[发明专利]多连杆铰接刚度优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种多连杆铰接刚度优化方法及系统，包括：根据对多连杆铰链预设的刚度要求，采用一维单元建立多连杆铰链刚度的优化模型；根据多连杆铰链的运动，确定优化模型的约束条件并对其施加约束条件；通过优化模型进行优化分析，确认优化模型最大的模拟刚度值及在模拟刚度值最大时优化模型中各模拟连杆转轴位置的模拟变化量。本发明提供方法采用一维单元进行建模，通过约束步骤中对优化模型施加约束条件，结合了工程实际中各连杆的运动情况，在考虑铰链的运动情况基础上结合铰链的刚度，对其进行优化分析，以便实现机构运动与结构性能的同步仿真与优化，通过分析结果直接指导设计，解决设计成本及周期长的问题。

技术领域

本发明涉及多连杆铰接技术领域，具体而言，涉及一种多连杆铰接刚度优化方法及系统。

背景技术

目前，由于布置空间等问题，部分机舱盖、行李箱盖采用多连杆铰链。与单轴铰链或弯臂铰链相比，多连杆铰链有以下特点：

1、存在多个转动轴，运动形式更复杂；

2、结构稳定性较弱。

复杂机构的运动会对多连杆铰链的刚度性能产生影响，因此多连杆铰链的仿真与优化是一个需要综合考虑机构运动与弹性体结构的复杂问题，需要在铰链的设计过程中考虑铰链的转动轴位置对刚度性能的影响。

现有设计工程师对多连杆进行优化分析时存在以下问题：一方面，设计工程师只对多连杆铰链的运动轨迹等进行校核，在布置多连杆的转动轴时不会考虑其对刚度的影响；另一方面，传统仿真分析只将铰链作为弹性体考虑，不会考察铰链的运动情况。因此，多连杆铰链的结构性能与机构运动的设计与分析处于分离的状态，设计工程师与仿真工程师需要反复交流与讨论，不断试错，故多连杆铰接设计的成本高，设计周期长，影响相关设备的设计。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种多连杆铰接刚度优化方法及系统，旨在解决现有多连杆铰接设计成本高周期长的问题。

一方面，本发明提出了一种多连杆铰接刚度优化方法，该方法包括：建模步骤，根据对多连杆铰链预设的刚度要求，采用一维单元建立多连杆铰链刚度的优化模型；约束步骤，根据所述多连杆铰链的运动，确定所述优化模型的约束条件并对其施加所述约束条件；分析步骤，通过对约束后的所述优化模型进行优化分析，确认所述优化模型最大的模拟刚度值及在所述模拟刚度值最大时所述优化模型中各模拟连杆转轴位置的模拟变化量。

进一步地，上述多连杆铰接刚度优化方法，在所述约束步骤中采用自由尺寸优化的方式进行约束条件的施加。

进一步地，上述多连杆铰接刚度优化方法，所述约束步骤包括：确认目标子步骤，通过对所述多连杆铰链进行刚度分析，确认所述优化模型的模拟刚度值为优化分析的目标函数并对其进行定义；确认变量子步骤，通过对所述多连杆铰链进行运动分析，确定各所述模拟连杆转轴位置的变化量为优化分析的设计变量并对其进行建立；施加约束子步骤，根据对所述多连杆铰链进行的运动分析，确定各所述模拟连杆转轴位置的变化方向及其沿该方向运动的最大范围为优化设计的设计约束并对所述优化模型施加所述设计约束。

进一步地，上述多连杆铰接刚度优化方法，所述分析步骤包括：优化子步骤，通过对约束后的所述优化模型进行优化分析，实时记录所述优化模型运动过程中所述优化模型的实时模拟刚度值；确认子步骤，根据所述实时模拟刚度值确认所述优化模型最大的模拟刚度值及在所述模拟刚度值最大时所述优化模型中各模拟连杆转轴位置的模拟变化量。

进一步地，上述多连杆铰接刚度优化方法，在所述优化子步骤中，通过等值线和颜色渐变的方式记录所述优化模型运动过程中的实时模拟刚度值；和/或，通过图形曲线形式记录所述优化模型运动过程中的实时模拟刚度值。