刘 敏

（重庆科技学院,400050）

试析精梳机主运动机构方案的计算机辅助设计

刘 敏

（重庆科技学院,400050）

随着我国经济的飞速发展，在市场条件下，竞争变得越来越激烈，各个行业，各个企业面临着巨大机遇与挑战。在企业发展的压力下，不断缩产品的开发周期，提高产品的科技含量和创新性成为企业发展的必要选择。精梳机主运动机构方案创新设计是最具挑战意义的，其设计目的就是发明新机械并优化已有机械，不断满足用户的需求，在产品创新中占有重要位置，要想实现产品创新，必须设计出能够吸引人眼球的原理方案。本文就精梳机主运动机构方案设计的研究意义、计算机辅助机构方案设计等加以分析。

精梳机；主运动机构方案；计算机辅助设计

如今，大部分机械产品都是由机构组成的，也就是机械产品的“骨骼”，那么机构产品的创新设计直接影响着机械产品的创新含量。产品的创新设计方案就是为了设计出新的机械产品，满足用户的要求，这个阶段是之后制造和使用的关键阶段。利用计算机来辅助创新设计方案是机构学者们乐于采用的工具，它对于设计方案的自动生成起着很大作用。

1 精梳机主运动机构方案设计的研究意义

伴随着市场经济发展与竞争的激烈，企业要想继续发展就要不断创新增强自己的实力，创新性和高效行成为工业设计的重要发展方向。为了达到精梳机运动方案设计的计算机化，就要根据精梳机的特点建立运动方案的辅助设计系统。机械设计创新中最有挑战意义的便是机构方案创新设计，要求设计人员根据用户使用出现的实际问题，找到最佳解决方案，并不是局部弥补，而是重大结构性调整。这对于之后的机械设计以及生产都有着先导作用，直接导致机械产品质量的好坏、产品性能的高低以及经济效益的涨落。例如，根据科学统计，主运动机构方案设计在机械产品的综合使用性能中占有70%的决定权，也就是说，在机械产品的概念设计阶段就已经影响着产品的使用性能了，如果，一个机械产品在概念设计阶段的总体性能高，那么在机械产品具体加工制作过程中只是使机械厂品有型化而已。在创新设计方案阶段需要做的是：依据实际需要，构思产品的功能，结合科学技术设计产品运作原理和设计功能实现的载体。

2 计算机辅助机构方案设计

2.1 机械系统运动方案设计

2.1.1 机械系统运动方案设计基本内容

在通常情况下，机械系统是由四部分组成的，分别是原动机、传动机构、执行机构和控制系统。创新方案设计是思路在机械系统运动领域的重新开辟，是一种创造性行为，在功能分析的基础上，创新思路、不断探索、筛选设计，得到理想的原理方案。精梳机机械系统运动的方案设计首先要确定工作原理，再进行机械运动方案设计，通过机械产品的工艺运动过程适当的选用执行机构，并按着合理的组合方式构成机构系统，以此来完善机械产品的功能。精梳机机械运动系统方案设计的流程为：确定设计宗旨，建立功能结构、分解工作原理、构思机械工作过程、机构选型、组合各个机构、方案评价一系列环节完成精梳机机械系统运动方案设计的过程。

2.1.2 动作行为载体的创新设计

动作行为载体，即表现为某种物理装置，在机构学中指的是各种机构，在机构中具体来完成某个动作的构件，一般称之为执行构件。目前，机构包括机、电、液、气、磁等，这些都属于实现机械运动的广义机构，是在现代条件下传统机构的扩展。执行机构的功能主要为：实现运动形式变换的机构、实现其他功能的机构。在运动方案中机构创新设计法有：机构变异法，为了优化所选择机构的性能或者结构，便可以通过机构变异，也就是改变机构中某种结构的形状、尺寸、变换机架、更换原动件、增加机构等方法来构成新的构件，得到构件新的特性；机构组合法，将一些零散的机构组合起来，来实现机械生产中某些要求，达到机构的创新组合，主要方式有：串联式、并联式、叠合式、复合式等；机构演绎法，亦称之为再生运动链法。其运作步骤首先为找到已有设计方案，整理出机构的拓扑构造特性，其次是在所有机构中选择一个已经存在的设计作为最初机构，改造成含有连杆和转动副的运动链，最后，在数目综合理论的指导下，得出需要构件以及运动副数目的运动链图谱。

2.2 运动机构方案的自动生成

2.2.1 计算机辅助方案设计

经过长期的探索，上海交通大学的邹慧君教授提出了“功能-行为-动作-结构”模型。计算机辅助方案设计的过程模型还存在许多问题没有解决，利用计算机的特性以及人类的大脑进行设计是模型计算机化的最好办法。例如，以精梳机的运动方案设计为例，通过三个阶段来试析计算机辅助方案设计的过程。

首先，第一步需要设计操作人员和计算机共同完成，即为精梳机总共能的确定，第二步进行功能分析以及综合来确定精梳机的工艺动作过程，进行分解、整合，确定工艺动作的原理和相对应的执行动作。第二步依赖于人，需要设计操作人员找到实现总功能的创新原理，那么计算机辅助就是为了提供大范围的设计实例刺激设计人员，帮助设计人员产生灵感。

其次，这个时期最主要的工作就是根据执行规则来确定机构解的时期。在匹配规则下，让多个执行机构与执行动作相对应。利用机构库中存储的机构特征信息以及运动特性描述，当设计操作员设计好输入、输出、约束关系、运动特性后计算机就会实现自动查找，将匹配条件找到符合条件的机构。计算机在筛选完机构条件后，以图形以及文字、文件的形式将设计方案呈现在设计操作人员面前，由计算机独立完成。

最后，这个阶段的工作是方案组合与评价。多个机构方案经过排列组合就可以得到多个方案，确定设计方案是否满足预期结果，满足则保留，不满足则再次进行机构方案匹配。

3 结束语

我们都知道，生产机械产品之前进行机械方案设计，目的就是提高产品创新，赢得市场，增强产品的竞争力。机械产品的创新设计是拓展机械产品的市场道路的途径之一，机械产品的方案设计是机械产品创新的前提条件，同时也是最富有挑战意义的环节，为了促进我国纺织业的快速发展，在传统纺织方法基础之上，结合高新技术，对精梳机进行改造，将成为未来最重要的产业政策。

[1] 任家智,马宏庆.立达精梳机计算机辅助工艺设计与优化分析[J].棉纺织技术,2008,09:22-25.

[2] 张颖靓,王生泽.精梳机运动方案的计算机辅助设计[J].东华大学学报(自然科学版),2008,01:101-104.

刘敏，1981年生，机械工程，讲师，硕士研究生

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Liu Min
(Chongqing University Of Science & Technology,400050)

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