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基于树结构的机构建模与运动学分析

作　者: 庞果
导　师: 罗贤海
学　校: 景德镇陶瓷学院
专　业: 机械设计及理论
关键词: 机构树结构表示机构交互式建模运动学分析软件开发
分类号: TH112
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要

机构的组成原理及其表示是机构设计的前提,机构设计过程首先是根据机构的组成原理进行构型设计,进而对确定的机构构型进行机构运动学和动力学的工作性能分析,根据性能分析结果满足性能指标的情况决定是否进一步修改机构构型及其机构尺度参数。目前机构的计算机辅助建模与分析主要是建立在机构图论表示的基础上进行的,机构运动学和动力学分析需要进行复杂的机构运动路线识别和机构组成的识别,因此研究新的机构构型表示方法克服机构图论表示的缺陷,在计算机辅助机构设计与分析中具有理论和实际意义。本文以平面机构中的连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、槽轮机构、棘轮机构作为树结构的节点集合,依据递归方法将平面机构表达为树结构,建立了对树结构及节点的操作运算方法从而生成确定的平面机构,该方法能方便修改机构构型及其尺度参数,进一步将树进行封装为一个广义节点,可灵活构建复杂的机构模型。在机构的树结构表示的基础上,将机构运动学分析程序作树节点函数,利用机构树的遍历算法建立了机构运动学的有序函数集合,通过对函数集合的顺序调用实现了机构运动学自动分析。利用面向对象技术,开发了基于树结构的平面机构建模与分析软件。软件能根据机构的树结构表示实现对机构的快速交互式建模与运动学自动分析,并进行机构分析结果显示及动画仿真。机构的交互式建模与运动学分析的实例表明本文方法的有效性和便捷性,为机构的计算机辅助设计与运动学分析提供了一种新的工具。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 引言  7-11
  1.1 课题研究的背景及意义  7-8
  1.2 课题研究的国内外现状  8-9
    1.2.1 机构分析理论方法的研究现状  8
    1.2.2 机构建模与分析软件的发展现状  8-9
  1.3 课题研究的内容、特点与方法  9-11
2 基于树结构的机构建模方法  11-27
  2.1 机构的树结构表示方法  11-20
    2.1.1 树形结构的基本概念  11-15
    2.1.2 机构的杆组组成原理  15
    2.1.3 机构的树结构表示  15-20
  2.2 机构的建模方法与实例  20-26
    2.2.1 建模方法的比较  20
    2.2.2 机构的树结构建模和简图建模方法  20-24
    2.2.3 机构的建模实例  24-26
  2.3 本章小结  26-27
3 基于树结构的机构运动学分析原理  27-42
  3.1 机构的运动学分析原理  27-40
    3.1.1 连杆机构运动学分析  27-38
    3.1.2 组合机构运动学分析  38-40
  3.2 机构树的后序遍历及其运动分析算法  40-41
  3.3 本章小结  41-42
4 基于树结构的平面机构建模与分析软件设计  42-53
  4.1 软件系统的构成和总体功能  42-43
  4.2 软件的数据结构描述  43-46
  4.3 软件的模块设计  46-47
  4.4 软件界面设计  47-52
    4.4.1 软件主界面设计  47-49
    4.4.2 软件辅助界面设计  49-52
  4.5 本章小结  52-53
5 机构建模与分析实例  53-63
  5.1 连杆机构建模与分析实例  53-58
    5.1.1 II级杆组建模与分析实例  53-54
    5.1.2 III级杆组建模与分析实例  54-56
    5.1.3 IV级杆组建模与分析实例  56-58
  5.2 组合机构建模与分析实例  58-62
    5.2.1 齿轮机构建模与分析实例  58-59
    5.2.2 凸轮机构建模与分析实例  59-61
    5.2.3 槽轮机构建模与分析实例  61-62
  5.3 本章小结  62-63
6 结论与展望  63-65
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-71
附录研究生期间公开发表论文  71

基于树结构的机构建模与运动学分析

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