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基于杆组理论的Ⅲ级机构运动分析与仿真

田松  
【摘要】: 机构的分析与综合是研究复杂机械的基础。采用杆组法对机构进行研究,既可以将机构的运动分解细化,又有利于运动模块的程序设计。同时,将各种杆组按不同的方式综合,还可以得到形式多元、运动多样的机构,有利于机构的创新性设计。 随着计算机技术的飞跃发展,机构的计算机辅助设计与仿真得到了越来越广泛的研究和探讨。但基于杆组理论的机构分析软件多局限在Ⅱ级杆组的基础上,Ⅲ级杆组或更高级别的杆组很少涉及。同时,多数软件的自动化程度不高,交互能力和通用性不强。 针对这种现状,在借鉴国内外研究成果的基础上,本文对Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组的构成及运动作了深入的研究,同时利用Visual C++作为编程平台,在Windows环境下设计了一套Ⅲ级机构运动分析与仿真软件。这套软件可以任意搭建、修改和分析Ⅲ级机构,对机构的研究和创新具有一定的推动作用。 本文的主要内容和研究成果包括: (1)研究了Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组的组成机理,并将这两类杆组进一步细化为八种构件模型。提出了这八种构件模型的组成形式和命名规则,同时用矢量法和约束法建立了两种运动模型。 (2)探讨了Ⅲ级杆组的类型,并最终确定了16种可行的Ⅲ级杆组计算模型,同时也提出了相应的命名规则。 (3)在对构件运动分析的基础上,讨论了五种Ⅱ级杆组和三种Ⅲ级杆组的运动模型,提出了用构件分析法来研究杆组运动的理念,对研究更高级别的杆组具有一定的借鉴作用。 (4)设计了一套基于Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组的Ⅲ级机构运动分析与仿真软件,提出了三层类结构的软件设计思想,建立了各类的相应模块,阐述了软件的主要功能、关键算法及界面设计,探讨了软件设计中需要注意的问题及细节,并给出了解决方案。


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