平面连杆机构通用分析程序的研究与开发

论文摘要

平面连杆机构的分析是研究复杂机械的基础。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,通用的界面化输入的连杆机构分析软件也已经出现。但现在国内的机构分析通用软件研究多局限在Ⅱ级机构的基础上,并且大多仅针对运动分析进行,对Ⅲ级机构或更高级别机构的运动分析以及对机构进行动力学分析的通用软件研究涉及较少。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级杆组的构成及相关分析作了深入的研究,同时利用Visual C++作为编程平台,在Windows环境下设计了一套平面连杆机构通用分析软件。这套软件可以对Ⅱ、Ⅲ级机构进行运动分析和动态静力分析,并且能够对主动件为转动件的单自由度Ⅱ级机构进行真实运动规律分析。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,分别研究了Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组的构型形式,并最终确定了16种可行的Ⅲ级杆组计算模型,同时也对相应的命名规则作了说明。（2）将Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组进一步归纳为多种可用于通用程序编程的由构件和构件组组成的基本单元,并建立了基本单元运动分析程序模块。在此基础上讨论了对Ⅱ、Ⅲ级机构进行运动分析和动态静力分析的方法和过程。（3）讨论了利用基本单元运动分析程序代码编制通用程序求解机器运动方程式的方法。这种方法不仅可求解机器在已知外力作用下的真实运动,而且可以计算飞轮的转动惯量和确定原动机的功率,计算结果比传统方法更为精确。（4）设计了一套机构分析的通用软件,适用于各种不同机构的运动分析和机械动力学分析。阐述了软件的构成、主要功能及界面设计,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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 平面连杆机构的简介
• 1.2 平面连杆机构分析简介及国内外现状
• 1.2.1 平面连杆机构分析的内容
• 1.2.2 平面连杆机构分析的方法
• 1.2.3 平面连杆机构分析的国内外现状
• 1.3 课题的提出
• 1.4 本文内容和意义
• 第二章 杆组的基本原理与组成
• 2.1 杆组的基本原理
• 2.2 Ⅱ级杆组的结构组成
• 2.3 Ⅲ级杆组的结构组成
• 第三章 连杆机构的运动分析
• 3.1 Ⅱ级机构运动分析的基本单元
• 3.1.1 角运动已知的构件
• 3.1.2 可变长二杆组
• 3.1.3 两点运动为已知的构件
• 3.1.4 三点共线导杆
• 3.1.5 输入导杆
• 3.1.6 摆动导杆
• 3.1.7 偏置导杆
• 3.1.8 PRP 型双滑块杆组
• 3.1.9 RPP 型双滑块杆组
• 3.2 Ⅲ级杆组运动分析
• 3.2.1 RR-RR-RR 杆组的运动分析
• 3.2.2 RR-PR-RP 杆组的运动分析
• 第四章 连杆机构的动力学分析
• 4.1 连杆机构的动态静力分析
• 4.2 连杆机构的真实运动求解
• 4.3 飞轮转动惯量的确定
• 第五章 通用分析软件的开发
• 5.1 开发平台的选择
• 5.2 面向对象的程序设计
• 5.3 通用分析软件的结构
• 5.4 软件主要功能的实现方法及流程
• 5.4.1 点排序问题
• 5.4.2 基本单元调用顺序的确定
• 5.4.3 分析结果的模拟仿真
• 5.4.4 动态静力分析
• 5.4.5 飞轮转动惯量的确定
• 第六章 通用分析软件简介及实例分析
• 6.1 通用分析软件简介
• 6.2 实例分析
• 6.2.1 运动分析及动态静力分析
• 6.2.2 真实运动规律分析（飞轮转动惯量的确定）
• 结论
• 一结论
• 二展望
• 参考文献
• 致谢