GMCADS语言的研究

GMCADS系统是参考美国目前十分流行的多刚体系统分析软件而研制的一个面向问题的、交互式的通用机械计算机辅助设计系统。为实现GMCADS系统的面向问题和通用性,以及用户使用的方便性,研制了GMCADS语言。GMCADS语言由工程师孰悉的词汇组成,用户应用该语言描述机构模型、提供数据、请求系统分析,从而实现机构的分析与设计。本文介绍了GMCADS语言的产生,讨论了GMCADS语言的特点和语法规则,最后给出了应用实例。     

图论技术在机械系统运动链识别算法中的应用

本文将机械系统中的机构视为图论中的网络系统,用图论概念描述机构的拓扑形态和结构。根据机构约束运动的特点,研究了机构的拓扑网络表示方法,提出了机构有向网络图关联矩阵和回路矩阵的新概念,开发了计算机自动识别机构运动链的算法,利用该算法可快速建立机械系统的数学、力学模型,实现机械系统的计算机辅助分析。本研究成果已成功应用于所开发的机械系统计算机辅助分析软件MSCAA。     

空间机构计算机建模与分析方法

为建立空间机构计算机模型分析其运动特性,运用多体动力学原理,提出了一种机构运动学和动力学建模与分析方法。通过在约束运动副处的杆件上建立直角坐标系,建立了描述空间机构结构形态的符号体系。定义了杆件形状矩阵和约束运动矩阵,推导了其表达式。通过在运动链上连续使用变换矩阵,建立了空间机构的运动方程,实现了空间机构的运动分析。基于Hamilton原理,建立了空间机构的动力学方程。提出了通过定义空间3点来定义空间坐标系的方法,推导了杆件形状矩阵的表达式。以铰链约束运动副、球铰约束运动副和直齿圆柱齿轮约束运动副为例,根据其运动特性,分别定义其约束运动矩阵。开发了空间机构通用分析软件,给出了应用实例。     

空间机构运动学建模与分析方法的研究

为了快速高效地建立空间机构运动模型以进行运动学特性分析,运用多体动力学原理,提出了一种计算机符号建模与数值的计算方法.在每根杆件上的运动副处建立笛卡尔直角坐标系,用这些坐标系之间的关联关系来描述空间机构的结构形态,推导了同一杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了杆件形状矩阵.根据运动副的类型和属性,推导了同一运动副处不同杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了运动副约束矩阵.通过在运动链上连续使用变换矩阵,建立了空间机构的数学模型,并用推导的运动方程对时间求导,得到了空间机构的速度和加速度方程.研究表明,由开发的空间机构运动学分析软件,结合空间4杆机构的运动学分析,验证了建模与求解方法的正确性,从而为空间运动机构建模与运动学分析提供了一种有效的方法.