王会[1]2004年在《平面连杆机构的计算机辅助设计系统研究与实现》文中研究表明平面连杆机构全部采用低副连接,因而结构简单易于制造,结实耐用,不易磨损,适于高速重载;运动低副具有良好的匣形结构,无需保养,适于极度污染或腐蚀而易出现问题的机器中;连杆机构能够实现多种多样复杂的运动规律,而且结构的复杂性不一定随所需完成的运动规律性的复杂程度而增加;连杆机构还具有一个独特的优点,就是可调性,即通过改变机构中各杆件长度,从而方便地改变了原机构的运动规律和性能。 连杆机构由于结构上的特点在各种机械行业中被广泛的采用。通过对连杆机构的设计,可以实现不同的运动规律,满足预定的位置要求和满足预定的轨迹要求。 平面连杆机构的计算机辅助设计是一个比较复杂和困难的问题,对连杆机构进行运动分析是研究现有机构和设计新机构的必不可少的重要手段。从机构的几何运动关系出发,建立机构运动的数学模型,所编制的计算程序可以对平面连杆机构的运动进行全面分析,可以计算出精确的计算结果并保存在相应的文件中,并能够在屏幕上输出运动分析的主要图形信息—点的位移图、速度图、加速度线图,点的位移误差图、速度误差图、加速度误差图。并能对机构的运动进行动态模拟,使运动分析更加形象直观,也更加全面。 平面连杆机构的计算机辅助设计,目前还没有完美的设计体系,一是由于机构选型方面尚无系统的理论和方法;二是尺寸综合方面还没有统一的方法,并且设计过程也较为烦琐,往往需要进行大量的数值计算,这些对于一个经验不足的设计者来说,要想保证设计质量是比较困难的。平面连杆机构的计算机辅助设计的发展正向着实用、简明精确和人工智能化的方向即平面连杆机构专家系统发展,我所研究的是就是其中的一部分工作。 本课题就是把平面连杆机构的设计和利用杆组法进行机构的运动分析及考虑几何误差的误差分析、机构的动态模拟显示相互集成起来;利用平面连杆机构的设计原理及利用杆组法理论进行运动分析和误差分析的参数化设计,借助于软件Visual Basic6.0进行可视化编程,实现连杆机构运动的分析与模拟及其计算机辅助设计。既解决了计算量大,求解困难的问题。又可通过参数的无量纲化,绘制重要点位移、速度、加速度曲线及对其进行分析比较。并可给出各已知参数的误差,分析机构的运动误差,判断机构
王冬梅[2]2006年在《基于知识的计算机辅助机构设计支持技术研究》文中研究表明现代机构设计包括功能原理设计、方案设计、尺寸综合、运动、动力学分析及评价决策等阶段，具有复杂性、不确定性、创造性、高精度性、综合性、跨学科性等特点，这个过程是个基于经验的设计过程，现有的计算机辅助机构设计一般局限于机构的尺寸综合阶段，仅能满足机构的计算、绘图、叁维建模等方面的工作，并且设计精度有待于提高，设计者还需要具备大量的、全面的经验和创新设计方法。如何运用现代设计方法，面向机构整个设计过程，将设计经验、知识形式化、数字化并以显示的方式保存下来并且采用符合设计思维的知识模型和知识处理技术以延伸、启发和提高设计者的设计能力，进行计算机辅助机构设计，是现代机构设计研究的重要内容。本文针对现代机构设计技术研究存在的问题，将现代设计方法融入机构设计过程进行计算机辅助机构设计技术研究，重点研究了机构知识资源的分类、描述、知识资源库的构建、层次结构、应用技术以及功能原理求解、方案设计求解及尺寸综合求解的关键技术，开发了基于知识的计算机辅助机构设计支持系统，本文的研究成果和特色如下：(1)分析了基于知识的计算机辅助机构设计支持系统的功能需求，提出了由知识资源应用分系统、知识管理分系统、机构设计过程分系统、设计过程管理分系统、信息交换分系统所组成的计算机辅助机构设计支持系统的软件功能模型，建立了面向机构设计过程的智能化设计平台。(2)对机构知识按照设计过程、精确性、表现形式、描述方式进行多维度的分类，提出了多维机构知识分类模型，并分析了机构设计知识的特点，提出了基于知识元的设计知识统一描述方法和面向机构设计过程的知识资源库的构成方案，并研究了基于MOP和TOPS方式的实例库组织方式及基于多层次的抽象实例库组织模型的实例聚类算法、规则库的组织形式和形式化描述、模型库组成和存储的层次结构，建立了知识资源库的管理模型，探讨了知识资源的应用技术。(3)提出了在功能原理设计阶段用自然语言描述法进行功能描述的方法，在知识推理阶段用基于功能基的功能信息模型精确描述功能的方法，并且建立了功能及行为信息模型，综合了几种功能原理设计方法，提出了以功能-行为-结构方式为主，功能-工艺动作过程-动作-执行机构为辅的功能原理求解方式。此外，建立了功能抽象和功能分解的求解过程模型，建立了功能分析工具库以支持功能原理设计，并对机构输入、输出运动约束、及运动特性进行了编码。(4)机构选型和构型是机构方案设计的两个阶段，机构选型设计大都依赖于设计实例和基本机构类型，因此本文研究了基于实例的推理技术原理，提出了叁级检索选型流程的方法。研究了基本机构功能载体库的信息模型和实例的信息模型建立方法，探讨了实例的推理步骤、冲突消解策略及基于归纳法和最邻近法的实例检索机制，研究了基于选型方案设计的重用层次、设计需求语义元符号串表达、设计方案的树形结构及符号化表达、方案结构树重建等重构技术。(5)机构的参数化设计是方案设计确定了基本型式后，对于结构型式相对固定的机构进行精确、具体的参数设计，本文分析了传统的参数化设计的不足及知识融合的参数化设计技术的特点，研究了基于知识融合参数化技术进行机构参数设计的关键技术：知识约束模型的建立方法，并应用于滑动螺旋机构进行了软件的开发。(6)平面连杆机构的尺度综合问题可归结为满足给定轨迹要求与满足给定位置或运动规律的要求，目前计算机辅助连杆尺寸综合的关键问题是优化算法的确定，本文分析了平面连杆机构的特点和几种优化算法的特点，提出了运用遗传算法进行优化综合的求解策略，并以可调五杆机构轨迹综合问题为例，建立了优化模型，运用遗传算法进行尺寸优化综合，最后给出了优化综合实例。
石全伟[3]2007年在《平面机构的计算机辅助分析与仿真》文中提出平面连杆机构与凸轮连杆机构都是应用十分广泛的机构，对它们的分析及设计一直是机构学研究的一个重要课题。传统的机构分析方法主要是图解法，其特点是求解简单、直观，但是精度较低。随着计算机的出现及其性能的飞速提高，利用计算机进行机构的分析与设计已成为一种重要的手段，机构的计算机辅助分析与仿真系统的开发也就成为了一项重要工作。本文从研究机构的基本组成出发，探讨了平面连杆机构的组成原理，并对两种特殊的单杆和RRR、RRP、RPR型Ⅱ级杆组进行了运动学分析，详细介绍了凸轮机构的从动件运动规律，推导了各类平面凸轮(移动滚子、移动平底、摆动滚子)廓线的方程式，并应用matlab编程绘制了其理论廓线和实际廓线；然后阐述了图的一些基本知识，以及机构在计算机中的表示方法，指出了机构简图与图之间的关系，并实现了平面连杆机构和凸轮连杆机构拓扑图的计算机描述；在此基础上，着重阐述了如何建立结点基本信息矩阵、约束关系矩阵以及凸轮及其从动件的相关参数矩阵，从而构造出平面连杆机构和凸轮连杆机构的数学模型，把机构问题转化成了数学问题；通过对此数学模型进行分析，分离出可独立求解的机构模型，并用相应的机构分析方法对它进行求解，建立了平面连杆机构和凸轮连杆机构的运动学计算机辅助分析与仿真系统；最后通过部分实例对系统进行了演示。对于任一给定的机构，只要输入其已知信息矩阵，系统将自动完成机构的分析计算并可得到其仿真图形和所要求点的运动信息(位移、速度和加速度)。
张静[4]2007年在《平面连杆机构最佳传动角设计与机构运动仿真系统的研究》文中指出平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构,其中尤其以曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构以及由二者组合演绎成的六杆机构最为常见。在平面连杆机构中,传动角的大小标志着机构的传动性能的好坏,传动角γ越大对机构的传动越有利。且在机构的运动过程中,传动角的大小是不断变化着的。无论是平面连杆机构的传统设计还是计算机辅助设计都没有明确体现出对机构传动性能的要求,在实现相同的行程速比系数K、摇杆的摆角? (或冲程H )时,机构的各杆长有多种组合,其中必有一种机构的最小传动角的值是最大的。本文给出一种新的设计方法,通过将连杆杆机构中的各参量,即行程速比系数K、摇杆摆角? (对于曲柄滑块机构是冲程H )、最小传动角的最大值,以及各杆长和偏距e之间进行合理组合,采用逐渐较少约束,分别取优的设计方法,最终建立完整的实现最佳传动角的设计方法。平面连杆机构的计算机辅助设计可实现机构的结构设计、运动分析及动态模拟的集成化、参数化、可视化。本文利用Visual C++6.0开发了一个界面友好、交互功能非常强的机构分析软件。该软件可以直接、准确的实现对连杆机构的最佳传动角及相应机构的设计,并且可对新旧机构同时进行运动分析,得到直观的动画演示。该系统的主要功能如下:1、利用VC++绘制成曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的最佳传动角设计图表。按照给定的已知条件可以直接从图表中选取实现最佳传动参数的组合形式,以提高机械传动性能,节省设计时间。2、使用者根据工作要求,键盘输入设计参数即可完成选择机构型式、确定机构构件尺寸参数,验算机构最小传动角,绘制重要点最小传动角、位移、速度、加速度曲线及对其进行分析比较,同时进行相应的机构动态模拟,以及各参数的屏幕显示。
王会, 伊连云, 孙如军[5]2005年在《平面连杆机构的计算机辅助设计系统研究与实现》文中研究说明文章利用平面连杆机构的设计原理及利用杆组法进行运动分析和误差分析的参数化设计, 借助于软件VB6．0进行可视化编程实现可视化,同时实现运动机构的动态仿真而进行的平面连杆机构 的计算机辅助设计,形象直观,非常实用,给设计人员提供了很大的方便。
侯志利[6]2017年在《基于五杆机构的可重构并联机构设计方法与实验研究》文中认为机构创新决定机械装备产品的创新性。结构可重构、运动柔性可控的可重构并联机构,可快速响应现代机械产品及制造工艺定制化的需求,适应不同工作环境和不同任务的柔性要求,是机构及机器人领域的研究热点。平面并联机构构型简单、易控制、成本低、应用广泛。二自由度平面五杆并联机构是平面并联机构的典型代表,可完成平面内任意轨迹,但缺乏较为完善的可重构结构设计方法。鉴于此,本文研究基于五杆机构的少自由度平面并联机构的可重构结构设计方法,并进行运动分析与实验验证。主要开展以下几方面的研究工作:(1)基于机构的变拓扑结构设计、模块化设计方法及李群理论,提出可重构并联机构的结构创新设计方法。以机构的一类构型作为结构设计主模型,对具有重构特性的运动支链模块进行综合,兼顾结构尺度约束和运动约束间存在的关联关系,构造新运动支链,通过变驱动布局、变参数配置、变运动支链等多种结构变换方式,生成具有拓扑关联关系的新构型族,实现全数据相关的尺寸驱动设计,奠定可重构机构的结构设计理论基础。变驱动布局的结构设计方法,既能有效避开奇异位形,又能扩大机构的工作空间,提高机构的刚度。(2)建立包含运动信息的杆副全信息主构型模型,进行可重构并联机构的结构衍生设计及变驱动布局设计,衍生重构出系列新构型,并分析其不同运动模式的运动特性。以5R机构作为设计主构型,通过多种结构变换方式进行构型重构,建立五杆机构的十叁种基本构型、含5R变胞闭环子链的衍生并联机构的模型。运用李群理论描述了5R变胞构型、3R2P变胞构型、2R3P变胞构型及其混联运动支链的不同运动模式的运动特性。以3-RRR机构作为设计主构型,建立平面叁自由度并联机构八种构型及其衍生新构型模型;基于3-RRR+P混联平台,变换衍生出八种实现不同运动模式的新构型。基于机架同轴心布局,设计一类新型少自由度平面并联机构,用于扩大并联机构的运动空间,为构型对比与优选提供设计方案参考。(3)进行可重构平面并联机构的运动学分析,提出运动轨迹搜索机构可达工作空间的CAD几何分析法。对比分析5R机构的叁种运动学解析方法的求解特性,基于几何法研究5R机构、变驱动布局5R机构的运动轨迹图谱、工作空间等运动特性,并进行运动可控的实验验证;建立平面叁自由并联机构的运动学统一方程,研究其工作空间的运动特性;研究含5R机构的衍生并联机构的运动轨迹输出特性。在运动轨迹研究的基础上,提出运动轨迹搜索机构可达工作空间的CAD几何分析法,简化数值计算过程。(4)基于机械产品叁维CAD平台SolidWorks,开发了两自由度、叁自由度并联机构的构型设计、尺寸综合、运动学特性分析一体化计算机辅助分析系统。以结构尺度、运动约束为主结构设计参数,开发了包含五杆机构的十叁种构型、叁自由度平面并联机构八种构型的计算机辅助设计与分析一体化系统,有助于设计人员可便捷地完成两自由度、叁自由度平面并联机构的结构变型设计、尺寸综合、运动学特性分析,研究并联机构的运动学特性规律,实现新构型的快速设计。(5)利用运动轴卡控制系统,搭建了平面两自由度五杆机构实验平台,开展5R机构的可重构机构运动特性实验及工程应用研究。实验验证了基于运动轨迹正解与逆解控制方法的正确性,通过驱动电机控制的编程及增益调节实现了运动轨迹的可控稳定输出。针对不同规格尺寸纸箱/纸盒定制封装的需求,基于多组可控变驱动布局的5R机构,研制了可控可重构手指式纸箱封装机、可重构蛋挞包装盒包装机,可实现不同规格纸箱、纸盒的封装工艺动作,可降低劳动强度,提高工作效率,拓展了五杆机构构型的工程应用范围。上述研究工作得到了国家自然科学基金项目“多自由度混合驱动型可控机构设计理论与应用研究(51275486)”的资助。通过上述设计方法和实验研究,确立了基于一类主构型模型衍生重构系列新构型的设计方法,变驱动布局的设计方法拓展了并联机构的工作空间。开发可重构并联机构的计算机辅助设计与运动分析系统,有助于提高构型设计效率。结合包装行业的应用需求开展实验研究,为新构型设计及工程应用提供参考。论文的研究工作可完善可重构并联机构的设计理论体系,快速响应产品及制造工艺定制化的需求。
郭蓉[7]2005年在《平面连杆机构计算机辅助设计方法的研究》文中指出平面连杆机构是一种在机械制造的许多部门和仪器制造中得到广泛应用的机构类型。近年来,随着电子计算机的普及应用以及有关设计软件的开发,连杆机构设计方法有较大的发展。本论文主要从叁个方面对平面连杆机构进行计算机辅助设计方法的研究。 1、平面四杆机构计算机辅助分析研究。对铰链四杆机构、导杆机构和曲柄滑块机构,建立一定的模型,应用高等数学方法对其进行严密的推导,在此基础之上对各类机构的各杆位置、速度、加速度进行曲线分析,并以Delphi语言为基础,进行计算机辅助软件开发,为这叁类平面四杆机构的分析计算问题提供了极大的方便,为进一步研究打下基础,并使其能广泛应用于各种领域。 2、平面四杆机构计算机辅助综合研究。研究急回机构综合,刚体导引机构综合,函数生成机构综合,轨迹生成机构的综合性问题。在公式推导过程中,考虑了非线性方程解的可能。在编程过程中,考虑了优化方法及在不同情况下求解的方法。在界面制作过程中,考虑了可观性。 3、机构仿真及实例应用。综合高等数学和机械原理的知识开发出铰链四杆机构、含一个移动副的四杆机构、含两个移动副的四杆机构的仿真。其中介绍了平面四杆机构的基本特性,各结点的曲线方程以及计算机图形学的基本二维图形变换原理,给出了有关的基本变换程序代码,对四杆机构的主要功能及程序设计中的关键问题作了说明,给出应用实例加以说明。
江远[8]2012年在《基于Pro/E的平面连杆机构网络教学系统研究与开发》文中研究说明计算机与网络技术的飞速发展,已经逐步改变了传统面对面的教学方式。基于Internet的网络教学模式,具有交互性好、教学过程不受时空限制的特点,可以实现教学资源的共享,满足人们随时随地学习的需求。平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构,对其进行仿真与分析是《机械原理》教学中的重点和难点。传统教学模式下线条状的机构简图虽然可以进行机构仿真,但所实现的机构仿真不但缺乏叁维真实感,而且分析结果的精度也不高。Pro/E是一款CAD/CAM/CAE高度集成化的叁维软件,它具有强大的叁维建模和分析仿真功能。因此,开发基于Pro/E系统的平面连杆机构网络教学系统具有很强的应用价值和现实意义。本文以平面连杆机构为研究对象,分析目前国内外相关研究现状,在其他研究人员的研究基础之上,研究并开发了基于Pro/E的平面连杆机构网络教学系统。该系统主要实现了在网络环境下利用Pro/E进行平面连杆机构的叁维参数化建模、干涉检查、自动装配和运动仿真等功能,具有方便、交互、形象的特点,最大程度上实现了资源的共享。本文以Pro/E软件为平台,借助Pro/TOOLKIT工具箱和网络技术,围绕Pro/E的远程操作、数据库系统的建立、图形文件的交互以及服务器对机构模型文件的管理等技术进行研究,主要研究内容如下：1、对网络教学系统各功能模块进行需求分析,建立基于B/S模式的叁层网络结构体系；2、研究Web数据库系统的建立和维护,利用Access创建Web数据库,实现机构设计参数和用户信息的有效管理。3、对COM组件和ActiveX组件技术进行研究和分析,解决网络服务器与Pro/E系统之间的数据通讯,实现对Pro/E系统的远程操作；4、对Pro/E二次开发技术进行深入研究,利用Pro/TOOLKIT工具箱开发网络教学系统的各个功能模块,实现自动装配。
江远, 廉哲满[9]2012年在《基于Pro/E的平面连杆机构网络教学系统研究》文中研究说明文中提出了一种基于Pro/E的平面连杆机构网络教学系统构架,该系统具有响应速度快、成本低、安全性好等特点,可以实现教育资源的共享,提高教学质量和效率。
蒋青松[10]2012年在《基于虚拟现实技术的机构认知分析及创新设计平台的建立》文中研究表明进入21世纪,社会的竞争归根结底就是人才的竞争,尤其是创新型人才的竞争。机械原理作为大学机械类本科生所必修的主干专业课程之一,也有着为社会培养创新型人才的责任。随着近年来高校大规模扩招,如何解决资金投入与人才培养之间的矛盾也越来越突出。近年来,尤其是进入21世纪以来计算机技术和信息技术的飞速发展,使得基于计算机技术的虚拟现实技术也得到了质的飞跃,由于虚拟现实技术的沉浸性、构想性、交互性叁大特征,若把虚拟现实技术应用到机械原理创新教学和创新设计中,不仅可以大大减少资金的投入,而且还可以为学生对机构的认知分析和创新设计提供一个平台,激发他们的学习兴趣和创新设计的意识。本文即是研究创建这样一个创新平台,主要可以分为两大部分,一是基于虚拟现实的机构认知分析,二是建立连杆机构创新设计平台。机构认知分析针对机光电液压一体化柔性制造系统中的叁个独立单元,利用Pro/e建立模型并装配模型,通过特定的导入格式,把在Pro/e中装配好的模型导入到3ddsMax中,并根据每个单元中的机构的不同运动原理,分别采用不同的方式进行动画制作。用3dsMax exporter. Exe插件把3dsMax中做的动画以及模型生成可以在Virtools中打开的.nmo格式。在Virtools中为每个单元添加交互行为BB模块和操作按钮(2维帧),同时,添加第一人称摄像机,以达到使用户有身临其境的感觉。制作完成的界面最终发布成Web网页形式。利用本平台,可使学生从不同角度对机构进行认知和分析。连杆机构创新平台则克服了本科生数学等知识的限制,为学生提供一个设计平面连杆机构平台。平台主要包括实现给定的连杆位置和再现运动轨迹两种情况。实现给定的连杆位置,由定长约束方程和定斜率约束方程可知。当给定的连杆的位置数为3时,预先选定一些未知数作为已知,把非线性问题转化为线性问题来解决,当给定的连杆位置数4-5个时,采用数值解法。再现给定运动轨迹,未知数要比实现给定连杆位置的多,所以采用优化的方法求解。C#语言编写创新平台界而,并对在建立平台过程中需要解决的关键问题进行分析解决。
参考文献：
[1]. 平面连杆机构的计算机辅助设计系统研究与实现[D]. 王会. 天津工业大学. 2004
[2]. 基于知识的计算机辅助机构设计支持技术研究[D]. 王冬梅. 四川大学. 2006
[3]. 平面机构的计算机辅助分析与仿真[D]. 石全伟. 天津工业大学. 2007
[4]. 平面连杆机构最佳传动角设计与机构运动仿真系统的研究[D]. 张静. 烟台大学. 2007
[5]. 平面连杆机构的计算机辅助设计系统研究与实现[J]. 王会, 伊连云, 孙如军. 四川理工学院学报(自然科学版). 2005
[6]. 基于五杆机构的可重构并联机构设计方法与实验研究[D]. 侯志利. 中北大学. 2017
[7]. 平面连杆机构计算机辅助设计方法的研究[D]. 郭蓉. 合肥工业大学. 2005
[8]. 基于Pro/E的平面连杆机构网络教学系统研究与开发[D]. 江远. 延边大学. 2012
[9]. 基于Pro/E的平面连杆机构网络教学系统研究[J]. 江远, 廉哲满. 机械工程师. 2012
[10]. 基于虚拟现实技术的机构认知分析及创新设计平台的建立[D]. 蒋青松. 山东大学. 2012
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