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基于MATLAB和VRML的凸轮机构虚拟设计研究与实现

周智峰  
【摘要】:虚拟设计是近年来发展起来的一个新的研究领域,它综合运用了现代多种高新技术,对传统设计方法具有革命性的影响,目前是科技界、企业界广泛关注和研究的热点;凸轮机构是重要的传动机构,广泛应用于各种机械设备;凸轮机构的设计和制造一直是机构学的研究热点。本文通过对MATLAB软件、虚拟现实建模语言(VRML)、虚拟设计系统和凸轮机构进行深入研究,提出了将MATLAB与VRML相结合来实现凸轮机构虚拟设计的思想,建立了凸轮机构的虚拟设计系统框架,实现了凸轮机构的参数化空间建模、三维图形实时显示和虚拟动态仿真。 论文从原理、方法和步骤等方面详细阐述了各类凸轮的虚拟设计实现过程,从软件的整体设计和各组成模块设计等方面说明了软件的实现方法,建立了基于MATLAB和VRML的凸轮机构虚拟设计系统框架,并采用MATLAB软件的M语言编程建立了该系统设计的程序流程,阐述了不同凸轮机构VRML文件的生成原理,规划了各凸轮机构的虚拟场景文件结构,建立了凸轮机构的Simulink运动仿真模型,提出了一种通过实时创建VRML文件来实现凸轮机构虚拟原型的虚拟场景实现方法,实现了凸轮机构的参数化造型、三维图形的实时显示和交互控制、性能分析及辅助优化分析、运动仿真等功能。论文还通过运行实例对软件的使用和操作进行了介绍和说明,最后对本课题的研究进行了总结和展望。 凸轮机构虚拟设计系统的实现,使得用户能够快速地对各种常用的凸轮机构进行设计和虚拟仿真,同时也证明了本文所提出的基于MATLAB和VRML进行虚拟设计系统开发的基本思想是可行的,它能充分利用MATLAB软件和VRML技术已有的优点,吸取各自的长处,对缩短软件开发周期,提高软件性能具有重要意义。 本文的研究,将为深入研究基于MATLAB和VRML的虚拟设计系统的开发奠定初步基础,为丰富和推动我国虚拟设计的发展起到一定的促进作用。


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