min
(Chongqing University Of Science & Technology,400050)

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