基本信息
- 项目名称：
- 智能密码锁机械机构设计及运动学仿真
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 在我们现实生活中锁具大多数都是机械锁为主，传统的机械锁由于其构造的简单，不能满足一些特定情况下的需求。本文运用较常规的机械部件，设计精巧，自锁性能高，能够满足市场的基本需求。对机构的运动分析，本文采用ADAMS联合仿真软件进行仿真分析，清晰明了，有效地演示的机械部分的原理。
- 详细介绍：
- 遥控密码锁的设计的机械部分由两部分组成，即轮齿条机构和凸轮连杆机构。其中齿轮齿条机构是由直齿轮、齿条、锥齿轮和齿轮轴组成；凸轮连杆机构是由凸轮、齿轮轴和连杆组成。首先,电机的原动力加在了凸轮轴上,如果电机正转,则由凸轮轴带动的锥齿轮开始与下面几组锥齿轮啮合,经过两次外啮合,使得与齿条相对应的齿轮轴与原来的凸轮轴有了相同的转向,即与齿条相对应的齿轮轴也正转,使齿条上升。同时凸轮也正向转动，带动连杆做上下往复运动，连杆离开卡槽，达到开锁的目的。当齿条达到最高点时，电机自动停转（这里的电机指的是步进电机，即算好了齿条上升的最大位移后，进而算出电机的转角，再用程序精确控制电机的转角），开锁过程结束。同理，当电机反转时，齿条下降，连杆卡入卡槽，电机停转，关锁过程结束。 在建模过程中需要用PRO/E软件：先用PRO/E中的零件模块做出锁的零件，然后用PRO/E的组建模块将零件组装成装配机构。最后将所装配的机构导入ADAMS仿真软件中进行仿真，达到机械机构原理演示的目的。 通过ADAMS联合仿真软件，我们分别将开锁关锁过程中齿条的位移和速度以及连杆的线速度和加速度做了精确的仿真和分析，其结果和我们预先理论计算的结果几乎相吻合，也就从实践的角度上验证了机械机构的合理性。 此种方法可以方便快捷地发现设计缺陷，尤其是对于设计原理性错误可以在设计前期就予以纠正，避免了时间和设计成本的损失。 该设计作品结构简单，易于实现。仿真结果表明摩托车遥控密码锁的机械结构部分可以达到预期的功能要求，适宜于中小企业的小范围推广。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品的设计目的：设计一种简单易行，并且安全、可靠的摩托车遥控密码锁的机械结构部分。以往的机械结构设计是直接由图纸设计到实物设计，此种设计方法存在风险大、容易出现返工、增加设计成本的缺陷。所以本设计拟运用计算机技术，通过机械结构的建模以及运动学仿真来模拟实物制造前期的运动学分析和功能演示。 该设计的基本思路：在PRO/E建模软件中建立锁的机械结构三维实体模型，随后将此模型通过接口软件导入ADAMS仿真平台中，最终实现锁机械结构的运动学分析和功能演示，为后期实物制造提供一定的理论依据。 该设计的技术关键为机械结构三维实体模型能否由PRO/E设计平台成功导入ADAMS运动学仿真平台。
科学性、先进性
- 该作品的设计方法是目前比较先进的虚拟样机技术(Virtual prototyping technology)，是当前设计制造领域的一项新技术，它主要利用计算机软件建立机械系统的三维实体模型和运动学及动力学仿真模型，从而分析和评估机械系统的性能，为后期机械产品的设计和制造提供依据。这项技术可以显著提高机械产品设计的时间和成本，并且可以辅助物理样机进行产品设计的验证和测试，方便不断对产品进行功能完善。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品和现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品主要提供摩托车遥控密码锁机械部分三维实体及运动学仿真模型一个，通过对仿真模型的运行可以达到功能演示和相关试验测试的目的。 此种方法可以方便快捷地发现设计缺陷，尤其是对于设计原理性错误可以在设计前期就予以纠正，避免了时间和设计成本的损失。 该设计作品结构简单，易于实现。仿真结果表明摩托车遥控密码锁的机械结构部分可以达到预期的功能要求，适宜于中小企业的小范围推广。
同类课题研究水平概述
- 机械系统动态仿真技术是20世纪80年代随着计算机技术得迅速发展而迅速发展起来的一项新技术，其核心是机械系统运动学和动力学仿真技术，它可以大大简化机械产品得设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，提高产品的系统及性能，获得最优化和创新的设计产品。 因此，该技术一出现，立即受到了欧美日等工业发达国家、有关科研机构和有关大学的极大重视，许多著名制造商立即将机械动态仿真技术技术引入各自的产品开发中，取得了很好的经济效益。有关科研机构和大学也纷纷开展关于机械系统动态仿真技术的应用研究和教学。我国《制造与自动化领域“十五”计划及2015年远景规划》也十分重视虚拟现实技术的应用，将其列为今后攻关和推广的重点方向和关键技术之一。可见，传统的实物实验研究方法将很大程度上被计算机仿真技术取代。 目前,国际上已经出现虚拟样机技术的商业软件，其中比较优秀的是美国MDI公司开发的ADAMS软件。ADAMS软件已经被全世界各行各业的成百上千家制造商采用，国外的一些著名大学也已开设介绍ADAMS的课程，而将三维PRO/E软件、有限元软件和虚拟样机软件作为机械专业学生必须了解的工具软件。试验和仿真的市场趋势为在2000年以后，仿真的市场价值在迅速攀升，同时试验的市场价值在逐步下降。由此可见，传统的实物实验研究方法将很大程度上被计算机仿真技术取代。本作品则采用ADAMS软件进行机械原理和运动学仿真，大大地降低了成本，起到了很好的效果。
