【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 泛。國(guó)內(nèi)關(guān)于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與仿真技術(shù)的研究也開(kāi)展得較早，機(jī)械學(xué)專業(yè)的一大批老資歷專家和學(xué)者在這方面做了大量的研究工作。如果單從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的理論研究來(lái)講，我國(guó)目前的水平可能比國(guó)外并不落后。但是，有一個(gè)比較大的問(wèn)題，就是這些工作長(zhǎng)期停留在傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，研究成果都只是一些概念、算法，5主要是編一些計(jì)算程序或繪出簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)分析曲線和圖譜，使用的是像Fortran或BASIC等結(jié)構(gòu)化程序語(yǔ)言，幾乎沒(méi)有人把它與高技術(shù)相聯(lián)系。所以，到目前為止，沒(méi)有一個(gè)能適應(yīng)CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))需求的能與CAD系統(tǒng)集成的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與仿真軟件，這方面的研究開(kāi)發(fā)工作在國(guó)內(nèi)尚屬于起步階段?？傊?，國(guó)外的軟件在人機(jī)交互，圖像圖形處理和可視化方面比較好，但與此同時(shí)該軟件也存在缺點(diǎn)，其中一個(gè)比較普遍的問(wèn)題就是在運(yùn)動(dòng)分析中一般采用非線性方程組迭代法求解，速度慢，特別是對(duì)于比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)就會(huì)更慢，有時(shí)甚至不能收斂。國(guó)內(nèi)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析方面的軟件在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及受力分析與通用程序方面雖然已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但在結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，優(yōu)化和計(jì)算機(jī)仿真，人機(jī)交互及圖象處理，可視化等方面，則與國(guó)際先進(jìn)水平有明顯差距。目前 ,我國(guó)制造業(yè)使用的機(jī)構(gòu)分析與仿真軟件幾乎完全依賴進(jìn)口，付出了昂貴的代價(jià)，而國(guó)內(nèi)自主版權(quán)的同類軟件幾乎沒(méi)有，因此，從提高我國(guó)制造業(yè)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和發(fā)展高技術(shù)軟件產(chǎn)業(yè)的角度來(lái)看，開(kāi)展計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)分析與仿真技術(shù)及軟件的研究開(kāi)發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和必要性。 本文研究的內(nèi)容和意義 本文研究的內(nèi)容在各種機(jī)構(gòu)形式中，連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)表現(xiàn)為具有多種多樣的結(jié)構(gòu)和特性，僅就平面連桿機(jī)構(gòu)而言，即使其構(gòu)件數(shù)目被限制在很少的情況下，大量的各種可能的結(jié)構(gòu)形式在今天仍難以估計(jì)。連桿機(jī)構(gòu)具有很多方面的優(yōu)點(diǎn)，因而在各種機(jī)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前對(duì)于某一特定機(jī)構(gòu)如:四連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)等工程中常見(jiàn)機(jī)構(gòu)都有很好的現(xiàn)成的計(jì)算方法。傳統(tǒng)的分析方法(如矢量方程法、矩陣法等)對(duì)不同機(jī)構(gòu)均需單獨(dú)編程，不容易建立通用軟件，也就難以發(fā)揮計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確快速的優(yōu)越性，影響了對(duì)機(jī)構(gòu)問(wèn)題的研究，如何編一個(gè)解決機(jī)構(gòu)分析的通用程序成了一個(gè)待解決的問(wèn)題。本課題的出發(fā)點(diǎn):，面向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)者及學(xué)生。有實(shí)用性、交互性，總體上要求先進(jìn)、實(shí)用、易用，既有良好的用戶界面和適時(shí)交互能力，操作方便，對(duì)用戶的專業(yè)要求盡量低。、開(kāi)放性，系統(tǒng)具有易于功能維護(hù)和擴(kuò)展的能力。，系統(tǒng)在分析6計(jì)算中運(yùn)行可靠，不要出現(xiàn)意外的情況。系統(tǒng)完全使用模塊化的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，充分利用當(dāng)今先進(jìn)編程技術(shù)，使軟件具有流行的風(fēng)格，便于使用。本人研制了一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容:1) 機(jī)構(gòu)的尺寸綜合。根據(jù)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性，確定幾何尺寸參數(shù)從而完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。為了獲得滿意的機(jī)構(gòu)尺寸，在尺寸綜合時(shí)可以對(duì)機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行修改，如，桿長(zhǎng)、角度等。2) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。結(jié)合論文實(shí)際，提出基本結(jié)構(gòu)桿組單元分析法，這些基本結(jié)構(gòu)桿組單元是對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析建立數(shù)學(xué)模型，編寫算法模塊的最小單，求解其它活動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。其基本內(nèi)容為:求構(gòu)件的位置，包括求構(gòu)件上某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，求構(gòu)件的角速度和角加速度，構(gòu)件上某點(diǎn)的速度、加速度等，其目的在于研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能，而且運(yùn)動(dòng)分析也是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真模擬的基礎(chǔ)。3) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)已綜合的新機(jī)構(gòu)在屏幕上演示其運(yùn)動(dòng)過(guò)程，通過(guò)仿真檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。4) 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)?；诿嫦?qū)ο蟮姆椒ǎC(jī)構(gòu)對(duì)象模型，將平面組合機(jī)構(gòu)抽象成連桿，滑塊等基本構(gòu)件單元以及連接這些基本構(gòu)件單元的桿組，并為它們建立各自的程序模塊。連桿機(jī)構(gòu)的通用運(yùn)動(dòng)分析軟件是基于良好的用戶界面的，所以選擇了VB作為開(kāi)發(fā)的語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，利用VB語(yǔ)言編制了大量的程序，實(shí)現(xiàn)了上述的各種功能。 本文研究的意義平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，其理論水平已經(jīng)接近完善，但是遺憾的是雖然目前己經(jīng)有不少相關(guān)的分析仿真軟件，但在人機(jī)交互友好、可視化、智能化程度高、功能完善等方面還做的不夠理想。本課題的目的是開(kāi)發(fā)一套較高自動(dòng)化程度、計(jì)算速度快、人機(jī)交互能力強(qiáng)、界面友好、通用性強(qiáng)、并能讓一般工程技術(shù)人員方便使用的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和運(yùn)動(dòng)仿真的可視化仿真軟件。開(kāi)發(fā)一套系統(tǒng)的平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析軟件既可以為機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新提供良好的輔助工具又可以便教學(xué)演示。同時(shí)將計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真這個(gè)先進(jìn)的技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械行業(yè)里來(lái)為機(jī)械設(shè)計(jì)與理論服務(wù)也具有重大的意義。本人制 的連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析軟件，形象直觀，使用者只需要點(diǎn)擊選擇并添加桿件或桿組，系統(tǒng)提示輸入相應(yīng)的參數(shù)，7給出可能的組合情況供使用者選擇，機(jī)構(gòu)的綜合度高，使用者用鼠標(biāo)直接點(diǎn)擊桿件連接的位置即可組成機(jī)構(gòu)。然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)果輸出。軟件的設(shè)計(jì)智能化，對(duì)使用者的專業(yè)知識(shí)要求低，機(jī)構(gòu)的組成形式不受限制，可以任意連接組構(gòu)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是研究機(jī)械性能的重要組成部分。通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析可以了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，便于更合理有效地使用現(xiàn)有的各種機(jī)械，在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)。又可以通過(guò)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析來(lái)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性是否滿足要求。計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)用于機(jī)構(gòu)的原理分析中，通過(guò)動(dòng)態(tài)仿真顯示，可以使我們對(duì)一些機(jī)構(gòu)的原理有比較直觀和深刻的認(rèn)識(shí)。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析中采用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)具有以下特點(diǎn).1. 優(yōu)化性。對(duì)于復(fù)雜機(jī)構(gòu)，通過(guò)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真可以預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)的性能和參數(shù)，并使得所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能達(dá)到最優(yōu)。2. 經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于大型和復(fù)雜機(jī)構(gòu)，直接實(shí)驗(yàn)的成本很高，采用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)則可以大大降低實(shí)驗(yàn)成本，且可以多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并可以及時(shí)的修改設(shè)計(jì)中的偏差。3. 安全性。對(duì)于某些有潛在危險(xiǎn)的機(jī)構(gòu)，采用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)沒(méi)有任何危險(xiǎn)。4. 可視性。通過(guò)先期的模擬、演示、驗(yàn)證，可以使得機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加直觀、可視化。 平面連桿機(jī)構(gòu)的組成原理 研究機(jī)構(gòu)組成的目的機(jī)構(gòu)是一個(gè)用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)的裝置，為此,機(jī)器中的機(jī)構(gòu)顯然需要具有確定的運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析就是研究機(jī)構(gòu)是怎樣組成的，以及在什么條件下機(jī)構(gòu)才具有確定的運(yùn)動(dòng)。因此，研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的之一就是揭示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成規(guī)律，為綜合新的機(jī)構(gòu)提供理論依據(jù)。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)、生活中，常常需要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，以便了解其速度、加速度和所受諸力的變化規(guī)律。然而，各種機(jī)器中機(jī)構(gòu)的型式多不相同，機(jī)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件的具體形狀也是各式各樣的。因此，要逐一的對(duì)這些型式各異的具體機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析是不可能的，而且實(shí)際上也沒(méi)有必要。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的目的之一就是通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與分類，可以為舉一反三的研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力8分析提供方便。另外，在實(shí)際應(yīng)用中,機(jī)構(gòu)的型式可以各式各樣，機(jī)構(gòu)的構(gòu)造可以有簡(jiǎn)有繁，然而對(duì)它們的共同要求是必須能夠?qū)崿F(xiàn)確定的運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的組成原理可以在選用構(gòu)件組成機(jī)構(gòu)時(shí)，提供一些指導(dǎo)原則，特別在最優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，也是很有意義的。機(jī)械工業(yè)在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來(lái)機(jī)械工程科學(xué)的發(fā)展趨向于交叉，綜合化。微型，精密化:高效，清潔化。柔性，集成化。對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)來(lái)說(shuō)，隨著科技的發(fā)展，也將隨之發(fā)生廣泛、深刻的變化。近些年來(lái)，機(jī)構(gòu)學(xué)研究的深度和廣度不斷地延伸，新的研究理論及方法在不斷地涌現(xiàn)出來(lái)。隨著計(jì)算機(jī)、智能材料等科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類正在經(jīng)歷一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。許多自動(dòng)化系統(tǒng)正在部分地代替人類的腦力勞動(dòng)，并且不斷地與各行業(yè)、各領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造性地結(jié)合起來(lái)，從而為社會(huì)的發(fā)展注入新的活力，也使古老而年輕的機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)生著深刻的變化。當(dāng)今時(shí)代是技術(shù)變革不斷發(fā)生的偉大時(shí)代。這幾年，最為振奮人心的事情，是一些用于復(fù)雜機(jī)構(gòu)分析的功能強(qiáng)大的軟件 MATLAB 等的問(wèn)世，使原來(lái)不可能求解的機(jī)構(gòu)變?yōu)榭赡?，機(jī)構(gòu)學(xué)理論也不斷完善。如何結(jié)合機(jī)械工程設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，提高設(shè)計(jì)效率，是當(dāng)前設(shè)計(jì)研究的新方向。平面機(jī)構(gòu)是機(jī)械工業(yè)中使用最為廣泛的機(jī)構(gòu)，能有效地實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡，很好地完成預(yù)定的動(dòng)作，因而在農(nóng)業(yè)、紡織業(yè)、重型工業(yè)、冶金、儀表等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的基于圖解法或分析法的連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)論設(shè)計(jì)精度還是設(shè)計(jì)效率都相對(duì)低下，不能滿足現(xiàn)代機(jī)械高精度的設(shè)計(jì)要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為機(jī)構(gòu)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有效的手段，其設(shè)計(jì)的規(guī)范化、普及化、通用化、快速、高效是目前最大的需求，結(jié)合計(jì)算機(jī)特點(diǎn)進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)正能解決這方面的矛盾。在目前，基于 MATLAB 等軟件對(duì)平面機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)綜合沒(méi)有全面研究。因此，在該方法研究基礎(chǔ)上，可為用戶提供方便的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)。該方法所得出的研究結(jié)果，可推廣到機(jī)械工程設(shè)計(jì)的其它方面，所以進(jìn)行這方面的研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值?？傊?，通過(guò)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的分析，揭示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成規(guī)律、機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征以及它們與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性之間的內(nèi)在聯(lián)系，為建立機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)學(xué)、9運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的理論系統(tǒng)提供基本依據(jù)，從而為新機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)化、創(chuàng)新提供途徑。 平面連桿機(jī)構(gòu)的組成原理任何機(jī)構(gòu)都包含機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)三部分。由于機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是原動(dòng)件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目，因此，如將機(jī)構(gòu)的機(jī)架以及和機(jī)架相連的原動(dòng)件與從動(dòng)件系統(tǒng)分開(kāi)，則余下的從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度應(yīng)為零。有時(shí)這種從動(dòng)件系統(tǒng)還可分解為若干個(gè)更簡(jiǎn)單的、自由度為零的構(gòu)件組。這種最簡(jiǎn)單的、不可 再分的、自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組或稱為阿蘇爾桿組。任何機(jī)構(gòu)都可以看作是由若千個(gè)基本桿組依次聯(lián)接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的系統(tǒng)，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。根據(jù)求自由度的計(jì)算公式 ，組成平面機(jī)構(gòu)基本桿組應(yīng)滿足HLPnF??23條件: =0HLPnF??23如果基本桿組的運(yùn)動(dòng)副全為低副(高副可用低副代替)，則上式可變?yōu)?=0 或L3/2Lpn?由于活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n和低副數(shù) 都必須是整數(shù)，所以，根據(jù)上式，n應(yīng)是2的倍數(shù)，應(yīng)是3的倍數(shù)，它們的組合有:n=2, =3。n=4, =6；…… 由此可見(jiàn)n=2, LPLPL=3是最簡(jiǎn)單的平面基本桿組，是由兩個(gè)構(gòu)件三個(gè)低副組成的，稱之為II級(jí)桿組。n=4, =6是由四個(gè)構(gòu)件六個(gè)低副組成的桿組，稱之為III級(jí)桿組。而在基本桿組L中又以II級(jí)和III級(jí)基本桿組為常見(jiàn)。根據(jù)II級(jí)組和II級(jí)組中低副的不同形式(是轉(zhuǎn)動(dòng)副(Revolute pair，常用R表示)還是移動(dòng)副(Prismatic pair，常用P表示))和它們所在的不同位置又分成不同的類型，如圖11所示。10平面連桿機(jī)構(gòu)的級(jí)別是根據(jù)其中最高級(jí)的基本桿組的級(jí)別。組成機(jī)構(gòu)的各基本桿組的最高級(jí)別是n級(jí)時(shí)，該機(jī)構(gòu)稱為n級(jí)機(jī)構(gòu)?；緱U組的最高級(jí)別是m級(jí)時(shí)，該機(jī)構(gòu)稱為m級(jí)機(jī)構(gòu)。以此類推。HI級(jí)及以上機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為高級(jí)機(jī)構(gòu)。但在我們?nèi)粘Ｉ钪?，用的最多的仍然是由II級(jí)桿組組成的平面連桿機(jī)構(gòu)，即其中只包含由兩個(gè)構(gòu)件和三個(gè)低副組成的II級(jí)桿組，所以本文主要研究由n級(jí)桿組組成的平面連桿機(jī)構(gòu)。第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 引言 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的目的所謂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，就是對(duì)機(jī)構(gòu)的位移、速度和加速度進(jìn)行分析。這里研究的內(nèi)容是不考慮機(jī)構(gòu)的外力及構(gòu)件的彈性變形等影響，僅僅研究在已知原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的條件下，分析機(jī)構(gòu)中其余構(gòu)件上各點(diǎn)的位移、速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。有了這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)，才能分析、評(píng)價(jià)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的工作性能，同時(shí)它也是優(yōu)化綜合新機(jī)構(gòu)的基本依據(jù)。通過(guò)位移 (包括軌跡)的分析，可以確定某些構(gòu)件運(yùn)動(dòng)所需的空間或判斷它們運(yùn)動(dòng)時(shí)是否發(fā)生相互干涉，還可以確定從動(dòng)件的行程，考察構(gòu)件或構(gòu)件上某點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定位置變化的要求。通過(guò)速度的分析，可以確定機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件的速度變化是否滿足工作要求。例RⅡ 級(jí) 桿 組 PⅡ 級(jí) 桿 組 RⅡ 級(jí) 桿 組Ⅱ 級(jí) 桿 組 Ⅱ 級(jí) 桿 組圖 1Ⅱ 級(jí) 桿 組 圖11如牛頭刨床，要求刨刀在刨削工件的工作行程中的速度接近等速，從而提高加工質(zhì)量和刀具壽命，而刨刀空行程時(shí)，又希望快速返回，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能耗。同時(shí)速度分析也是機(jī)構(gòu)的加速度分析和受力分析的基礎(chǔ)。對(duì)機(jī)構(gòu)加速度的分析，是計(jì)算慣性力不可缺少的前提條件。在高速機(jī)構(gòu)中，要對(duì)其動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)等動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算，這些都與動(dòng)載荷或慣性力的大小和變化有關(guān)。因此，對(duì)高速機(jī)構(gòu)，加速度分析不能忽略。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的常用方法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法很多，主要有圖解法、解析法和實(shí)驗(yàn)法三種。圖解法的特點(diǎn)是形象直觀，對(duì)構(gòu)件少的簡(jiǎn)單的平面機(jī)構(gòu)，一般情況下用圖解法也比較簡(jiǎn)單。但其缺點(diǎn)是精度不高，而且當(dāng)對(duì)機(jī)構(gòu)一系列位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，需要反復(fù)作圖。而解析法的特點(diǎn)是直接用機(jī)構(gòu)已知參數(shù)和應(yīng)求的未知量建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，從而可獲得精確的計(jì)算結(jié)果。隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具的日益完善和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，快速、精確的解析法己占據(jù)了主導(dǎo)地位，并具有廣闊的應(yīng)用前景。目前正在應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)分析解析法，由于所用的數(shù)學(xué)工具不同，其方法名稱也不同，如復(fù)數(shù)矢量法、矩陣法、矢量方程法等。這些方法只是使用不同數(shù)學(xué)工具而并未涉及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析方法的本質(zhì)，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的本質(zhì)不同可分為以下三類:1. 針對(duì)不同機(jī)構(gòu)建立適合該種機(jī)構(gòu)的具體數(shù)學(xué)模型。此種方法編程簡(jiǎn)單，但每種機(jī)構(gòu)都要單獨(dú)重新編程，所以通用性差。2. 把機(jī)構(gòu)視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)系，對(duì)各運(yùn)動(dòng)副間以桿長(zhǎng)為約束建立非線性方程組，進(jìn)行位置求解，而后再求解速度和加速度，該方法通用性很強(qiáng)，但計(jì)算程序復(fù)雜龐大。3. 根據(jù)前面介紹的機(jī)構(gòu)組成原理，機(jī)構(gòu)可由原動(dòng)件十基本桿組組成，當(dāng)給定原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，機(jī)構(gòu)中各基本桿組的運(yùn)動(dòng)是確定的、可解的。因此，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析可以從原動(dòng)件開(kāi)始，通過(guò)逐次求解各基本桿組來(lái)完成。