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新型联合收割机制动踏板操纵机构的等效变异与优化设计

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新型联合收割机制动踏板操纵机构的等效变异与优化设计

作者：张亮西华大学

学位级别：硕士

日本久保田PRO208型收割机的制动踏板操纵机构，具有构思巧妙、构造轻巧省力的特点。本课题针对该机构的实用特点，以反求设计的思想为出发点，对制动踏板操纵机构进行了研究分析与等效变异设计。首先，在对新型收割机制动踏板操纵机... 详细信息

日本久保田PRO208型收割机的制动踏板操纵机构，具有构思巧妙、构造轻巧省力的特点。本课题针对该机构的实用特点，以反求设计的思想为出发点，对制动踏板操纵机构进行了研究分析与等效变异设计。首先，在对新型收割机制动踏板操纵机构的深入了解中，发现该操纵机构在生产和使用方面的存在缺陷和不足，在此基础上，设计出对原机构进行改进后的等效变异机构模型，详细描述了所设计的等效变异机构完成工作功用的工作原理，建立该机构的数学模型，列出了机构个位置的设计方程和约束方程。为之后的数据优化处理提供理论基础。其次，选取合适的设计变量、恰当的目标函数和约束条件，编写相关优化程序，运行出了较令人满意的局部优化解，从而得到了平面连杆机构的尺寸优化参数，为该机构之后进一步的设计工作提供了数据依据和理论基础。通过本课题的研究，对新型收割机的制动踏板操纵机构的分析研究提供了详实的理论依据，并在对其分析的基础上，设计出了该机构的等效变异设计模型，不仅为该机构的后续设计起到一定指导作用，更重要的是对之后对该新型收割机其他操纵机构的等效变异或创新改进方面的工作具有一定的借鉴和参考价值。

关键词：反求设计制动踏板操纵机构等效变异 Matlab优化

基于链码匹配的连杆机构轨迹反求与映射建模技术研究

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基于链码匹配的连杆机构轨迹反求与映射建模技术研究

作者：许晓枫浙江大学

学位级别：硕士

本文从研究连杆机构型式和尺度所隐含的工程语义信息入手，提出了连杆机构的工程语义分析方法及机构轨迹曲线链码化分析方法。基于轨迹曲线链码匹配技术实现了机构的反求设计。提出了构件与零件关联映射的零件建模方法，给出了零件和构... 详细信息

本文从研究连杆机构型式和尺度所隐含的工程语义信息入手，提出了连杆机构的工程语义分析方法及机构轨迹曲线链码化分析方法。基于轨迹曲线链码匹配技术实现了机构的反求设计。提出了构件与零件关联映射的零件建模方法，给出了零件和构件的型式映射和运动副相对位置尺寸的映射规则。获取连杆机构的拓扑结构信息及运动副的位置信息，实现了零件和构件间的位置关联映射。建立了连杆机构的三维映射模型。开发了原型系统，将研究成果应用于实际设计过程取得了良好的效果。本文的主要工作为：第一章详细阐述了连杆机构设计建模的主要研究内容。综述了连杆机构设计建模的研究进展，并分析了现在有研究成果所存在的不足。系统的阐述了本文的研究思路并分析了本文研究工作的意义。最后给出本文的章节结构安排。第二章研究了连杆机构型式和尺度所隐含的工程语义信息，提出了连杆机构的工程语义分析方法。给出了连杆机构轨迹曲线生成算法，建立了连杆机构电子图谱。提出了机构轨迹曲线链码化分析方法，给出了轨迹曲线链码的定义和自动提取算法。为实现机构反求设计奠定了基础。第三章在轨迹曲线链码化分析方法的基础上，给出了轨迹曲线链码几何变换算法，构造了链码匹配相似度函数并进行了优化。在上一章所构建的连杆机构电子图谱的基础上，实现了基于链码匹配算法的机构反求设计。第四章提出了构件与零件关联映射的零件建模方法，实现了零件和构件间的型式映射和运动副相对位置尺寸映射。获取连杆机构的拓扑结构信息及运动副的位置信息，实现了零件和构件间的位置关联映射。建立了连杆机构的三维映射模型。第五章应用连杆机构设计建模技术研究成果开发了计算机辅助连杆机构设计建模原型系统AutoMech。介绍了AutoMech系统的体系结构及其主要功能，结合工程实际分别给出了系统各模块的应用实例。将连杆机构设计建模技术应用于机械产品的设计开发过程，取得了良好的效果。第六章对连杆机构设计建模方法进行总结，归纳本文的主要研究工作。对后续的研究工作提出建议并展望未来的发展方向。

关键词：连杆机构工程语义反求设计曲线链码曲线匹配关联映射映射建模

花卉穴盘苗自动移栽机构的优化设计与试验研究

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花卉穴盘苗自动移栽机构的优化设计与试验研究

作者：郑扬浙江理工大学

学位级别：硕士

花卉穴盘苗的移栽不仅可以提高花卉的产量,还能保证花卉的品质。而国外花卉穴盘苗移栽技术不适合我国国情,所研发的移栽机构不仅结构复杂,而且成本高昂;国内相关的研究起步较晚,所研发的机构不仅移栽效率低,且移栽效果不佳,导致国内盆... 详细信息

花卉穴盘苗的移栽不仅可以提高花卉的产量,还能保证花卉的品质。而国外花卉穴盘苗移栽技术不适合我国国情,所研发的移栽机构不仅结构复杂,而且成本高昂;国内相关的研究起步较晚,所研发的机构不仅移栽效率低,且移栽效果不佳,导致国内盆栽花卉的移栽仍然以人工移栽为主。因此,本文基于非圆-不完全非圆齿轮行星轮系优化设计了一种新型花卉穴盘苗自动移栽机构,并展开了关于该移栽机构运动学建模、参数优化、虚拟仿真和台架试验四个方面的研究。本文研究的主要内容和结果如下:(1)对国内外的花卉穴盘苗自动移栽机构的研究现状进行了综述和分析,并对本课题组前期所研发的一种取栽一体式花卉自动移栽机构栽植苗成功率低的问题进行研究和分析,提出了新的构型实现了新的轨迹、采用参数导引优化设计与局部轨迹微调的反求设计相结合作为移栽机构优化设计的解决方案。(2)提出一种非圆齿轮行星轮系花卉穴盘苗自动移栽机构,对其进行了运动学建模与分析,根据花卉穴盘苗机械移栽的要求,建立了该移栽机构的优化目标及约束条件,将其参数化后写入VB平台,结合该移栽机构的运动学分析编写了该移栽机构的参数导引优化设计软件,由此得到一组更理想的机构参数。(3)分析了回程段轨迹前倾对栽植效果的影响,在保证其它轨迹姿态不变的情况下,对该移栽机构进行了反求设计,利用MATLAB软件编写了该移栽机构的反求设计辅助分析软件,通过机构的轨迹综合,确保该机构在移栽过程不会发生因回程段轨迹前倾所带来的带苗问题。(4)应用SOLIDWORKS建立移栽机构的三维实体模型并完成虚拟装配,再将其导入ADAMS中进行虚拟样机仿真试验,将仿真结果与理论设计进行对比分析,验证该机构理论模型和设计的正确性。(5)运用AUTOCAD软件绘制移栽机构各个零部件的二维图,对其物理样机进行加工制造,组装搭建了花卉穴盘苗自动移栽机构试验台,并在其上进行空转和带苗移栽实验,将样机试验移栽轨迹与理论移栽轨迹进行对比分析,证明了花卉穴盘苗自动移栽机构设计的合理性与正确性,移栽工作性能优于原机构,为应用于实际机器提供了依据。

关键词：花卉穴盘苗移栽机构参数优化参数导引反求设计虚拟仿真

空间凸轮精密测量及数字化逆向工程关键技术的研究

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空间凸轮精密测量及数字化逆向工程关键技术的研究

作者：徐峰陕西科技大学

学位级别：硕士

本文以空间凸轮为研究对象,从工程实际出发,以三坐标测量机和计算机运动仿真技术为工具,对空间凸轮的精密测量方法、从动件的运动规律反求方法及廓面误差检测方法进行了较深入的理论分析和实验研究。对空间凸轮机构及其运动规律进行了... 详细信息

本文以空间凸轮为研究对象,从工程实际出发,以三坐标测量机和计算机运动仿真技术为工具,对空间凸轮的精密测量方法、从动件的运动规律反求方法及廓面误差检测方法进行了较深入的理论分析和实验研究。对空间凸轮机构及其运动规律进行了分析和研究。介绍了空间凸轮机构的常用类型、空间凸轮轮廓设计、压力角简化算法及常用运动规律。为空间凸轮的精密测量、从动件运动规律反求及误差检测研究奠定了基础。重点研究了空间凸轮的精密测量问题。提出了一种空间凸轮快速、精密测量方法及测球半径补偿方法,系统地论述了该测量方法的原理,给出了测球半径补偿的数学表达式,并基于WinMeil平台编制了可实现实时测球半径补偿的空间凸轮专用测量程序。解决了空间凸轮快速、精密测量的难题,为空间凸轮机构从动件运动规律的反求及轮廓误差检测奠定了基础。详细探讨了空间凸轮机构从动件运动规律反求问题。提出了一种基于计算机运动仿真的运动规律反求方法,并详细探讨了该方法的理论基础,推导出了从动件运动规律的数学表达式。计算机仿真技术的高效性与精确性保证了本方法能够实现空间凸轮机构从动件运动规律的快速、准确反求。该方法的提出为空间凸轮机构从动件运动规律的反求设计提供了新思路,同时也为其它机构的正向与逆向设计指明了新方向与新方法。系统分析了空间凸轮轮廓误差检测问题。以空间凸轮的精密测量为基础,提出了一种简单实用的空间凸轮轮廓误差检测方法,并讨论了数据匹配问题。最后,以此作为理论基础,采用Visual C++ 6.0作为开发工具,编制了空间凸轮轮廓面加工误差检测软件。基于上述空间凸轮精密测量方法、运动规律反求方法及轮廓面误差检测方法的研究结论,分别进行了实验验证及分析。实验结果表明,上述方法正确可行。证明了本文所提出的理论及方法的正确性,具有重要的理论意义和实际应用价值。

关键词：空间凸轮精密测量运动仿真运动规律反求设计误差检测

履带链节零件的逆向设计与模具的数控制造技术研究

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履带链节零件的逆向设计与模具的数控制造技术研究

作者：张一山东大学

学位级别：硕士

随着我国制造业的不断发展,尤其是“中国制造2025规划”及“工业4.0”接轨的提出,中国正在致力于从“制造大国”向“制造强国”的转变。制造行业的发展离不开先进制造技术。随着以CAD为主体技术的现代设计技术的不断发展,反求设计、并... 详细信息

随着我国制造业的不断发展,尤其是“中国制造2025规划”及“工业4.0”接轨的提出,中国正在致力于从“制造大国”向“制造强国”的转变。制造行业的发展离不开先进制造技术。随着以CAD为主体技术的现代设计技术的不断发展,反求设计、并行设计、绿色设计、智能设计方法发展越来越成熟,应用越来越广泛。尤其是反求技术,由于其设计特点能够敏捷的响应和适应生产要求,快速消化吸收全球范围内先进设计技术,缩短产品的设计制造周期,适合复杂曲面零件的修复改造与再创新,发展和应用前景十分广阔。履带链节零件是履带式行走机构上一个非常重要的组成部分,而履带式行走机构广泛应用于推土机、挖掘机、运输设备以及各种辅助设备上的运动机构,被大量应用于矿山挖掘、水利工程修建、道路桥梁修筑、农业机械化项目、建筑工地施工、国防建设等工程项目当中。履带链节零件在使用过程中由于磨损失效等原因会导致行走机构的各种故障,给工程机械使用者带来经济损失,也有可能引发操作人员人身伤亡事故,因此,对其结构、原理的研究及优化设计就显得很有必要。本课题在对逆向工程原理、方法、应用等研究的基础上,结合CAD/CAM技术,使用三维扫描仪设备、Geomagic逆向设计软件、CATIA软件、PowerMILL软件等工具,对履带链节进行了逆向设计与模具的设计和数控加工方法研究,主要做了以下几方面工作：1、研究国内外CAD/CAM领域中有关逆向工程及模具CAM制造方面的先进技术和方法,尤其是逆向设计过程中的数据采集、数据处理、模型重构的原理、流程和使用的设备与软件工具,分析目前逆向设计的主流方法和发展趋势。2、对履带链节实物三维数字信息获取进行了研究。从扫描仪设备的选择与使用、点云数据的采集、使用逆向软件进行点云分析处理三个方面展开研究,利用现有的三维扫描仪器对履带链节进行了数字测量,得到ASC格式的包含曲面点云原始数据的文件。利用Geomagic软件对点云数据进行数据处理,包括读入点云数据、多视图点云数据对齐、冗余点云数据筛除等工作,最终生成点云数据文件供后面模型重构与优化系统使用。3、采用CATIA软件对履带链节零件进行三维模型重建研究,重构了逆向对象模型。介绍了CATIA软件在逆向设计中的使用方法,包括软件基本操作、曲面重构的命令。最终在CATIA平台上完成了履带链节零件的逆向设计,同时对履带链节的结构、原理、制造工艺进行研究,确定热锻模具的制造工艺流程,并对模具进行了CAM设计。实现了利用CAD系统将原始设计参数向产品数字化模型的转变。4、利用POWERMILL软件对链节模具进行了CAM研究,利用五轴数控机床模拟出模具的制造加工刀具路线,实现了原型的再现与改型。通过以上的研究工作,本文最终完成了履带链节的反求设计,实现了原型零件的三维造型重构,研究了零件的结构原理与制造工艺,最后对链节零件制造模具进行了设计和数控加工仿真,既解决了零件使用中出现的问题,又为我国装备制造企业在设计生产过程中充分利用逆向工程技术,发展数字化优势,适应智能化生产提供了借鉴,在机械工程设计与制造领域具有一定的理论研究意义和实际应用意义。

关键词：履带链节反求设计三维扫描 CATIA软件模具制造数控加工

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基于谐波法的供油凸轮动态性能反求

小型内燃机与摩托车 2011年第6期40卷 59-61页

作者：姚秀萍高学攀高维金谷兴海河北工程大学附属医院信息科河北邯郸056002 河北工程大学机电学院

基于反求设计,笔者利用谐波函数反求了电控单体集成泵的凹弧凸轮型线。同时,对误差进行了分析,得出了拟合的可行性和正确性。然后,利用反求的凸轮型线分析了从动件的速度及加速度随转角分布的变化规律,并提出了进一步设计的一些一般性... 详细信息

基于反求设计,笔者利用谐波函数反求了电控单体集成泵的凹弧凸轮型线。同时,对误差进行了分析,得出了拟合的可行性和正确性。然后,利用反求的凸轮型线分析了从动件的速度及加速度随转角分布的变化规律,并提出了进一步设计的一些一般性原则。

关键词：凸轮反求设计谐波函数曲线拟合

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缝纫机创新设计的基本理论与方法

机械设计与研究 2002年第3期18卷 56-58,60页

作者：邹慧君田永利张青李瑞琴上海交通大学机械工程学院上海200030

论述了缝纫机创新设计的重大意义,研究了缝纫机创新设计的基本理论与方法,提出了缝纫机创新设计的过程模型,详细阐述了缝纫机创新设计的几个层面:即缝纫工作原理的创新、缝纫工艺动作过程的创新、执行机构及其组合的创新。最后给出了缝... 详细信息

论述了缝纫机创新设计的重大意义,研究了缝纫机创新设计的基本理论与方法,提出了缝纫机创新设计的过程模型,详细阐述了缝纫机创新设计的几个层面:即缝纫工作原理的创新、缝纫工艺动作过程的创新、执行机构及其组合的创新。最后给出了缝纫机创新设计的评价指标体系及评价方法。

关键词：开发设计变异设计反求设计缝纫机创新设计形态学矩阵

旱地穴盘苗夹苗式自动移栽机构优化设计和实验研究

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旱地穴盘苗夹苗式自动移栽机构优化设计和实验研究

作者：沈明浙江理工大学

学位级别：硕士

相较于旱地农作物的直播栽培,育苗移栽具有许多的优势;育苗移栽能保证幼苗的成活率,避免气候、盐碱以及病虫害造成的影响,延长农作物的生育期,提高土地单位面积使用率,并实现农作物高产、稳产。2011年,我国每年的育苗移栽面积达到1500万... 详细信息

相较于旱地农作物的直播栽培,育苗移栽具有许多的优势;育苗移栽能保证幼苗的成活率,避免气候、盐碱以及病虫害造成的影响,延长农作物的生育期,提高土地单位面积使用率,并实现农作物高产、稳产。2011年,我国每年的育苗移栽面积达到1500万hm2,相应的所需育苗移栽机械150万台;而且近年来我国劳动力成本的不断提高,从事农业生产的人口不断锐减,因此,实现旱地农作物的自动移栽不仅能够加快育苗移栽技术的应用推广,而且能够带来巨大综合经济效益。目前,依靠人工取苗、机器投苗的半自动移栽机技术成熟,而由移栽机械自主独立完成取苗、投苗和移栽的全自动移栽机仍然处于研发试验阶段。研究分析国内外穴盘苗移栽机的发展现状,可以将移栽机分为两大类;一种是含有独立机电系统或者基于工业机器人技术的移栽机,应用于温室自动化流水线穴盘苗移栽。另一种是在满足特定轨迹与姿态要求下,通过末端执行机构完成取苗、投苗动作,采用单株拔苗的方式完成取苗,其中非圆齿轮回转式移栽机构最具代表性;另外夹茎式取苗相对于夹钵式取苗对于轨迹的要求低;因此本文拟采用非圆齿轮行星轮系移栽机构,以夹茎秆的方式完成穴盘苗取苗并将幼苗投入到沟壑中。本文主要研究内容如下:1)分析了水稻夹苗式钵苗移栽的“8”字形轨迹特征;结合旱地穴盘苗移栽工作要求完成了旱地穴盘苗自动移栽机构的轨迹规划工作。2)通过非圆齿轮行星轮系运动机理分析,并建立了旱地穴盘苗夹苗式自动移栽机的运动学模型。3)基于移栽机的运动学模型,并结合MATLAB可视化编程,完成了移栽机构的反求优化设计软件的编写;并在此基础上获得一组可用于移栽机构结构设计的优化参数,以及满足移栽要求的轨迹和姿态。4)利用移栽机构优化设计参数,完成了移栽机构的结构设计,在Pro/e三维虚拟环境中建立了样机模型,并通过ADAMS软件的运动学仿真分析功能验证了理论模型的正确性和结构设计的合理性。5)制作物理样机,在课题组的相关试验台上完成组装、调试工作,利用高速摄影技术进行了理论轨迹与实际轨迹的对比分析,并以金鱼草穴盘苗为试验对象进行了取苗试验。

关键词：旱地移栽育苗移栽非圆齿轮行星轮系反求设计取苗试验

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基于强力旋压的翻边轴瓦反求分析

基于强力旋压的翻边轴瓦反求分析

作者：白峭峰中北大学

学位级别：硕士

轴瓦作为内燃机的关键部件，对内燃机的工作性能有决定性的影响。但其亦是最容易磨损的零件之一。我国在这方面研究相对滞后，部分产品仍要依靠进口。强力旋压作为一种先进的制造技术，被认为是制造高强度筒型件最有效的工艺方法之一。... 详细信息

轴瓦作为内燃机的关键部件，对内燃机的工作性能有决定性的影响。但其亦是最容易磨损的零件之一。我国在这方面研究相对滞后，部分产品仍要依靠进口。强力旋压作为一种先进的制造技术，被认为是制造高强度筒型件最有效的工艺方法之一。其成形工艺能够改变材料的晶粒组织，材质的硬度明显提高。旋出后的产品工作表面具有优良的抗疲劳性能和耐磨性。论文的研究对象为进口的内燃机连杆大头翻边轴瓦。在分析了反求工程的内容、特点和程序的基础上，制定了轴瓦的反求流程。并介绍了轴瓦的作用、工作环境、对材料的要求和结构要素等。通过三坐标测量机的精确测量，利用反求参数还原办法，得到了轴瓦的结构尺寸。绘制了轴瓦的三维和二维模型，为下一步分析制造奠定了基础。引入强力旋压工艺，对翻边轴瓦的制造工艺做了新的探索。强力旋压工艺有效的提高了轴瓦材料锡青铜的机械性能，但也带来的相应的难题。为了满足轴瓦的一些性能要求（如半周长高出度等），论文采用了旋压时在保证轴瓦壁厚不变的前提下适当增大轴瓦内外径的办法来弥补切分造成的损耗。将旋压切分后的轴瓦压入内径为实际轴瓦外径尺寸的台模，使其成形并进行其他工艺。利用等横截面积法，求得可能满足条件的轴瓦内外径尺寸，及其对应的扇形角度。运用有限元法对各尺寸进行了校核计算。论文结果对轴瓦的设计和生产具有重要的指导意义。

关键词：翻边轴瓦反求设计强力旋压接触分析