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機(jī)械專(zhuān)業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--平面四桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助曲率分析

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機(jī)械專(zhuān)業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--平面四桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助曲率分析

密級(jí) 分類(lèi)號(hào) 編號(hào) 成績(jī) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 外 文 翻 譯 原 文 標(biāo) 題 Of 文 標(biāo) 題 平面四桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助曲率分析 作者所在系別 機(jī)械工程系 作者所在專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí) 作 者 姓 名 作 者 學(xué) 號(hào) 2 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 教授 完 成 時(shí) 間 年 12 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 譯文標(biāo)題 平面四桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助曲率分析 原文標(biāo)題 of 者 u 譯 名 吳宗明 國(guó) 籍 美國(guó) 原 文出處 機(jī)械應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算 平面四桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助曲率分析 摘要 最近提出了一種使用計(jì)算機(jī)輔助分析程序分析平面四桿機(jī)構(gòu)的曲率的方法。平面四桿機(jī)構(gòu)的完整運(yùn)動(dòng)學(xué)曲率分析,依賴(lài)于輸入角度的變化,角速度和角加速度來(lái)執(zhí)行這個(gè)程序。由于運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析是日常工作,動(dòng)畫(huà)仿真是必須的。本文介紹的動(dòng)畫(huà)仿真是以平面四連桿機(jī)構(gòu)的曲率理論為基礎(chǔ)的。 2004 年 司版權(quán)所有。 關(guān)鍵詞 曲率理論 仿真 平面四連桿機(jī)構(gòu) 在傳統(tǒng)意義上說(shuō),該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法有圖解法【】 ,環(huán)閉合方程法【】,矩陣變換法【 】,運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算法【】,等等。 曲率理論麻煩和困難的計(jì)算方法適用于平面幾何,矢量分析,積分計(jì)算等等,并且已經(jīng)被一些有貢獻(xiàn)的人開(kāi)發(fā)出來(lái)了【 5 10】。 1】已經(jīng)用圖解法解決了曲率問(wèn)題, 9】應(yīng)用幾何分析來(lái)尋找相關(guān)的數(shù)量曲率理論,10】推導(dǎo)出了這些曲率變量的矢量分析方法。另一方面, 11】實(shí)現(xiàn)了用動(dòng)畫(huà)程序自動(dòng)處理飛機(jī)的應(yīng)力問(wèn)題。并且, Wu 12】提出了這方面的數(shù)學(xué)模型和完成了模擬合成確切機(jī)制可調(diào)鏈接。 本文開(kāi) 發(fā)的動(dòng)畫(huà)仿真程序,是應(yīng)用曲率理論來(lái)處理平面四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)曲率問(wèn)題。利用該程序,我們可以快速,無(wú)誤地確定平面四連桿機(jī)構(gòu)曲率變量的解決方案。 此外 我們還可以通過(guò)這個(gè)程序觀看平面四桿連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)這一有趣的動(dòng)畫(huà)過(guò)程。 曲率理論從 19世紀(jì) 20世紀(jì)就一步一步的發(fā)展起來(lái),這是運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中一個(gè)很麻煩的程序。至于詳細(xì)內(nèi)容可從 10】的文獻(xiàn)中找到,我們將不在這里重復(fù)。我們將只解釋這一關(guān)鍵的理論,并顯示如何使用此曲率動(dòng)畫(huà)程序來(lái)解決我們的曲率變數(shù)問(wèn)題。 例如,考慮圖 1 中的平面四連桿機(jī)構(gòu),其中有以下參數(shù): 圖 1:該平面四連桿機(jī)構(gòu)及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)向。 現(xiàn)在我們關(guān)注的是瞬時(shí)中心 I ,拐點(diǎn) 圓拐點(diǎn) 布雷斯圓,加速度桿位,返回圓, 等。 首先我們把給定的參數(shù)替換進(jìn)曲率動(dòng)畫(huà)程序,同時(shí)選擇一個(gè)瞬間(這里選擇的是 作為一種輸出圖像,如圖 2所示。我們可以獲得以下信息。 瞬時(shí)中心 I 通過(guò) 5】平面四連桿機(jī)構(gòu)機(jī)制的瞬時(shí)中心肯定位于直線 因此,我們可以推出以下的矢量方程。 我們分解方程( 2)成實(shí)部和虛部得到參數(shù) 2 ,然后,把 2 替代進(jìn)方程( 2)得到: I = ( 3) 其結(jié)果是得 出方程( 3),我們還可以通過(guò) 面四連桿機(jī)構(gòu)機(jī)制的瞬時(shí)中心是直線 直線 交點(diǎn)。 拐點(diǎn) 拐點(diǎn)是正常加速度為零的一點(diǎn),即 0因此可得下面的數(shù)據(jù): )(7 0 9 1 ,0 3 1 9 ( 4) 圖 3 圖解瞬時(shí)中心 拐點(diǎn) 經(jīng)從公式 4中推出,圖解法可以從作者【 6】獲得。 圓拐點(diǎn) 根據(jù)定義,我們可以得到圓拐點(diǎn) 線段 線的交叉(垂直于角分線),同時(shí)每經(jīng)過(guò)這一點(diǎn)的正常圓加速度為零,即 0當(dāng)然,我們可以使用圖解法找到非圓的解決方案?,F(xiàn)在,我們采用分析法構(gòu)建它。它的圖形驗(yàn)證如圖 5所示。 圖四:拐點(diǎn) 創(chuàng)建 圖 5:圓拐點(diǎn)的創(chuàng)建 用同樣的方法,我們把公式( 7)分解為實(shí)部和虛部得到 A 和 B ,并且把 A 和 B帶入公式( 7),得出: 矢量直徑 結(jié)果構(gòu)造出了圖 5 切線路徑 標(biāo)準(zhǔn)路徑 把所有向量轉(zhuǎn)化到這個(gè)坐標(biāo)系。 從這個(gè)動(dòng)畫(huà)程序的計(jì)算結(jié)果和正常定義路徑和切線路徑,我們可以得到(如圖 6所示)。 因此所有向量方向?qū)υ?標(biāo)系,必須減去 ,在新坐標(biāo)系統(tǒng)中產(chǎn)生新的向量數(shù)值 得: ,從這兩個(gè)方程中可確定 M,N 對(duì)于 到的 圖 6: 標(biāo)系的確立 同樣由 同時(shí)求解 ,N 的值和 求出 p, 和 ,從 p, 和 我們可以得到下面的方程 布雷斯圓 根據(jù)定義 ,布雷斯圓中的每一點(diǎn)的切向加速度為零,即, 0從這個(gè)圓中分析得到的是 在解上面的方程前,我們必須確定桿三的角速度 3 ,和角加速度 3 ,這兩個(gè)數(shù)值可以從一些前人已經(jīng)解決的分析方法這中得出,比如 】,因此用這個(gè)曲率動(dòng)畫(huà)程序計(jì)算后,我們可以得到 布雷斯圓的中心是 算機(jī)仿真的結(jié)果如圖 7所示。 A 和場(chǎng)加速度 A 桿加速度 拐點(diǎn)圓和布雷斯圓的交叉點(diǎn),如圖 7 所示,我們可以得出一下分析結(jié)果: 圖 7:布雷斯圓 返回圓和拐點(diǎn)圓關(guān)于瞬時(shí)中心 1是對(duì)稱(chēng)的,分析結(jié)果為: 返回圓如圖 8所示 由于球點(diǎn)是 們必須先寫(xiě)出 方程 11我們可以得到對(duì)于任意點(diǎn)的 坐標(biāo)系中曲線的中心點(diǎn) 中心點(diǎn)曲線可以從 且可以變形為式子: 這個(gè)方程式的結(jié)果如圖 10 所示,多邊形 就是一個(gè)新得到的平面四桿機(jī)構(gòu) 圖 圖 線和球點(diǎn) 定 瞬心軌跡 ( 移動(dòng) 瞬心軌跡 ( 輸入不同的曲柄轉(zhuǎn)角 2 我們可以畫(huà)出順心軌跡,在 1 =80°, 175°從這些數(shù)據(jù)我們可以得出結(jié)論: 如果耦合點(diǎn)是即時(shí)中心,平面四桿機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生“尖”。 圖 C 和 2 =的圖樣 圖 13. 當(dāng) 2 =175°時(shí)的圖樣 連桿 句話說(shuō),我們可以把連桿 ”在 后旋轉(zhuǎn) C,由純粹的旋轉(zhuǎn)來(lái)完成等同于連桿的運(yùn)動(dòng)。 圖 14. 2 =的 動(dòng)畫(huà)程序的大致圖樣 對(duì)曲率進(jìn)行分析通常對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是很麻煩的,因?yàn)榍世碚摻?jīng)常要用到一些數(shù)學(xué)分析,如平面幾何,矢量分析,微積分等。這些都非常難以應(yīng)用,所以用動(dòng)畫(huà)仿真程序來(lái)解決就是必不可少的了。 本文介紹的動(dòng)畫(huà)仿真是以平面四連桿機(jī)構(gòu)的曲率理論為基礎(chǔ)的。應(yīng)用這個(gè)程序我們可以方便快捷的為平面四桿機(jī)構(gòu)的曲率變量問(wèn)題找到解決方案。 此外 我們還可以通過(guò)這個(gè)程序觀看平面四桿連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)這一有趣的動(dòng)畫(huà)過(guò)程。 動(dòng)畫(huà)程序?yàn)槲覀兲峁┝艘环N電腦輔助分析方法,通過(guò)計(jì)算機(jī),我們可以消除計(jì)算中不必要的失誤。我們希望這個(gè)程序?qū)⒂兄?于運(yùn)動(dòng)學(xué)以及其他科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師的工作。 參考文獻(xiàn) 1 1966. 2 1974. 3 1978. 4 G. 1993. 5 1876. 6 e 1870. 7 1961. 8 1963. 9 J. 1964. 10 1997. 11 (3) (2003) 263276. 12 of in of u 44, of is of on of by is an on 1. 1, 2, 3, 4, so is by 51 to do 9 to of 10 by 11 an to Wu 12 of an on to of we of we of by 2. he by 9th 0th is a of be 10, we it e of to to , A B, J, so we an to be an W e 5, of on we We q. 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