机构创新设计论文：连杆机构创新设计的建模与仿真

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1、2010年工程图学学报2010第5期JOURNALOFENGINEERINGGRAPHICSNo.5连杆机构创新设计的建模与仿真1211池建斌，李卫民，冯桂珍，王晨（1.石家庄铁道学院机械工程分院，河北石家庄050043；2.唐山职业技术学院机电工程系，河北唐山063004）摘要：在对比机构运动学分析常用的方法后，以基于杆组的机构组建理论对连杆机构中Ⅰ级杆组、Ⅱ级杆组和III级杆组进行运动学数学模型的建模。在此基础上提出并实现了一种连杆机构虚拟创新设计系统，包括连杆机构运动方案创新设计、运动可行性判断、干涉检测分析、机构运动方案到三维实体运动仿真模型的自动映射、实时显示等功能。关键

2、词：计算机应用；虚拟设计；机构运动仿真；连杆机构中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1003-0158(2010)05-0089-07ModelingandSimulationofInnovationDesignofLinkageMechanism1211CHIJian-bin,LIWei-min,FENGGui-zhen,WANGChen(1.SchoolofMechanicalEngineering,ShijianzhuangRailwayInstitute,ShijianzhuangHebei050043,China;2.DepartmentofMechanical

3、andElectronicEngineering;TangshanVocationalTechnicalCollege,TangshanHebei063004;China)Abstract:Acomparisonwiththecommonmethodsofmechanismkinematicsanalysisisconducted,andthenamathematicmodeloftheI-bargroup,II-bargroupandIII-bargroupinthelinkagemachanismisbuiltupbasedonthebargroupconstructionth

4、eory,onthebasisofwhichavirtualinnovationdesignsystemoflinkagemechanismisputforwardandimplemented,includingtheinnovationdesignoflinkagemechanismmotion,thejudgmentofmotionfeasibility,interferencedetectinganalysis,theautomationmappingfromthemechanismmovementprogramtothe3Dsolidkinematicssimulation

5、andtherealtimedisplayandsoon.Keywords:computerapplication;virtualdesign;mechanismkinematicssimulation;linkagemechanism容：位置分析、速度分析和加速度分析，其基础1连杆机构运动学计算机辅助分析是理论力学中的运动学，它的研究历史较早，经的常用方法过几代学者们的努力，现已形成了较为成熟的连杆机构分析的理论与方法。连杆机构的运动学分析包括三个方面的内到目前为止，计算机辅助机构运动学分析的收稿日期：2009-01-19作者简介：池建斌（1958-），男，河北赞皇人，教授，主要

6、研究方向为机械CAD，计算机图形学，虚拟现实技术应用等。·90·工程图学学报2010年方法可分为四类：矢量三角形法、约束法、基本（4）数值法杆组法和数值法。对于得不出显函数关系的高级机构，往往出（1）矢量三角形法现非线性方程组，需要引用数值解法，应用逼近该方法由MAChase创建，牧野洋对此法做理论进行迭代求解，该方法的奠基人有齐诺维也[1]了一些改进，所以又称为挚斯-牧野洋法。所用夫，Newton-Raphson等，文献[2]中介绍了这种的理论也是矢量三角形法。一个平面机构的机构方法。文献[16]的作者将数值法与解析法结合起简图的图形总可以划分为若干个三角形，基于这来对平面连杆机

7、构进行分析，给出了用复合法进种思想，将平面机构的位置分析问题归纳为求解行连杆机构分析的新方法。一系列三角形问题，并采用复数矢量方法来描述上述四种方法各有特点，分别被应用于不同三角形，该方法适用于平面连杆机构的运动及动的场合。其中，阿苏尔杆组法是根据机构的特点力分析。将机构划分成不同级别的杆组，如II级组、III（2）基本杆组法级组等。级别越高求解和分析的难度越大，通常该方法以机构中不可再分的自由度为零的II级组可以通过解析方法求解，而其他的高级组运动链作为机构的基本单