本文提出了虚拟样机中层次递归的运动约束自动识别方法,对虚拟样机分析中运动单元表达、运动约束表达,多刚体运动的速度加速度分析和力学的求解进行研究。研究成果已在多个实际产品的开发中得到应用。 第一章综述了虚拟现实技术及虚拟样机技术研究及应用的现状,分析了虚拟样机的关键技术和支撑环境,论述了虚拟样机技术中建模、自动识别、求解的研究背景与研究内容。 第二章提出了整个机构在虚拟样机分析中的过程研究。阐述了机构在虚拟样机分析中的模型表达方式,描述装配约束的建立的过程及存储方法,运动约束的建立过程及其存储方法。运动自由度归约,在此基础之上进行运动学与动力学分析。 第三章提出了虚拟样机中层次递归的运动约束自动识别方法。在装配语义识别的基础上,提出了基于联接件的运动单元自动识别方法。通过人机交互和运动单元的层次递归,简单地实现运动约束的建立和自动识别,以运动骨架的方式对系统进行显示,提高了多刚体系统物理模型关系识别的速度和准确性。 第四章针对三维的机构简图无法在机械分析系统中自动显示的问题进行研究。提出了运动副约束识别结果的表示方法——基于图元的机构运动简图的绘制方法。 第五章论述了机构运动求解和力学求解的改进方法。首先采用杆组分析方法,如采用运动链的关联矩阵的矩阵拆分方法进行分析,再调用基本杆组子函数进行求解,提高运动求解的实时性。采用对机构求解方法进行求解,最后讨论对系统求解方法的改进,提高动力学求解的精确性和实时性。 第六章是自动识别与求解方法的实例应用。运动约束自动识别方法嵌入在VIRDAS系统的基础进行综合实现,运动学求解方法在VIRDAS运动学模块上实现,动力学求解方法在VIRDAS动力学模块上实现。运动约束自动识别方法在汽车发动机曲柄活塞、汽车转向系统、汽车驱动桥、及汽车差速器的实例中进行综合应用。运动学求解方法和动力学求解方法在鄂式破碎机和曲柄滑块机构上得到应用。 第七章总结了全文的主要研究工作进行总结,提出今后的展望。