基于VC++和MATLAB的铰链四杆机构综合的软件开发

摘要

随着机器向自动化、高速化的不断发展,机器人、机器手的日益兴起,连杆机构的作用愈加显著,对它的设计与综合方法的研究也更加引起人们的兴趣。传统的设计综合中多采用图解法或实验法,过程繁琐、设计周期长,可行性差,很难准确实现设计要求,随着计算机技术以及数值计算方法的迅速发展,解析法得到越来越广泛的应用。特别是近年来可视化程序开发技术的不断丰富与发展,使得将连杆机构综合方法与综合过程程序化、可视化就成为非常迫切而又有意义的研究问题。
　　 针对于这种情况,本文对平面连杆机构中应用最广的铰链四杆机构,利用数值计算软件MATLAB,结合VC++6.0编程软件和电子表格Microsoft Excel,开发了铰链四杆机构综合软件。本设计使用VC++语言设计主要界面,实现人机交互功能,同时建立VC++对MATLAB的调用,利用MATLAB在后台完成铰链四杆机构综合及分析。本课题研究的主要内容:(1)使用高级语言VC++利用面向对象方法建立系统架构和主界面。(2)根据铰链四杆机构理论,建立数学模型,完成对铰链四杆机构综合与分析的建模和求解。(3)利用MATLAB软件强大的计算功能编制有关铰链四杆机构综合与分析的工程计算程序。(4)研究MATLAB与前台程序VC++之间的接口问题,实现两个不同内存空间之间的数据通信。
　　 本系统的主要功能:(1)本文实现了刚体导引机构、轨迹发生、函数发生机构部分情况的综合。(2)实现对已设计出的铰链四杆机构的二维可视化及仿真,并对机构进行分析,实现数据的图示化和渲染。(3)开发界面友好、便于理解的人机界面,具有输入界面清晰,操作简单,计算可靠,结果分析一目了然等特点,并实现了机构的参数化设计。

目录

文摘

英文文摘

1 绪言

1.1 课题的提出

1.2 国内外研究现状

1.2.1 CAD技术的应用与发展

1.2.2 CAD技术在机构综合中的应用

1.3 本课题提出的意义和主要研究内容

2 铰链四杆机构计算机辅助研究

2.1 矩阵法在机构学中的应用

2.1.1 矢量与矩阵的一些基本概念

2.1.2 刚体平面运动的基本矩阵

2.2 铰链四杆机构计算机辅助综合研究

2.2.1 刚体导引机构的综合

2.2.2 轨迹发生机构的综合

2.2.3 函数发生机构的综合

2.3 铰链四杆机构计算机辅助分析研究

2.3.1 铰链四杆机构类型识别

2.3.2 铰链四杆机构传动角分析

2.3.3 铰链四杆机构位置分析

2.3.4 铰链四杆机构速度分析

2.3.5 铰链四杆机构加速度分析

3 前台程序Visual C++

3.1 面向对象

3.1.1 面向对象的方法

3.1.2 面向对象的软件开发

3.1.3 面向对象的语言

3.2 软件的总体设计

3.2.1 软件的结构设计

3.2.2 图形用户界面的设计

4 后台程序MATLAB

4.1 MATLAB介绍

4.1.1 MATLAB的功能、特点、应用范围

4.1.2 为何用MATLAB设计铰链四杆综合软件

4.2 MATLAB句柄图形的应用

4.2.1 MATLAB句柄图形

4.2.2 句柄图形在机构仿真中的应用

4.3 MATLAB与外部程序的接口

4.3.1 MATLAB与Visual C++的接口

4.3.2 MATLAB与Excel的接口

5 算例

5.1 刚体导引机构综合与分析实例

5.2 轨迹发生机构综合与分析实例

5.3 函数发生机构综合与分析实例

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文