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基于网络的平面六杆机构仿真教学软件
使用说明书
软件作品类型：原创软件
系统需求：操作系统 WINDOWS 98/Me/2000/XP/2003 (建议WIN2000及以上) 硬件需求：Intel奔腾IV或以上兼容的处理器，内存512Mb(建议512Mb以上) 软件版本：V1.0版
一、软件简介：
实验教学环节是帮助学生学习，理解和深化知识的重要手段，传统教学由于受到资金不足，设备紧张，上课时间有限等条件的而影响教学效果。而通过虚拟的计算机实验操作方便，成本低廉，在大学网络普及的条件下可作为传统实验教学的有效补充，并且虚拟的网络实验除可以形象的演示机构的运动外还可以实现数据分析等传统实验无法满足的功能。
本文基于网络的平面六杆杆机构仿真教学软件正是针对这种情况而开发的一款面向机械原理课程教学实验的应用软件。
本软件是在对平面六杆机构研究的基础上，以JAVA语言为开发平台，以NetBeans6.0为开发环境，利用面向对象的java语言applet类进行开发，将应用对象嵌入于web网页文档内，直接通过IE浏览器加载运行。
该软件集参数化机构设计，机构运动仿真，速度加速度分析，角速度角加速度分析和数据采集于一体。使用时将软件放在服务器内，用户即可通过网络远程使用，系统操作简单，人机交互能力强、界面友好、通用性强，足以满足学生对平面六杆机构学习实验的要求。
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二、软件界面： 1、界面综述
软件嵌入于Web网页之内,通过Internet Explorer浏览器加载和运行，其界面主要包括以下几个部分：
1、功能选择区 顶部 选择软件的各项功能 (图2) 2、参数设置区 左侧 初始化及修改各参数
3、视图控制区 工具条 控制动画、生成轨迹等 (图3) 4、显示区 中部 显示动画、图线与数据等
图1 可视化软件界面
图2 功能选择区（部分）
图3 视图控制区（部分）
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三、软件使用说明:
1、机构参数的设置
(1)、参数的手动设置
参数设置区块位于界面左侧，直接在文本框中设置参数即可，设置结束单击“确认计算按钮”，软件将根据用户设定参数重新进行机构的计算分析。如果参数输入不能满足机构要求，在单击功能区块按钮时会弹出如下提示：
图4 提示信息
(2)、从备选参数中选择参数
用户亦可选择从软件提供的参数列表中选择参数，进行分析实验。单击区块下侧 “参数选择”按钮，会弹出参数选择对话框如下：
图5 参数选择面板
指定参数后，单击确定，则所选参数置入参数设置面板。 (3)、步长的设定
源动件运动步长可在面板中选择，考虑到计算量与结果的精确性，软件提供了四种源动件步长1°、2°、 3°、4°，步长越小，计算点数越多，计算量越大，默认为4°。在参数选择面板中通过单选框选择步长，如图：
图6 步长选择
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2、功能介绍
(1)、机构动画
软件启动时默认进入机构动画功能，也可单击“机构动画”按钮切换到该功能。通过工具条可控制画面的运动与暂停、加速与减速、放大与缩小、及背景网格与状态参数的显示与隐藏。状态量在显示区下侧，运行时抓图如下：
图7 动画功能运行时抓图
(2)、位移线图
单击“位移线图”按钮切换到该功能，线图中各曲线上各有一个圆形标记用以标记当前位置(与机构的动画对应)。也可通过工具条可控制画面的运动与暂停、加速与减速、放大与缩小、及背景网格与状态参数的显示与隐藏。状态量在显示区下侧，运行时抓图如下：
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图8 角位移图线
(3)、速度线图
单击“速度线图”按钮切换到该功能，类似“位移线图”，运行时抓图如下：
图9 角速度图线
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(4)、加速度线图
单击“加速度线图”按钮切换到该功能，类似“位移线图”与“速度线图”，运行时抓图如下：
图10 角加速度图线
(5)、同步观察
单击“同步观察”按钮切换到该功能，该功能将 动画显示、位移线图、速度线图、加速度线图综合在一起至于一个页面中。可以使用户清晰地观察该时刻点的位移、速度、加速度的变化趋势及相互关系。在该功能中，各图像的动画是同步的，也可统一的进行缩放及加速减速等，运行时抓图如下：
图11 运动图线同步观察
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(6)、连杆曲线
单击“连杆曲线”按钮切换到该功能，“连杆曲线”是指在连杆运动时，连杆平面上的任何一点描绘出的曲线。连杆曲线形状丰富，在实际生产中有着重要应用。本软件通过动画的方式生成连杆曲线，使用户可以清晰地观察连杆曲线的形成过程，加强用户对连杆曲线的感性认识。
如图，动画控制工具条下侧，为连杆曲线参数栏。单击“添加曲线”可增加新的动点以绘制新的连杆曲线，已绘制好的曲线保留。单击“清除曲线”按钮则清除绘图区内所有的连杆曲线轨迹。通过一个“动坐标系”来设置动点的参数，在下拉列表框中选择“动系”所固连的杆件，x、y为动点在动系中的横、纵坐标。
参数设置结束后，单击“运动”按钮，机构开始运动，同时轨迹开始绘制，注意此时加速、减速、放大、缩小、网格显隐及状态显隐仍然可用！
运行时抓图如图12：
图12 连杆曲线抓图一
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图13 连杆曲线抓图二
(7)、数据输出
单击“数据输出”按钮切换到该功能。其中有机构参数、位移数据，速度数据、加速度数据、压力角共五个选项。可输出一个整周期的计算数据，由于并不是机构在整周期的数据点都有正确解，所以在输出的计算结果中标记了解得真假。拖动滚顿条可以上下移动数据。输出结果如下：
图14 机构参数
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图15 角位移数据
图16 压力角数据
(8)、算法说明 及 其它
“算法说明”页面中详细介绍了求解过程，对软件中所用的算法进行了详细的说明。可以使用户的认识更加深入。
“其它”页面中对软件的功能做了一些补充,下面图为其中的压力角图线功能运行时结果：
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图17 压力角图线
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四、实例演示
Step1:按右图所示设置参数面板
Step2:单击“确认计算”按钮，显示区运行抓图如下：
Step3:单击工具条中“运动”按钮，机构开始运动 Step4:单击工具条中“停止”按钮，机构运动停止
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Step5:单击工具条中“加速”按钮，机构运动加速 Step6:单击工具条中“减速”按钮，机构运动减速
Step7:单击工具条中“放大”按钮，机构以A点为中心放大 Step8:单击工具条中“停止”按钮，机构以A点为中心缩小 Step9:单击工具条中“网格”按钮，背景网格消失
Step10:单击工具条中“状态”按钮，显示区下方个杆件动态数据隐藏，运行抓
图如下:
Step11:单击“位移线图”，观察图线，点击工具栏中各按钮观察运行效果。 运行时抓图如下：
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Step12:单击“速度线图”，观察图线。 Step13:单击“加速度图”，观察图线。 Step14:单击“同步观察”，观察图线。 Step15:单击“连杆曲线”，按下方所示设置参数：
与动系固连的杆件：CE杆 动系中点的横坐标x：30 动系中点的纵坐标y：-90
单击“运动”按钮，机构开始运动并绘制动点轨迹，运行时抓图如下：
Step16:单击“添加轨迹”按钮， 重新设置参数，绘制第二条轨迹，运行时抓图 如下：
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Step17:单击“清除轨迹”按钮，所有轨迹被清除，可重新绘制。 Step18:单击“数据输出”按钮，查看计算结果。
