关键词:
虚拟现实
增强现实
Unity3D
减速器拆装
连杆机构
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Solid Works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。