【文章內(nèi)容簡介】 。因此，工程師能夠交互、自動分析設(shè)計變型，為制造找到最優(yōu)設(shè)計，同時盡量少用物理原型。 CAD帶來的收益 CAD帶來 的收益包括：降低了產(chǎn)品開發(fā)成本、提高了生產(chǎn)力、提高了產(chǎn)品質(zhì)量此外加快了新產(chǎn)品上市速度。 用 CAD 系統(tǒng)來改善最終產(chǎn)品、子裝配以及零部件的可視化，加快了設(shè)計過程。 CAD 軟件提高了準(zhǔn)確性，減少了誤差。 CAD 系統(tǒng)使設(shè)計（包括幾何與尺寸、物料清單等）文檔化變得更容易、更穩(wěn)定。 通過 CAD軟件，很容易重用設(shè)計數(shù)據(jù)與最佳實踐。 CAD 軟件 下面是 CAD 軟件應(yīng)用列舉： NX 是一個由完整的、全面集成的 CAD/CAM/CAE 應(yīng)用軟件構(gòu)成的套件，涵蓋產(chǎn)品設(shè)計、制造、仿真等所有開發(fā)過程。因此，公司可以捕捉與重用產(chǎn)品與過程知識，鼓勵使用最佳實踐。 Solid Edge 是一個二維 /三維混合 CAD 系統(tǒng)，使用同步建模技術(shù)，加快了設(shè)計與變更速度， 提高了導(dǎo)入重用率。雖然產(chǎn)品設(shè)計越來越復(fù)雜，但是通過零件與裝配建模、制圖、透明數(shù)據(jù)管理以及嵌入有限元分析（ FEA）功能， Solid Edge 使這一復(fù)雜性得到了緩與。 CAD軟件開發(fā)人員把下列軟件組件用作其應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)： Parasolid 是三維幾何建模組件軟件，使 Parasolid 產(chǎn)品用戶能夠?qū)?fù)雜零件與南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 10 裝配進(jìn)行建模，此 外是數(shù)百種不同 CAD、 CAM 與 CAE 應(yīng)用軟件的幾何引擎。 DCubed Components 是六個軟件庫，軟件開發(fā)人員可以通過許可將其集成到自己的產(chǎn)品中。這些軟件庫的功能包括：參數(shù)草圖繪制、零件與裝配設(shè)計、運動仿真、沖突檢測、間隙測量以及隱藏線可視化。 仿真技術(shù) 計算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)仿真模型，利用計算機(jī)對系統(tǒng) 進(jìn)行分析與研究的方法。 模型是對現(xiàn)實系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息與行為的某種形式的描述，是對系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽象，是人們認(rèn)識事物的一種手段或工具。 （ 1）物理模型 指不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在的實體，如：飛行器研制中的飛行模型；船舶制造中的船舶模型等。 （ 2）數(shù)學(xué)模型 是從一定的功能或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行相似，用數(shù)學(xué)的方法來再現(xiàn)原型的功能或結(jié)構(gòu)特征。 （ 3）仿真模型 指根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，用仿真語言轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可以實施的模型。 仿真技術(shù)在工程中的應(yīng)用 航空與航天工 業(yè) 飛行器設(shè)計中的三級仿真體系：純數(shù)學(xué)模擬（軟件）、半實物模擬、實物模擬或模擬飛行實驗。 飛行員及宇航員訓(xùn)練用飛行仿真模擬器。 電力工業(yè) 電力系統(tǒng)動態(tài)模型實驗：電力系統(tǒng)負(fù)荷分配、瞬態(tài)穩(wěn)定性以及最優(yōu)潮流控制等。 電站操作人員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)。 原子能工業(yè) 模擬核反應(yīng)堆 核電站仿真器用來訓(xùn)練操作人員以及研究異常故障的排除處理。 石油、化工及冶金工業(yè) 南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 11 非工程領(lǐng)域 醫(yī)學(xué) 社會學(xué) 宏觀經(jīng)濟(jì)與商業(yè)策略的研究 仿真分類 ：采用數(shù)學(xué)模型，在模擬計算機(jī)上進(jìn)行的實驗研究。（ 50年代） 描述連續(xù)物 理系統(tǒng)的動態(tài)過程比較自然、逼真，具有仿真速度快、失真小、結(jié)果可靠的優(yōu)點，但受元器件性能影響，仿真精度較低，對計算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真較困難，自動化程度低。 模擬計算機(jī)的核心是運算部分，它由我們熟知的“模擬運算放大器”為大部分部件所構(gòu)成。 ：采用數(shù)學(xué)模型，在數(shù)字計算機(jī)上借助于數(shù)值計算方法所進(jìn)行的仿真實驗。（ 60 年代） 計算與仿真的精度較高。理論上計算機(jī)的字長可以根據(jù)精度要求來“隨意”設(shè)計，因此其仿真精度可以是無限，但是由于受到誤差積累、仿真時間等因素影響，其精度也不易定得太高。 對計算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真 比較方便。仿真實驗的自動化程度較高，可方便地實現(xiàn)顯示、打印等功能。 計算速度比較低，在一定程度上影響到仿真結(jié)果的可信度。但隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，“速度問題”會在不同程度上有所改進(jìn)與提高。 數(shù)字仿真沒有專用的仿真軟件支持，需要設(shè)計人員用高級程序語言編寫求解系統(tǒng)模型及結(jié)果輸出的程序。 ：結(jié)合了模擬仿真與數(shù)字仿真。 ：采用先進(jìn)的微型計算機(jī)，基于專用的仿真軟件、仿真語言來實現(xiàn)，其數(shù)值計算功能強(qiáng)大，使用方便，易學(xué)。（ 80 年代以來） 南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 12 第四章 應(yīng)用 MATLAB 來求解點的位置 MATLAB 求點位置求的過程 分別編寫 、 、 的代碼，輸入 MATLAB M 文件窗口，如下面三張截圖所示。 輸出文件文件窗口，如下面截圖所示：南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 13 裝載機(jī)分解其中一塊四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析： 圖 41四桿機(jī)構(gòu) 從這類機(jī)構(gòu)中，就可以分析出如圖所示的 RRRⅡ級組。第一種Ⅱ級組是由三個轉(zhuǎn)動副 A、 B、 C 和兩個構(gòu)件①、②組合而成，故稱為 RRRⅡ級組。機(jī)在研究構(gòu)運動 時，往往把運動副看成一個點?；窘M中的運動副 B 即為 RRRⅡ級組的內(nèi)點，運動副 A、 C 即為外點。外點可分別與其它桿組的構(gòu)件 i 和 j 相連接，或者其中之一與機(jī)架相鉸接。一般情況下， AB 和 BC 的長度以及點 A、 C 的運動參數(shù)都是給定的，要求做Ⅱ級組的運動分析，也就是對桿 AB 及 BC 和點 B 進(jìn)行位置、速度和加速度的計算。 位置分析： 對于 RRRⅡ級組來說，只要點 B 確定后，基本組的位置便可以全部確定，所以點 B 應(yīng)為我們的研究點。從原點出發(fā)沿兩個途徑都可以至 B 點，顯然，內(nèi)點 B的位置矢量 BCBA CA ???? rrrB 其投影式為 21 c o sc o sx ?? BCxABx CAB ???? 21 s i ns i n ?? BCyAByy CAB ???? 或?qū)懗? )(c o sc o s 12 AC xxABBC ??? ?? 南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 14 )(s i ns i n 12 AC yyABBC ??? ?? 其中 1? 及 2? 分別為 BA 及 BC 的位置角。為了求解 1? ，可將式上式中的兩個方程分別平方再相加，然后整理改寫成三角函數(shù)方程式 CBA ?? 11 c o ss in ?? 式中 )(2 AC yyABA ?? )(2 0 AxxABB ?? 222 BCACABC ??? 由三角學(xué)知 2122sin1211 ???tgtg?? 2121c1212 ???tgtgos??? 將式（ 35）代入式（ 34），整理后得 0)(222tg) 112 ????? CBA tgCB ??（ 這是以 2t 1?g 為未知數(shù)的一元二次方程式，可以解得 2t 1?g 的兩個根，從而可得 1? 的兩個可能值。 CB CBAAtg ? ???? ? 22211 2? CB CBAAtg ? ???? ? 222139。1 2? 在計算機(jī)程序中，為了正確選擇計算 1? 值得公式，可利用Ⅱ級組的初始形式參數(shù) M。將點 A 作為右手直角坐標(biāo)系的原點，置 CA 位置矢量于該坐標(biāo)系單位矢量 i? 的正方向，如圖 32所示。 如果 BA 的 j? 矢分量為正，則 1??M ,選用式（ 37）計算 1? 。反之，則取 1?M ，選用式（ 38）計算 ’1? 。 南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 15 通常， RRRⅡ級組在機(jī)構(gòu)整個運動過程中，如果內(nèi)點 B 在外點 A 和 C 連線的某一側(cè)，它永遠(yuǎn)就在該側(cè)，不會從一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)去。如果在機(jī)構(gòu)運動過程中，發(fā)生 B 點從 CA 的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)，則說明機(jī)構(gòu)本身含有不定因素。這樣，作為機(jī)構(gòu)來說是有缺陷的，一般不宜使用，或者采取措施后再用。因而，我們可以無需顧慮地運用上述機(jī)構(gòu)初始位置形式參數(shù) M 的方法來確定 1? 角的計算公式。 至于構(gòu)件 ② 上 BC 的角位置 2? 的求解，當(dāng)然也可以仿用上述方法。但為計算方便起見，可先求出 B 點的坐標(biāo) 1c o s?ABxx AB ?? 1sin?AByy AB ?? 然后，再按三角關(guān)系 )(12 CB CB xx yytg ??? ?? 算出 2? 。應(yīng)該注意，轉(zhuǎn)角 1? 和 2? 均選取自 x 軸逆時針量算為正。 為了不使計算機(jī)做無謂的計算，浪費機(jī)時，先要檢查機(jī)構(gòu)是否滿足裝配條件。對于 RRRⅡ級組來說，它的裝配條件為 ACBCAB ?? ACBCAB ?? 則 BA 和 CB 不能裝配成Ⅱ級組。顯然，此時就沒有必要往下計算。 由式（ 312）中不難看出，在檢查機(jī)構(gòu)的裝配條件以前，要預(yù)先計算出外點A 和 C 的距離 22 )()( ACAC yyxxAC ??? 數(shù)據(jù)文件的處理 （ 1） 數(shù)據(jù)文件編寫。（附件） （ 2）利用轉(zhuǎn)換編碼。 Private Sub Command1_Click() Dim txt As String 南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 16 Open d:\ For Input As 1 Do While Not EOF(1) Line Input 1, txt MsgBox txt Loop Close 1 End Sub 結(jié) 論 南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 17 本論文應(yīng)用矩陣法（ MATLAB 中 )對常見的四桿機(jī)構(gòu)與平面連桿機(jī)構(gòu)基本桿件進(jìn)行建立模型，我使用了 AUTOCAD 中 建立了四桿機(jī)構(gòu)與位移，速度，加速度的處理模塊。開發(fā)了平面連桿機(jī)構(gòu)運動分析的計算機(jī)輔助分析及仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)機(jī)構(gòu)分析數(shù)值計算，機(jī)構(gòu)運動線圖自動繪制和機(jī)構(gòu)運動仿真等，并具有較強(qiáng)的通用性，其良好的接口 、良好的容錯性，使其體現(xiàn)出實用性強(qiáng)、操作方便，且運算速度快、計算精度高的顯著優(yōu)勢。采用該平面機(jī)構(gòu)分析系統(tǒng)，可迅速準(zhǔn)確計算出任意Ⅱ級平面機(jī)構(gòu)在一個運動循環(huán)內(nèi)任一構(gòu)件任一瞬間的運動參數(shù)，而手工計算相當(dāng)麻煩，有的甚至是相似的，所以，在應(yīng)用 MATLAB 求解處理數(shù)據(jù)的時候便方便一些，因為其中有對應(yīng)的函數(shù)，我們主需要輸入相應(yīng)的代碼即可求出各點的點坐標(biāo)。而且該系統(tǒng)能自動繪制反映平面機(jī)構(gòu)運動特有的運動曲線圖，可用來評價機(jī)構(gòu)的運動和動力性能，該系統(tǒng)繪制的平面機(jī)構(gòu)運動仿真圖，可形象直觀的確定機(jī)構(gòu)所占的運動空間以及有無干涉。在 編程之前先要判斷此機(jī)構(gòu)的類型，我們可用高等教育出版社出版的《機(jī)械原理》第七版中第三章平面連桿機(jī)構(gòu)及設(shè)計相關(guān)的解法思路以及公式亦或湖南大學(xué)出版社出版的《機(jī)構(gòu)設(shè)計學(xué)》中第二章相應(yīng)的計算公式計算出所要求的參數(shù)，此外機(jī)械工業(yè)出版社出版的《連桿機(jī)構(gòu)的計算機(jī)輔助設(shè)計》中相關(guān)的連桿機(jī)構(gòu)及設(shè)計相關(guān)的解法思路以及公式＆代碼，貫通這些書籍的思路想法思路，然后把所求出的結(jié)果與編程所得的結(jié)果一一對照，這樣看看是否一致，如果一致那么也就是表示編程正確的，萬一不一致，那么要找原因，我們要學(xué)會一邊調(diào)試程序一邊修改，也就是說調(diào)試程序?qū)τ诔?序的設(shè)計是否達(dá)到要求，這是非常重要的，其中調(diào)試程序便可以看到整個程序執(zhí)行的過程，這是我們找出編程錯誤的一條最好的途徑，在編程的一系列過程中要有耐心和細(xì)心，不能馬馬虎虎的，我們一定要注意每一個字母與每一個符號是不是輸入錯誤。最后一點就是，這篇論文一定有不足之處，還懇請老師、同學(xué)們不吝指正。 南京 林業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 18