一种快速提取运动机构内载荷并对设计方案进行优化的方法

摘要

本发明涉及一种快速提取运动机构内载荷并对设计方案进行优化的方法，其步骤如下：1)建立运动机构原理图，确定运动机构的载荷工况，生成运动轨迹图；2)提取运动机构载荷信息，自动绘制运动机构驱动载荷曲线，叠加运动机构多种载荷工况，并提取运动机构所承受的最大载荷；3)优化设计运动机构初始方案；最终使运动机构的设计达到最优化。本发明采用上述方案，在设计初期即可根据机构件的坐标位置快速提取出零件在不同工况、不同时刻的内部载荷，使得强度人员可以在得到机构件具体的Catia实体模型之前即对机构系统进行初步的强度校核和优化设计，确保机构系统的设计从一开始就是最优的方案，以便充分缩短设计周期、节约研发成本。

主权项

一种快速提取运动机构内载荷并对设计方案进行优化的方法，其特征在于，步骤如下：1)建立运动机构原理图，确定运动机构的载荷工况，生成运动轨迹图；具体为：(1.1)在运动机构参考坐标系下建立运动机构原理图；(1.2)确定运动机构的载荷工况；所述运动机构中的载荷工况，包括：运动机构自重、运动机构运动过程中所承受的风载、运动机构运动过程中发生卡滞、运动机构的运动驱动等；(1.3)根据运动机构中的载荷，建立局部坐标系；根据运动机构的整体坐标系及运动机构受载方向，定义分析所采用的局部坐标系，分析所采用的局部坐标系可以与运动机构整体坐标系一致，也可以与整体坐标系不一致；(1.4)运动机构连接点坐标输入；输入运动机构各连接点及工况作用点在运动整体坐标系中的位置坐标；(1.5)自动生成运动机构位置图；在完成步骤(1.4)之后，自动生成运动机构位置图；此时需要判断生成的运动机构位置图与结构设计的运动机构位置图是否一致，若一致，则执行步骤(1.6)，若不符合设计要求，则返回步骤(1.4)检查重新输入运动机构连接点坐标；(1.6)自动建立运动机构各连接点运动轨迹图；在完成步骤(1.4)之后，自动生成运动机构运动过程中各连接点的运动轨迹图；判断生成的各连接点运动轨迹是否符合设计要求，若符合，则进行本方法的步骤(2.1)，若不符合设计要求，则返回步骤(1.4)检查重新输入运动机构连接点坐标；2)提取运动机构载荷信息，自动绘制运动机构驱动载荷曲线，叠加运动机构多种载荷工况，并提取运动机构所承受的最大载荷；具体为：(2.1)自动绘制运动机构驱动载荷曲线；根据所定义的载荷工况，自动输出运动机构在单一或叠加载荷工况下所需的驱动载荷大小，并自动绘制出驱动载荷曲线；(2.2)自动计算出运动机构各连接点的载荷；根据所定义的载荷工况，自动计算出运动机构各连接点的合力及沿运动机构整体坐标系和所定义的局部坐标系下X、Y、Z三个方向的载荷；(2.3)自动叠加运动机构多种载荷工况；完成步骤(2.2)之后，进行两种或多种载荷工况叠加分析，得到多种叠加载荷工况下的机构件内部载荷大小，载荷形式同步骤(2.2)；(2.4)自动提取运动机构所承受的最大载荷；自动提出叠加载荷工况下，各机构件所承受的最大载荷，根据各机构件的最大载荷，进行强度分析，并给出各机构件的设计尺寸范围；3)优化设计运动机构初始方案；根据机构内部载荷传递路径、载荷大小及运动件强度分析结果，重新评估运动机构的结构初步设计方案，经评估，若结构初步设计方案在运动机构的布局、驱动载荷、机构件强度、运动机构重量方面等具有优化空间，则返回步骤(1.1)，根据机构内部载荷传递路径、载荷大小调整运动机构原理图中相应连接点的位置，再进行从步骤(1.1)循环本方法，直至运动机构的设计达到最优化。