基于Unity3D的凸轮机构虚拟实验平台的研究与应用

发布时间：2017-04-12 08:06

  本文关键词：基于Unity3D的凸轮机构虚拟实验平台的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了提高实验的体验性与便捷性,打破实验对空间和时间的限制,研究使用Unity3D开发平台构建基于触控式移动智能平台的凸轮机构虚拟实验台。研究内容主要包括凸轮机构设计、凸轮机构运动仿真和凸轮机构应用,最终得到了一个交互性好、灵活性高、易扩展,在触控式移动智能终端上运行的凸轮机构虚拟实验台。首先对虚拟现实技术和虚拟实验的研究现状进行了分析研究,针对实物实验的不足和虚拟实验的发展提出基于触控式移动智能平台的凸轮机构虚拟实验台。然后对凸轮机构相关理论知识进行分析研究,包括运动曲线描述、等距曲线的求取、凸轮机构设计和从动件运动分析,建立凸轮机构数学模型。在数学模型和理论分析的基础上,采用面向组件思想对凸轮机构虚拟实验系统的总体框架和功能进行分析研究。实际应用中,凸轮经常与其他机构组成复合机构。通过虚拟实验台用户可以根据运动要求设计机构方案并进行运动仿真,实现机构的创新设计,扩展凸轮机构虚拟实验台。触控式移动智能平台特有的触控操作和震动反馈不同于鼠标键盘操作,其操作方式与界面设计与PC平台不同,因此对触控式凸轮机构虚拟实验平台的交互设计进行了研究。关键技术包括曲线编辑、三维实体的构建与更新、文件的读取与存储、机构拼装、机构浏览、机构运动简图和资源库等。采用C#语言和Unity3D作为开发工具开发触控式移动凸轮机构虚拟实验系统。该虚拟实验系统可以在Android系统的智能手机和平板电脑上运行。最后以凸轮式插入机构为例完成系统运行实例。
【关键词】：虚拟现实 虚拟实验 凸轮机构 触控 Unity3D
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 虚拟现实技术研究现状11-13
• 1.2.2 移动学习的发展13
• 1.2.3 虚拟实验研究现状13-16
• 1.2.3.1 虚拟实验的发展14
• 1.2.3.2 虚拟实验的应用14-16
• 1.2.4 凸轮机构虚拟实验研究现状16-17
• 1.3 研究意义及内容17-19
• 1.3.1 研究意义17-18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 第二章 虚拟实验系统相关理论及技术19-45
• 2.1 运动曲线的描述19-22
• 2.2 等距曲线22
• 2.3 凸轮机构设计22-36
• 2.3.1 压力角23
• 2.3.2 曲率半径23-24
• 2.3.3 基本尺寸及凸轮廓线设计24-36
• 2.3.3.1 滚子（尖端）直动从动件旋转凸轮机构24-26
• 2.3.3.2 平底直动从动件旋转凸轮机构26-29
• 2.3.3.3 滚子（尖端）摆动从动件旋转凸轮机构29-31
• 2.3.3.4 平底摆动从动件旋转凸轮机构31-32
• 2.3.3.5 滚子（尖端）直动从动件直动凸轮机构32-33
• 2.3.3.6 滚子（尖端）摆动从动件直动凸轮机构33-34
• 2.3.3.7 滚子直动从动件圆柱凸轮机构34-35
• 2.3.3.8 滚子摆动从动件圆柱凸轮机构35-36
• 2.4 从动件运动分析36-43
• 2.4.1 平面盘形凸轮机构37-41
• 2.4.1.1 滚子（尖端）直动从动件37-38
• 2.4.1.2 滚子（尖端）摆动从动件38-39
• 2.4.1.3 平底直动从动件39-40
• 2.4.1.4 平底摆动从动件40-41
• 2.4.2 移动凸轮机构与圆柱凸轮机构41-43
• 2.4.2.1 滚子直动从动件41-42
• 2.4.2.2 滚子摆动从动件42-43
• 2.5 Unity3D简介43-44
• 2.5.1 开发语言43-44
• 2.5.2 物理引擎44
• 2.6 本章小结44-45
• 第三章 系统设计及程序实现45-71
• 3.1 总体设计45-47
• 3.1.1 面向组件思想45
• 3.1.2 系统框架45-47
• 3.2 系统详细设计及程序实现47-70
• 3.2.1 凸轮机构设计模块47-54
• 3.2.1.1 设计运动曲线48-50
• 3.2.1.2 参数输入50-51
• 3.2.1.3 三维实体实时更新51-54
• 3.2.2 运动检测54-55
• 3.2.3 机构设计模块55-62
• 3.2.3.1 机构组成55-56
• 3.2.3.2 机构拼装56-59
• 3.2.3.3 机构浏览59-60
• 3.2.3.4 机构设计方案可视化60-62
• 3.2.4 资源库62-65
• 3.2.4.1 模型资源的导入与导出63-64
• 3.2.4.2 机构资源的导入与导出64-65
• 3.2.5 交互设计65-70
• 3.2.5.1 输入事件65-67
• 3.2.5.2 信息的输入输出67-68
• 3.2.5.3 不同分辨率屏幕的自适应性68-70
• 3.3 本章小结70-71
• 第四章 系统实现与运行实例71-79
• 4.1 系统实现71-76
• 4.1.1 凸轮机构设计模块72-74
• 4.1.1.1 设计运动曲线72-73
• 4.1.1.2 参数输入73
• 4.1.1.3 导出设计结果73-74
• 4.1.2 凸轮机构运动仿真模块74
• 4.1.3 凸轮机构应用模块74-75
• 4.1.4 资源库75-76
• 4.2 运行实例76-78
• 4.3 本章小结78-79
• 第五章 结论与展望79-81
• 5.1 结论79-80
• 5.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 江洪;祁晨宇;唐宁;;禽蛋自动分级生产线中凸轮称重机构的设计及虚拟实验[J];工程图学学报;2010年05期

2 葛正浩,杨芙莲,彭国勋,刘宏昭;凸轮机构通用样条函数运动规律的研究[J];机械科学与技术;2002年05期

3 赵沁平;;虚拟现实综述[J];中国科学（F辑:信息科学）;2009年01期

  本文关键词：基于Unity3D的凸轮机构虚拟实验平台的研究与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：301053