simulink高速碰撞实验台驱动器设计(3)
1.4 现代设计方法
自20世纪计算机问世以来，计算机技术逐渐进入了各行各业，特别是近几十年计算机技术的飞速发展，计算机在人们的日常生活中成为了不可或缺的替代品。在机械、教育、娱乐、军事等各个领域，计算机技术的应用大大提高了人们的生产效率和工作效率，对于计算机技术的开发和利用受到了越来越高的重视。在机械领域，计算机技术给我们提供了丰富而又方便的虚拟工作平台。三文建模方法[8]的崛起以及虚拟现实技术的出现，为生产设计和创新提供了一种非常好的工作平台。随着计算机技术的普及和发展，人们已经由手工在图纸上将设想的零件表达成立体图形，发展成为使用CAD软件直接将思文中的三文模型，通过计算机模型得到虚拟的三文形象，使得设计变得轻松、形象、直观，设计的结构让人一目了然，大大提高了工作效率和工作激情。CAD相关软件的出现使得在机械方面的结构设计更加形象具体，设计人员可以在软件提供的虚拟环境中进行物体改造、虚拟加工、虚拟工作等诸多计算机技术提供的功能，为设计者提供了最有利的帮助。
不仅如此，随着设计的参数化、变量化，我们可以通过对这些有序的参数进行合理的分析，比如对重要零件进行有限元分析[8-10]，有限元法是适当选择单元的形状和尺寸后，近似地将连续体力学问题变为有限单元节点参数的计算。在一定条件下，由单元集合成的组合结构能近似的代替真实结构，可使计算得到的近似解达到满意的程度。也就是说，通过有限元分析方法[8-17]，获得了所需连续体的近似解，从而为实际的分析提供了强有力的帮助。对于形状、受力复杂的重要零件，在运用传统的设计方法进行设计时，不能够得到连续体的近似解，在保证零件工作的可靠性和安全性时，往往采取加大安全系数的办法，使设计出的零件粗大笨重。而通过有限元分析，可以通过获得的近似解找到这些重要零件的最优化设计，从而得到更合理的设计方案。
1.5 本文研究内容
移动质量-悬臂梁时变力学振动特性实验系统中，质量块沿悬臂梁高速运动，滑块需要在启动前瞬间获得一个速度。本文主要利用所学机械设计方面的知识和CAD软件系统设计一台满足实验要求的驱动器，能为滑块提供多种初速。并对驱动器进行刚强度校核和性能仿真。本文的主要研究内容包括：
(1)运用CAD软件对气压缸结构进行初步设计。利用设计要求给出的工作原理对总体方案进行分析,分步设计整体结构的零部件，确定其外形结构和尺寸，在三文绘图软件Proe里画出各个零部件，根据其在整体结构中的位置和分布情况，将所有部件装配得到整体装置。
(2)对气压缸的工作过程仿真，得到可靠的工作过程。整体装置设计完成以后需要对方案的性能进行评价，借助simulink仿真软件，创建所有运动体的作用关系，仿真结果以曲线形式示出，参照仿真结果，对整体结构进行性能评估，通过对零部件的修改，最终满足方案的要求。
(3)利用有限元分析软件对结构进行强度校核，满足要求。气压缸工作在高压环境下，较高的压力给零部件的强度提出了一定的要求，为了保证驱动装置能够安全可靠的工作，需要对整体结构进行强度分析。HyPermesh和Abaqus软件是结构强度分析中经常用到的两个软件，通过单元集合成的组合结构近似的代替真实结构，分析结果能够尽可能的趋向于真实情况，通过分析结果对整体结构的强度进行分析与校核。
2 驱动器总体设计及计算分析
驱动器装置可以采用气压，液压，电磁感应等多种工作介质。在满足驱动器工作要求的同时，采用气压工作原理，工作介质来源广泛，加速所需时间短暂，加速工作行程也非常小，是一种常用的工作介质。在以气压为工作介质的驱动器装置，驱动器经常工作在较高气压的环境下，在结构设计中必须满足一定的密封性和强度，在本方案的一系列设计中着重考虑了这两个方面。
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