论文题目: 虚拟样机中运动副约束识别技术及其在性能分析中的应用研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 张宁宁
导师: 谭建荣
关键词: 虚拟现实,虚拟样机,多刚体系统,层次递归,自动识别,运动约束,运动单元,机构运动简图,运动学分析,关联矩阵,动力学分析,约束库
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文提出了虚拟样机中层次递归的运动约束自动识别方法,对虚拟样机分析中运动单元表达、运动约束表达,多刚体运动的速度加速度分析和力学的求解进行研究。研究成果已在多个实际产品的开发中得到应用。 第一章综述了虚拟现实技术及虚拟样机技术研究及应用的现状,分析了虚拟样机的关键技术和支撑环境,论述了虚拟样机技术中建模、自动识别、求解的研究背景与研究内容。 第二章提出了整个机构在虚拟样机分析中的过程研究。阐述了机构在虚拟样机分析中的模型表达方式,描述装配约束的建立的过程及存储方法,运动约束的建立过程及其存储方法。运动自由度归约,在此基础之上进行运动学与动力学分析。 第三章提出了虚拟样机中层次递归的运动约束自动识别方法。在装配语义识别的基础上,提出了基于联接件的运动单元自动识别方法。通过人机交互和运动单元的层次递归,简单地实现运动约束的建立和自动识别,以运动骨架的方式对系统进行显示,提高了多刚体系统物理模型关系识别的速度和准确性。 第四章针对三维的机构简图无法在机械分析系统中自动显示的问题进行研究。提出了运动副约束识别结果的表示方法——基于图元的机构运动简图的绘制方法。 第五章论述了机构运动求解和力学求解的改进方法。首先采用杆组分析方法,如采用运动链的关联矩阵的矩阵拆分方法进行分析,再调用基本杆组子函数进行求解,提高运动求解的实时性。采用对机构求解方法进行求解,最后讨论对系统求解方法的改进,提高动力学求解的精确性和实时性。 第六章是自动识别与求解方法的实例应用。运动约束自动识别方法嵌入在VIRDAS系统的基础进行综合实现,运动学求解方法在VIRDAS运动学模块上实现,动力学求解方法在VIRDAS动力学模块上实现。运动约束自动识别方法在汽车发动机曲柄活塞、汽车转向系统、汽车驱动桥、及汽车差速器的实例中进行综合应用。运动学求解方法和动力学求解方法在鄂式破碎机和曲柄滑块机构上得到应用。 第七章总结了全文的主要研究工作进行总结,提出今后的展望。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 虚拟样机技术
1.2.1 虚拟样机系统的体系结构
1.2.2 虚拟样机的支撑环境
1.3 虚拟样机技术现状与发展趋势
1.4 课题研究背景与内容
1.4.1 课题研究背景
1.4.2 课题研究内容
第二章 机构在虚拟样机分析中的过程研究
2.1 引言
2.2 虚拟样机中的装配约束与运动约束的表达
2.2.1 层次装配关系的表达
2.2.2 面向单元的装配约束关系的表达
2.2.3 面向层次单元的运动约束的表达
2.3 运动自由度分析方法
2.3.1 约束的自由度分析
2.4 连杆的虚拟样机动力学求解模块
2.4.1 速度加速度求解模块
2.4.2 力学求解模块
2.5 小结
第三章 层次递归的运动副约束识别技术
3.1 引言
3.2 基于联接件的运动单元自动识别方法
3.2.1 基于螺纹联接件的运动单元自动识别
3.2.2 基于销联接的运动单元自动识别
3.2.3 基于键、花键与成型的运动单元自动识别
3.3 面向层次单元的运动副约束自动识别方法
3.3.1 运动副约束的基本类型
3.3.2 运动副约束自动识别方法
3.4 运动副约束显示方法
3.5 小结
第四章 基于图元的机构运动简图绘制方法
4.1 引言
4.2 基本图元类的数据结构设计
4.2.1 基本图元的选择
4.2.2 基本图元类的特性数据设计
4.3 图元三维可视化绘制
4.3.1 图元库的建立
4.3.2 基于运动骨架的机构三维运动简图的绘制
4.4 小结
第五章 虚拟样机中基本平面杆组的动力学求解实现
5.1 引言
5.2 杆组拆分预处理
5.2.1 平面杆组拆分原理
5.2.2 平面机构基本杆组及单杆的识别方法
5.2.3 确定平面连杆机构运动路线的方法
5.2.4 平面机构运动学分析的流程
5.3 动力学求解实现数学模型方法
5.3.1 动力学求解实现计算流程
5.3.2 求解微分-代数方程的方法
5.3.3 杆组动力学建模求解改进方法
5.4 小结
第六章 实例应用
6.1 运动约束自动识别方法的应用实例
6.1.1 汽车驱动桥运动约束自动识别技术
6.1.2 汽车发动机曲柄活塞运动约束自动识别
6.1.3 Mini Baja汽车转向系统的运动约束自动识别
6.1.4 Mini Baja汽车差速器的运动约束自动识别
6.1.5 其它联接件的运动单元自动识别
6.2 运动学与动力学求解实例
6.2.1 全回转副在鄂式破碎机上的运动学动力学分析
6.2.2 含移动副的曲柄滑块运动学动力学分析
第七章 总结和展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
致谢
发布时间: 2005-10-08
参考文献
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