基本信息
- 項目名稱：
- 智能密碼鎖機械機構(gòu)設(shè)計及運動學仿真
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 在我們現(xiàn)實生活中鎖具大多數(shù)都是機械鎖為主，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單，不能滿足一些特定情況下的需求。本文運用較常規(guī)的機械部件，設(shè)計精巧，自鎖性能高，能夠滿足市場的基本需求。對機構(gòu)的運動分析，本文采用ADAMS聯(lián)合仿真軟件進行仿真分析，清晰明了，有效地演示的機械部分的原理。
- 詳細介紹：
- 遙控密碼鎖的設(shè)計的機械部分由兩部分組成，即輪齒條機構(gòu)和凸輪連桿機構(gòu)。其中齒輪齒條機構(gòu)是由直齒輪、齒條、錐齒輪和齒輪軸組成；凸輪連桿機構(gòu)是由凸輪、齒輪軸和連桿組成。首先,電機的原動力加在了凸輪軸上,如果電機正轉(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運動，連桿離開卡槽，達到開鎖的目的。當齒條達到最高點時，電機自動停轉(zhuǎn)（這里的電機指的是步進電機，即算好了齒條上升的最大位移后，進而算出電機的轉(zhuǎn)角，再用程序精確控制電機的轉(zhuǎn)角），開鎖過程結(jié)束。同理，當電機反轉(zhuǎn)時，齒條下降，連桿卡入卡槽，電機停轉(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構(gòu)。最后將所裝配的機構(gòu)導入ADAMS仿真軟件中進行仿真，達到機械機構(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)果和我們預先理論計算的結(jié)果幾乎相吻合，也就從實踐的角度上驗證了機械機構(gòu)的合理性。 此種方法可以方便快捷地發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，尤其是對于設(shè)計原理性錯誤可以在設(shè)計前期就予以糾正，避免了時間和設(shè)計成本的損失。 該設(shè)計作品結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。仿真結(jié)果表明摩托車遙控密碼鎖的機械結(jié)構(gòu)部分可以達到預期的功能要求，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、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本作品的設(shè)計目的：設(shè)計一種簡單易行，并且安全、可靠的摩托車遙控密碼鎖的機械結(jié)構(gòu)部分。以往的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是直接由圖紙設(shè)計到實物設(shè)計，此種設(shè)計方法存在風險大、容易出現(xiàn)返工、增加設(shè)計成本的缺陷。所以本設(shè)計擬運用計算機技術(shù)，通過機械結(jié)構(gòu)的建模以及運動學仿真來模擬實物制造前期的運動學分析和功能演示。 該設(shè)計的基本思路：在PRO/E建模軟件中建立鎖的機械結(jié)構(gòu)三維實體模型，隨后將此模型通過接口軟件導入ADAMS仿真平臺中，最終實現(xiàn)鎖機械結(jié)構(gòu)的運動學分析和功能演示，為后期實物制造提供一定的理論依據(jù)。 該設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵為機械結(jié)構(gòu)三維實體模型能否由PRO/E設(shè)計平臺成功導入ADAMS運動學仿真平臺。
科學性、先進性
- 該作品的設(shè)計方法是目前比較先進的虛擬樣機技術(shù)(Virtual prototyping technology)，是當前設(shè)計制造領(lǐng)域的一項新技術(shù)，它主要利用計算機軟件建立機械系統(tǒng)的三維實體模型和運動學及動力學仿真模型，從而分析和評估機械系統(tǒng)的性能，為后期機械產(chǎn)品的設(shè)計和制造提供依據(jù)。這項技術(shù)可以顯著提高機械產(chǎn)品設(shè)計的時間和成本，并且可以輔助物理樣機進行產(chǎn)品設(shè)計的驗證和測試，方便不斷對產(chǎn)品進行功能完善。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品和現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該作品主要提供摩托車遙控密碼鎖機械部分三維實體及運動學仿真模型一個，通過對仿真模型的運行可以達到功能演示和相關(guān)試驗測試的目的。 此種方法可以方便快捷地發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，尤其是對于設(shè)計原理性錯誤可以在設(shè)計前期就予以糾正，避免了時間和設(shè)計成本的損失。 該設(shè)計作品結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。仿真結(jié)果表明摩托車遙控密碼鎖的機械結(jié)構(gòu)部分可以達到預期的功能要求，適宜于中小企業(yè)的小范圍推廣。
同類課題研究水平概述
- 機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)是20世紀80年代隨著計算機技術(shù)得迅速發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項新技術(shù)，其核心是機械系統(tǒng)運動學和動力學仿真技術(shù)，它可以大大簡化機械產(chǎn)品得設(shè)計開發(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)達國家、有關(guān)科研機構(gòu)和有關(guān)大學的極大重視，許多著名制造商立即將機械動態(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)濟效益。有關(guān)科研機構(gòu)和大學也紛紛開展關(guān)于機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)的應用研究和教學。我國《制造與自動化領(lǐng)域“十五”計劃及2015年遠景規(guī)劃》也十分重視虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用，將其列為今后攻關(guān)和推廣的重點方向和關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢?，傳統(tǒng)的實物實驗研究方法將很大程度上被計算機仿真技術(shù)取代。 目前,國際上已經(jīng)出現(xiàn)虛擬樣機技術(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軟件作為機械專業(yè)學生必須了解的工具軟件。試驗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，同時試驗的市場價值在逐步下降。由此可見，傳統(tǒng)的實物實驗研究方法將很大程度上被計算機仿真技術(shù)取代。本作品則采用ADAMS軟件進行機械原理和運動學仿真，大大地降低了成本，起到了很好的效果。
