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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能密碼鎖機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動學(xué)仿真
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 在我們現(xiàn)實(shí)生活中鎖具大多數(shù)都是機(jī)械鎖為主，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，不能滿足一些特定情況下的需求。本文運(yùn)用較常規(guī)的機(jī)械部件，設(shè)計(jì)精巧，自鎖性能高，能夠滿足市場的基本需求。對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，本文采用ADAMS聯(lián)合仿真軟件進(jìn)行仿真分析，清晰明了，有效地演示的機(jī)械部分的原理。
- 詳細(xì)介紹：
- 遙控密碼鎖的設(shè)計(jì)的機(jī)械部分由兩部分組成，即輪齒條機(jī)構(gòu)和凸輪連桿機(jī)構(gòu)。其中齒輪齒條機(jī)構(gòu)是由直齒輪、齒條、錐齒輪和齒輪軸組成；凸輪連桿機(jī)構(gòu)是由凸輪、齒輪軸和連桿組成。首先,電機(jī)的原動力加在了凸輪軸上,如果電機(jī)正轉(zhuǎn),則由凸輪軸帶動的錐齒輪開始與下面幾組錐齒輪嚙合,經(jīng)過兩次外嚙合,使得與齒條相對應(yīng)的齒輪軸與原來的凸輪軸有了相同的轉(zhuǎn)向,即與齒條相對應(yīng)的齒輪軸也正轉(zhuǎn),使齒條上升。同時凸輪也正向轉(zhuǎn)動，帶動連桿做上下往復(fù)運(yùn)動，連桿離開卡槽，達(dá)到開鎖的目的。當(dāng)齒條達(dá)到最高點(diǎn)時，電機(jī)自動停轉(zhuǎn)（這里的電機(jī)指的是步進(jìn)電機(jī)，即算好了齒條上升的最大位移后，進(jìn)而算出電機(jī)的轉(zhuǎn)角，再用程序精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)角），開鎖過程結(jié)束。同理，當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時，齒條下降，連桿卡入卡槽，電機(jī)停轉(zhuǎn)，關(guān)鎖過程結(jié)束。 在建模過程中需要用PRO/E軟件：先用PRO/E中的零件模塊做出鎖的零件，然后用PRO/E的組建模塊將零件組裝成裝配機(jī)構(gòu)。最后將所裝配的機(jī)構(gòu)導(dǎo)入ADAMS仿真軟件中進(jìn)行仿真，達(dá)到機(jī)械機(jī)構(gòu)原理演示的目的。 通過ADAMS聯(lián)合仿真軟件，我們分別將開鎖關(guān)鎖過程中齒條的位移和速度以及連桿的線速度和加速度做了精確的仿真和分析，其結(jié)果和我們預(yù)先理論計(jì)算的結(jié)果幾乎相吻合，也就從實(shí)踐的角度上驗(yàn)證了機(jī)械機(jī)構(gòu)的合理性。 此種方法可以方便快捷地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，尤其是對于設(shè)計(jì)原理性錯誤可以在設(shè)計(jì)前期就予以糾正，避免了時間和設(shè)計(jì)成本的損失。 該設(shè)計(jì)作品結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明摩托車遙控密碼鎖的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分可以達(dá)到預(yù)期的功能要求，適宜于中小企業(yè)的小范圍推廣。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品的設(shè)計(jì)目的：設(shè)計(jì)一種簡單易行，并且安全、可靠的摩托車遙控密碼鎖的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。以往的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是直接由圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到實(shí)物設(shè)計(jì)，此種設(shè)計(jì)方法存在風(fēng)險大、容易出現(xiàn)返工、增加設(shè)計(jì)成本的缺陷。所以本設(shè)計(jì)擬運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的建模以及運(yùn)動學(xué)仿真來模擬實(shí)物制造前期的運(yùn)動學(xué)分析和功能演示。 該設(shè)計(jì)的基本思路：在PRO/E建模軟件中建立鎖的機(jī)械結(jié)構(gòu)三維實(shí)體模型，隨后將此模型通過接口軟件導(dǎo)入ADAMS仿真平臺中，最終實(shí)現(xiàn)鎖機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析和功能演示，為后期實(shí)物制造提供一定的理論依據(jù)。 該設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵為機(jī)械結(jié)構(gòu)三維實(shí)體模型能否由PRO/E設(shè)計(jì)平臺成功導(dǎo)入ADAMS運(yùn)動學(xué)仿真平臺。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該作品的設(shè)計(jì)方法是目前比較先進(jìn)的虛擬樣機(jī)技術(shù)(Virtual prototyping technology)，是當(dāng)前設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，它主要利用計(jì)算機(jī)軟件建立機(jī)械系統(tǒng)的三維實(shí)體模型和運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)仿真模型，從而分析和評估機(jī)械系統(tǒng)的性能，為后期機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)可以顯著提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時間和成本，并且可以輔助物理樣機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的驗(yàn)證和測試，方便不斷對產(chǎn)品進(jìn)行功能完善。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品和現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該作品主要提供摩托車遙控密碼鎖機(jī)械部分三維實(shí)體及運(yùn)動學(xué)仿真模型一個，通過對仿真模型的運(yùn)行可以達(dá)到功能演示和相關(guān)試驗(yàn)測試的目的。 此種方法可以方便快捷地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，尤其是對于設(shè)計(jì)原理性錯誤可以在設(shè)計(jì)前期就予以糾正，避免了時間和設(shè)計(jì)成本的損失。 該設(shè)計(jì)作品結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明摩托車遙控密碼鎖的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分可以達(dá)到預(yù)期的功能要求，適宜于中小企業(yè)的小范圍推廣。
同類課題研究水平概述
- 機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)是20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)得迅速發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，其核心是機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真技術(shù)，它可以大大簡化機(jī)械產(chǎn)品得設(shè)計(jì)開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的系統(tǒng)及性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。 因此，該技術(shù)一出現(xiàn)，立即受到了歐美日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家、有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和有關(guān)大學(xué)的極大重視，許多著名制造商立即將機(jī)械動態(tài)仿真技術(shù)技術(shù)引入各自的產(chǎn)品開發(fā)中，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)也紛紛開展關(guān)于機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)的應(yīng)用研究和教學(xué)。我國《制造與自動化領(lǐng)域“十五”計(jì)劃及2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃》也十分重視虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，將其列為今后攻關(guān)和推廣的重點(diǎn)方向和關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢姡瑐鹘y(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)研究方法將很大程度上被計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)取代。 目前,國際上已經(jīng)出現(xiàn)虛擬樣機(jī)技術(shù)的商業(yè)軟件，其中比較優(yōu)秀的是美國MDI公司開發(fā)的ADAMS軟件。ADAMS軟件已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的成百上千家制造商采用，國外的一些著名大學(xué)也已開設(shè)介紹ADAMS的課程，而將三維PRO/E軟件、有限元軟件和虛擬樣機(jī)軟件作為機(jī)械專業(yè)學(xué)生必須了解的工具軟件。試驗(yàn)和仿真的市場趨勢為在2000年以后，仿真的市場價值在迅速攀升，同時試驗(yàn)的市場價值在逐步下降。由此可見，傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)研究方法將很大程度上被計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)取代。本作品則采用ADAMS軟件進(jìn)行機(jī)械原理和運(yùn)動學(xué)仿真，大大地降低了成本，起到了很好的效果。
