[发明专利]一种杠杆系统的计算设计方法

权利要求书

1.一种杠杆系统的计算设计方法，其特征在于：使用重力影响系数、标准局部坐标系简化杠杆系统设计对象；然后使用特殊的递归算法进行杠杆系统的计算设计：在递进过程中设计杠杆系统连接形式、在回归过程中计算设备参数以及参数修正；然后对杠杆系统的设备重量处理与设备干涉检查；

重力影响系数：将单位重力向量在加载方向上投影的负值作为一个计算系数；在设计过程中对计算所得到或数据库检索得到的各种杠杆系统设备重量乘以该系数作为试验设备重量产生的附加载荷，使其后的力矩以及载荷修正计算、设计过程都与加载方向、坐标系统无关；

标准局部坐标系：对设计中杠杆系统的载荷节点数据进行坐标系旋转变换，使新坐标系的一个坐标轴与加载方向平行，并称为标准局部坐标系；在标准局部坐标系中载荷压心、杠杆端点这些空间位置变为平面，连接件长度与位置计算变为高度计算并且可以简化杠杆系统设备的干涉检查过程；

递归连接计算方法：杠杆系统递归连接计算设计方法的特征为：

过程1：递进计算过程，将一个载荷节点集合划分为两个子集合分别作为当前杠杆左、右两端连接的载荷节点，载荷节点子集合划分的规则为杠杆左、右两端总载荷值差异最小；使用各子集合中的载荷节点数据计算当前杠杆的各种设备参数；再分别对子集合进行相同规则的划分和处理计算，直到集合中只有一个载荷节点为止；

过程2：回归计算过程，从高度最高的载荷节点开始，使用最短的、满足承载要求的连接件设备，并以此连接件长度为初始值，以杠杆保持水平为限制条件，完成杠杆两端连接件设备参数计算；对当前杠杆及其左、右两端的连接件设备重量影响进行处理计算，修正杠杆力臂长度、加载中心位置以及试验载荷数据；再以当前杠杆加载中心和试验载荷作为载荷节点数据，使用相同的规则和方法进行上级杠杆与连接件设备的参数计算，直到达到顶级杠杆。

2.如权利要求1所述的一种杠杆系统的计算设计方法，其特征在于，杠杆系统计算、设计过程中的规则和方法为：

设备重量处理方法，杠杆系统设备的重量产生附加力和附加力矩，使试验载荷与实际要求不仅数量不等，而且分布也不一致；试验设备重量影响处理方法为：不使用配重件或反配重件设备，而通过修改杠杆加载中心位置，改变杠杆两端力臂长度消除设备重量产生的附加力矩，再通过修正载荷数值消除设备重量产生的附加力；

设备干涉检查方法：将杠杆系统中的设备在标准局部坐标系中向一个以加载方向为法向的平面进行投影，并对设备投影建立包容矩形；通过对相同高度或高度范围重合的设备包容矩形之间交集的检查，判断设备之间是否相互干涉。

3.如权利要求2所述的一种杠杆系统的计算设计方法，其特征在于，重力影响系数w的计算公式为：

其中：为试验载荷向量，为设备重力向量，β为试验载荷向量与设备重力向量之间的夹角,w的数值范围为[-1，1]。