基于SolidWorks的八开胶印机输墨装置的建模及仿真文献综述

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1、1 1 机械设计概述 机械设计（machine design） ，是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力 和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法、相对位置等进行构思、分析 和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程1。也就是说，要生产一台实际 可用的机械，设计者必须将构思用直观的方法严谨地表达出来。所以机械设计无疑是机械 工程中的重要环节，是生产机械的前提，也是决定机械性能的最主要的部分。 上世纪 60 年代以前，设计者进行机械设计需要依靠经验总结数据进行手工绘图，设计 思路很被动，表达也不精准、直观。随着科技发和计算机技术的广泛应用，出现了许多以 大量数据

2、为基础，依靠动态分析的设计方法，例如机械优化设计、有限元分析、模糊优化 设计、价值分析、计算机辅助设计、人机工程及艺术设计，机械设计已经在向越来越人性 化完善化的方向前进。 1.1 机械设计方法 传统机械设计是依靠经验总结，运用力学、数学的经验公式、图表、设计手册等归结 出的经验值，通过经验公式、近似系数、类比方法进行设计。传统机械设计是人与机械制 造之间的直接构建桥梁，是一种经验设计、静态设计、直觉设计，所以也称为常规设计2。 其设计方法为理论设计和经验设计。传统设计需要人工检索计算及绘图，有其局限性。例 如工作周期长导致设计跟不上市场需求；设计过程修改繁复工作量大效率低；人工直接作 为表达

3、凭借导致尺寸精度不高，不能考虑到机械从材料选择、加工装配、使用运行到报废 回收的实际需要，造成了环境的污染和资源、人力的浪费；另外，由于过分依赖经验积累 基础，运用经验公式、图标、规定、标准进行条件计算和类比设计，使得设计方法不能在 长期的运用中不断提高；被动的静态设计、过分依赖经验、近似计算、人工工作量大是传 统机械设计的特征。正是这些特征成为传统机械设计前进发展中的最大的阻碍。 在现今的数据时代，计算机在各领域应用越发广泛与深入，而现代机械设计以计算机作 为主要媒体的计算机辅助设计在人与机械模型建立间加入仿真元素，建立起稳定而又严密 的设计关系，其在工业上也占据着越发重要的地位。 20 世

4、纪 50 年代在美国诞生第一台计算 机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60 年代初 期出现了计算机辅助设计的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。70 年代，完 整的计算机辅助设计系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出 了手动游标、 图形输入板等多种形式的图形输入设备， 促进了计算机辅助设计技术的发展3。 21 世纪以来，计算机辅助设计软件在工程产品和设计中发挥的作用越来越大，目前已在电 子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土 木筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。 计算机辅助设计（

5、Computer Aided Design，CAD）是指运用计算机软件模拟实物设计， 2 展现开发产品外型、结构、质感等特征的过程4。而在计算机辅助下的机械零件设计、干涉 校验、运动仿真已经成为机械设计的发展方向。利用计算机软件创建装置零件、机构、装 配体的模型（模型建立） ；再进行虚拟装配，利用三维软件建立装配体后能够准确掌握各零 部件之间的装配关系（仿真系统建立） ；装配体完成后可进行干涉检查，通过分析各项性能 指标及系统响应时间和稳定时间来查看装配体结构是否合理（仿真实验） 。通过必要的仿真 可直接应用和指导生产；还可将零件生成透明体将其隐藏，外部零件被隐藏后便可清楚地 看到内部的装配结

6、构，最后还可利用动画来演示装配体的拆装和运动过程，实现系统、模 型、计算机之间的基本活动联系，还可进行有限元分析的，对机械系统的研究分析有着十 分重要的实践意义。 针对传统设计，计算机辅助设计的设计方法主要有以下特点5： 自由性：计算机辅助设计可直观展现零件结构任意并精确地调整尺寸，给予设计者 极大的自由，改变了传统设计的被动思维； 节能性：机械从原料使用，装配加工，投入运行到报废回收都将考虑到设计中，减 少了原来传统设计的污染和浪费； 可靠性：科学的发展使得各学科之间的交叉性大大增加，力学与有限元分析法在机 械设计中的应用使得强度设计准则要求日益提高； 高效与精准性：由于不需要人工计算、制图，转而由计算机进行设计参数和设计方 案的求取，解决了传统设计工作周期长效率低、精确度掌握困难的弊端，简化了繁复的设 计与修改过程。 优化设计是机械设计的发展目标，也就是要在各种限定的条件（如理论知识、材料、 加工能力和计算手段等）下设计出最好的机械。要优化设计就需要综合考虑许多设计要求， 一般有：尺寸和重量尽量小而轻、工作性能优良、使用中的可靠性、制造成本低、最低