机械基础虚拟创新实验平台的研究与开发

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1、中图分类号：TH112论文编号：2017303084UDC：密级：公开硕士学位论文机械基础虚拟创新实验平台的研究与开发作者姓名：关铁成学科名称：机械工程研究方向：机构学与机械动力学学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期：2017年12月1日申请学位类别：工学硕士导师姓名：冯立艳教授单位：华北理工大学机械工程学院论文评阅人：董小雷教授单位：华北理工大学王建玲教授单位：唐山学院论文答辩日期：2018年3月6日答辩委员会主席：陈贵清教授关键词：虚拟现实；增强现实；Unity3D；减速器拆装；连杆机构唐山华北理工大学2

2、018年3月ResearchandDevelopmentofVirtualInnovationExperimentPlatformforMechanicalBasisDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyGuanTiecheng(MechanicalEngineerin

3、g)Supervisor:ProfessorFengLiyanMarch,2018独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学

4、位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：自授予学位之日起自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要为了解决传统实验教学设备的不足与实验受时间和空间限制等实际问题，基于Unity3D和MATLAB等，采用虚拟现实和增强现实技术，以现实实验为依据，开发了形象逼真、便于操作的机械基础虚拟实验平台。设计了虚拟创新实验平台中

5、的减速器虚拟拆装和连杆机构创新设计两部分内容。减速器虚拟拆装实验采用三维建模工具SolidWorks进行减速器各零部件的三维几何建模，将几何模型导入3DMax中，进行贴图、烘焙和材质渲染，将模型保存成FBX格式导入到Unity3D的资源文件夹Assets中。根据交互和运动控制的需求，构建虚拟模型的层次数据结构，对每个模型的父子关系进行设定。通过C#编程实现实验的具体操作。连杆机构创新设计主要包括两部分内容：一是按预定轨迹设计铰链四杆机构，二是按行程速比系数兼顾最佳传力性能设计曲柄摇杆机构。深入研究了标准位置铰链四杆机

6、构连杆转角的傅里叶级数展开式与任意位置铰链四杆机构连杆曲线的傅里叶级数展开式，提出了一种优化维数低、运算快、吻合度高、与初值无关的曲柄摇杆机构轨迹综合设计新方法。推导出I、II型曲柄摇杆机构的各杆长关系、极位夹角θ的最大值、曲柄位置角φ的可行域、最小传动角γmin的出现位置等。绘制出γmin－θ－φ的三维曲面图，可直观确定对应行程速比系数K且传力性能最佳的曲柄位置角，从而得到曲柄摇杆机构的尺度，进行仿真分析。克服了A点选择的盲目性，完善了曲柄摇杆机构的设计理论。图35幅；表5个；参54篇。关键词：虚拟现实；增强现实；

7、Unity3D；减速器拆装；连杆机构分类号：TH112-I-AbstractInordertosolvetheshortcomingsoftraditionalexperimentalteachingequipmentandpracticalproblemssuchasexperimentlimitedbytimeandspace.Usingvirtualrealityandaugmentedrealitytechnology,avirtualexperimentplatformformechanicalfounda

8、tionwithrealisticimageandeasyoperationisdevelopedbasedonUnity3D,MATLABsoftandpracticalexperiment.Thevirtualinnovationexperimentalplatformhascontainedtwopartswhicharethevirtu