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平面受控低副五杆机构虚拟设计系统的研究

作　者: 刘怀广
导　师: 孔建益
学　校: 武汉科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 受控五杆机构运动分析轨迹综合遗传算法虚拟设计动态仿真
分类号: TH112.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 91次
引　用: 1次
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内容摘要

随着计算机技术和控制技术的发展，当代机构学从原来简单的单自由度领域过渡到了复杂的多自由度领域。受控五杆机构作为最简单的多自由度机构，逐渐成为机构学领域研究的热点。本文从平面受控五杆机构的构成开始，探讨了五杆机构13种基本型的运动规律，并以此为基础，利用Visual C++语言在可视化方面的技术优势，结合OpenGL平台，开发了一套可视化的五杆机构虚拟设计系统。介绍了五杆机构基本型类Ⅱ级杆组的构成法则，并建立了每种类Ⅱ级杆组的运动模型，在此基础上介绍了五杆机构的运动分析方法。“二步综合”法在五杆机构RRRPR轨迹综合中的成功运用，为它在其他基本型中的应用奠定了基础。由于OpenGL的独立性、开放性和跨平台性，使其成为开发三维虚拟系统的有利工具。通过对五杆机构结构的研究，建立了五种三维构件模型，从而实现了五杆机构的参数化。OpcnGL交互技术的研究，解决了OpenGL中鼠标交互性差的问题，为增强系统的可操作性打下了基础。利用VC++与OpenGL联合编程开发的系统实现了五杆机构的运动分析和轨迹综合两大功能。通过五杆机构的参数设置和轨迹点的交互性选择，可以实现机构的动态仿真以及仿真曲线的实时分析，包括位移、速度、加速度以及相关信息的输出，综合度较高。遗传算法的引入，解决了五杆机构轨迹综合的多峰值问题，最后的结果校验实现了运动分析和轨迹综合的统一。此虚拟设计系统界面美观、结构紧凑，交互性强，实用价值高，为受控五杆机构的运动分析和精确实现给定轨迹提供了实验条件，也为下一步的动力学分析、补偿运动的优化提供了依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 受控五杆机构的研究现状与发展趋势  7-9
    1.1.1 引言  7-8
    1.1.2 受控机构的研究现状  8-9
  1.2 虚拟设计及动态仿真  9-11
    1.2.1 虚拟设计简介  9-10
    1.2.2 计算机仿真技术  10-11
  1.3 本课题的研究内容及意义  11-13
    1.3.1 本文研究的内容  11-12
    1.3.2 本文研究的意义  12-13
第二章受控五杆机构的基本类型  13-20
  2.1 引言  13
  2.2 移动副的规则  13
  2.3 五杆机构的运动链及变换  13-15
    2.3.1 五杆运动链  13-14
    2.3.2 运动链的变异体  14-15
  2.4 平面低副五杆机构的基本型  15-19
    2.4.1 五杆机构与II级杆组  15-17
    2.4.2 两个类II级杆组构成  17-19
  2.5 本章小节  19-20
第三章受控五杆机构运动分析及轨迹综合  20-42
  3.1 引言  20
  3.2 受控五杆机构的运动分析  20-31
    3.2.1 附加杆的运动分析  20-21
    3.2.2 ××R型类II级杆组的运动分析  21-25
    3.2.3 ××P型类II级杆组的运动分析  25-28
    3.2.4 五杆机构基本型的运动分析  28-31
  3.3 受控五杆机构的轨迹综合  31-40
    3.3.1 五杆机构优化模型  32-36
    3.3.2 约束条件的确定  36
    3.3.3 遗传算法在轨迹综合中的应用  36-39
    3.3.4 轨迹综合算例  39-40
  3.4 本章小节  40-42
第四章基于OpenGL虚拟设计平台的研究  42-58
  4.1 引言  42
  4.2 OpenGL技术与三维模型  42-47
    4.2.1 OpenGL概述  42-43
    4.2.2 Windows下的OpenGL实现  43-47
    4.2.3 需要注意的问题  47
  4.3 五杆机构的三维建模  47-56
    4.3.1 三维构件的生成  47-50
    4.3.2 缩放比例的设定  50-52
    4.3.3 附加杆的动态添加  52-53
    4.3.4 视图的交互式变换  53-55
    4.3.5 模型的反走样  55-56
  4.4 本章小结  56-58
第五章软件系统的开发  58-75
  5.1 引言  58
  5.2 开发平台的选择  58
  5.3 系统的设计原则  58-59
  5.4 软件的功能和及其相关类  59-61
    5.4.1 功能模块及实现  59-60
    5.4.2 类的设计  60-61
  5.5 软件的框架及界面设计  61-71
    5.5.1 软件的操作流程  61-62
    5.5.2 运动分析界面设计  62-67
    5.5.3 轨迹综合界面的设计  67-71
  5.6 关键技术的实现  71-74
    5.6.1 原动件的协调  71-72
    5.6.2 轨迹的动态绘制  72-73
    5.6.3 机构止点的判断  73-74
  5.7 本章小结  74-75
第六章结论与展望  75-77
  6.1 总结  75
  6.2 展望  75-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间从事的研究工作及发表的论文  80-81
致谢  81

平面受控低副五杆机构虚拟设计系统的研究

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