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【摘 要】对比机构运动学分析常用的方法，对连杆机构中不同杆组进行建模。在此基础上提出创新设计系统，包括连杆方案创新设计、可行性判断和机构实体的自动映射等功能。在研究机构运动学分析常用方法的基础上，对连杆机构组进行运动学数学模型的建模。本文刨析了机构创新设计的原理，阐述了连杆机构创新设计在机械工程实际工作中的具体应用。
【关键词】计算机应用 机构运动仿真 机械工程 连杆机构
连杆机构的常用方法连杆机构的运动学分析包括位置分析、速度分析和加速度分析三个方面，其基础是力学中的运动学，现在已形成了较为成熟的连杆机构分析方法。机械产品通过创新设计，利用换代从根本解决产品更新问题。机械创新设计就是利用相关科学技术成果，设计出具有创造性及实用性的机械产品。机械机构是用来变换运动和力的可动装置，实质就是构造并修改三维模型，创造出结构形式新颖的机构。它需要工程科学、产品加工方法和商业运作知识等各方面知识相互融合在一起，以产品全生命周期内最为重要的决策。在每个主要的功能都可以根据空间或结构上的关系，从机械框架中得到产品的成本、重量或总体尺寸样本，然后这个框架对一些特征或部件有十分明确的描述，但并不要求详细。设计的过程将已知基本单元进行新的组合，对现有物品的分解与重新组合构造，但是机构创新没有固定的模式可以依循，要创造出一种全新的新机构，就需要组合的连杆机构方案设计，综合运用多种创造性原理，将设计元素进行智能拼接与组合，实现预期功能价值的过程。
一、连杆机构运动学分析的常用方法
连杆机构的平面机构的机构，是将平面机构的位置分析问题归纳为求解三角形问题，并利用矢量方法来描述平面连杆机构的运动及动力分析，以机构中的“阿苏尔杆组”为基本单元，根据基本单元编制运动分析子程序，对每一基本杆组进行运动分析，解决了机械杆组的机构分析问题。同时把平面机构看成由一些相互约束的基点构成的系统，建立起数学模型，通过及诶额的运动分析，建立约束非线性方程组，需要引用数值解法各有特点，。针对连杆机构创新设计虚拟仿真的需要，选择基本杆组，调用 相应的杆组程序对整个机构进行分析，在分析机构运动时，通过 逐次求解各基本杆组来完成。建立不同机械运动分析的数学模型，随后编制成通用子程序，对速度及加速度等运动参数进行求解。快速求解出各点的运动参数。 機构运动分析中构件之间应该满足装配条件，否则将不能进行正常的运动，为此建立构件库，形成机构运动简图符号库，由机构三维参数化实体模型库组成，如连杆的厚度。构件之间的拼接通过机构运动简图中构件之间的拼接关系直接生成，显示 机械构件的编辑窗口进行参数的编辑。取两个构件上需要拼接的运动副来进行，把构件节点与 提供的树映射 TreeMap 类，对所涉及的机构进行干涉检测。
二、连杆机构在机械工程实际工作中的具体应用
（一）ANSYS软件对于机械工程结构的设计
合理的设计应该确保在各种环境下，使机械精确地保持形状和姿态。采用经验类比设计与简化计算相结合的方法，防止出现机械加工的产品成本高的问题，在当前客户要求越来越多样化的情况下，采用功能强大的ANSYS软件进行设计分析已成为可能，对建立的实体模型自动进行有限元网格的划分，提供了有限元计算的优异分析功能，可获得良好的计算精度。建立设计模型。进行有限元机械划分。建立边界条件，计算节点载荷，组成整体刚阵，求解有限元方程。建立实体模型，并输入需要产品材料特性，减少数量级的偏差。确定坐标系，可以完成计算中所有的前处理过程。
（二）基于功能分析的创新设计机构系统设计
分析执行构件的运动形式，机械的连续旋转运动，往复摆动，往复移动和特殊功能运动，记录每分钟转位次数，运动系 间歇转动数每分钟转角大小，满足机械运动规律的要求，适当设置调整环节。利用基本杆组法以机构中不可再分的运动链作为机构的基本单元，按单元编制通用的运动分析子程序，在分析进行机构运动后，将机构划分成基本杆组后对每一基本杆组进行运动分析，对整个根据工艺受力大小，制造加工难易进行比较，然后择优而取。曲柄摇杆机构的齿条齿轮机构及输出运动能够实现往复摆动，间歇往复摆动的组合机构可以实现间歇往复摆动，通过控制驱动液压缸，实现间歇往复摆动。利用连杆曲线的平面连杆机构，从动件凸轮机构，实现机械间歇往复移动。
（三）在产品设计系统方面的创新
随着计算机辅助概念设计的研究，一些大型的CAD商品化软件中，生成高精度的曲面几何模型，并直接传送到机械设计和原型制造中，实现从符号描述到几何表示的映射，并对产品的相似实例进行评价与修改，进而获得产品概念设计的优化解。识别机构中的构件是否等于机构的原动件的数目，判定机构的运动确定性，构件中要对局部自由度、虚约束适当处理以便正确计算出机构的自由度。机械主动件做有规律运动，位置确定的运动时，每一个位置机构所有构件都是可行的。程序在计算位置并绘制机构运动过程中，评估机构运动分析中构件之间装配条件，杆组则需满足装配条件建立规范化的产品设计语义描述，对已有产品设计信息的快速产品设计要求。设计可重用技术及建模技术研究重用模式。阐述了基元组合的连杆机构方案，建立平面连杆机构图谱库，并机械机构运动轨迹曲线角度研究了平面连杆机构检索的方法，实现平面连杆机构方案的研究，将机构构件进行抽象和概括，运用系统工程的方法对基元进行了分类剖析，以便更好地归纳和总结。
参考文献：
[1]牧野洋.空间机构及机器人机构学[M]. 北京： 机械工业出版社， 1996. 94-131.
[2]曹惟庆.平面连杆机构分析与综合[M]. 北京： 科学 出版社， 1989. 46-53. 黄 真. 平面多杆机构位置问题的杆长逼近法[J]. 机械工程学报， 1981， 17（2）： 68-76.
[3]邹慧君，虞红根. 用虚拟机构法求解平面高级杆组 的位置问题[J].上海交通大学学报， 1987， 21（4）： 39-48.
【关键词】计算机应用 机构运动仿真 机械工程 连杆机构
连杆机构的常用方法连杆机构的运动学分析包括位置分析、速度分析和加速度分析三个方面，其基础是力学中的运动学，现在已形成了较为成熟的连杆机构分析方法。机械产品通过创新设计，利用换代从根本解决产品更新问题。机械创新设计就是利用相关科学技术成果，设计出具有创造性及实用性的机械产品。机械机构是用来变换运动和力的可动装置，实质就是构造并修改三维模型，创造出结构形式新颖的机构。它需要工程科学、产品加工方法和商业运作知识等各方面知识相互融合在一起，以产品全生命周期内最为重要的决策。在每个主要的功能都可以根据空间或结构上的关系，从机械框架中得到产品的成本、重量或总体尺寸样本，然后这个框架对一些特征或部件有十分明确的描述，但并不要求详细。设计的过程将已知基本单元进行新的组合，对现有物品的分解与重新组合构造，但是机构创新没有固定的模式可以依循，要创造出一种全新的新机构，就需要组合的连杆机构方案设计，综合运用多种创造性原理，将设计元素进行智能拼接与组合，实现预期功能价值的过程。
一、连杆机构运动学分析的常用方法
连杆机构的平面机构的机构，是将平面机构的位置分析问题归纳为求解三角形问题，并利用矢量方法来描述平面连杆机构的运动及动力分析，以机构中的“阿苏尔杆组”为基本单元，根据基本单元编制运动分析子程序，对每一基本杆组进行运动分析，解决了机械杆组的机构分析问题。同时把平面机构看成由一些相互约束的基点构成的系统，建立起数学模型，通过及诶额的运动分析，建立约束非线性方程组，需要引用数值解法各有特点，。针对连杆机构创新设计虚拟仿真的需要，选择基本杆组，调用 相应的杆组程序对整个机构进行分析，在分析机构运动时，通过 逐次求解各基本杆组来完成。建立不同机械运动分析的数学模型，随后编制成通用子程序，对速度及加速度等运动参数进行求解。快速求解出各点的运动参数。 機构运动分析中构件之间应该满足装配条件，否则将不能进行正常的运动，为此建立构件库，形成机构运动简图符号库，由机构三维参数化实体模型库组成，如连杆的厚度。构件之间的拼接通过机构运动简图中构件之间的拼接关系直接生成，显示 机械构件的编辑窗口进行参数的编辑。取两个构件上需要拼接的运动副来进行，把构件节点与 提供的树映射 TreeMap 类，对所涉及的机构进行干涉检测。
二、连杆机构在机械工程实际工作中的具体应用
（一）ANSYS软件对于机械工程结构的设计
合理的设计应该确保在各种环境下，使机械精确地保持形状和姿态。采用经验类比设计与简化计算相结合的方法，防止出现机械加工的产品成本高的问题，在当前客户要求越来越多样化的情况下，采用功能强大的ANSYS软件进行设计分析已成为可能，对建立的实体模型自动进行有限元网格的划分，提供了有限元计算的优异分析功能，可获得良好的计算精度。建立设计模型。进行有限元机械划分。建立边界条件，计算节点载荷，组成整体刚阵，求解有限元方程。建立实体模型，并输入需要产品材料特性，减少数量级的偏差。确定坐标系，可以完成计算中所有的前处理过程。
（二）基于功能分析的创新设计机构系统设计
分析执行构件的运动形式，机械的连续旋转运动，往复摆动，往复移动和特殊功能运动，记录每分钟转位次数，运动系 间歇转动数每分钟转角大小，满足机械运动规律的要求，适当设置调整环节。利用基本杆组法以机构中不可再分的运动链作为机构的基本单元，按单元编制通用的运动分析子程序，在分析进行机构运动后，将机构划分成基本杆组后对每一基本杆组进行运动分析，对整个根据工艺受力大小，制造加工难易进行比较，然后择优而取。曲柄摇杆机构的齿条齿轮机构及输出运动能够实现往复摆动，间歇往复摆动的组合机构可以实现间歇往复摆动，通过控制驱动液压缸，实现间歇往复摆动。利用连杆曲线的平面连杆机构，从动件凸轮机构，实现机械间歇往复移动。
（三）在产品设计系统方面的创新
随着计算机辅助概念设计的研究，一些大型的CAD商品化软件中，生成高精度的曲面几何模型，并直接传送到机械设计和原型制造中，实现从符号描述到几何表示的映射，并对产品的相似实例进行评价与修改，进而获得产品概念设计的优化解。识别机构中的构件是否等于机构的原动件的数目，判定机构的运动确定性，构件中要对局部自由度、虚约束适当处理以便正确计算出机构的自由度。机械主动件做有规律运动，位置确定的运动时，每一个位置机构所有构件都是可行的。程序在计算位置并绘制机构运动过程中，评估机构运动分析中构件之间装配条件，杆组则需满足装配条件建立规范化的产品设计语义描述，对已有产品设计信息的快速产品设计要求。设计可重用技术及建模技术研究重用模式。阐述了基元组合的连杆机构方案，建立平面连杆机构图谱库，并机械机构运动轨迹曲线角度研究了平面连杆机构检索的方法，实现平面连杆机构方案的研究，将机构构件进行抽象和概括，运用系统工程的方法对基元进行了分类剖析，以便更好地归纳和总结。
参考文献：
[1]牧野洋.空间机构及机器人机构学[M]. 北京： 机械工业出版社， 1996. 94-131.
[2]曹惟庆.平面连杆机构分析与综合[M]. 北京： 科学 出版社， 1989. 46-53. 黄 真. 平面多杆机构位置问题的杆长逼近法[J]. 机械工程学报， 1981， 17（2）： 68-76.
[3]邹慧君，虞红根. 用虚拟机构法求解平面高级杆组 的位置问题[J].上海交通大学学报， 1987， 21（4）： 39-48.