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MATLAB平面连杆机构运动分析与仿真设计
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"基于MATLAB的平面连杆机构运动分析及动画" 本文主要探讨了如何使用MATLAB进行平面连杆机构的运动分析和动画设计,旨在为解析法的复杂计算提供简便的方法,同时也适用于复杂平面机构的运动分析。作者首先建立了平面机构运动分析的数学模型,该模型对于理解机构的动态行为至关重要。通过MATLAB这一强大的数学计算和图形化工具,作者实现了编程和计算交互界面的设计,简化了传统解析法的运算过程。 在平面四杆机构方面,文章详细介绍了利用MATLAB进行程序设计的过程。这种方法结合了参数化设计和交互式界面,使得用户可以通过输入参数轻松获取仿真结果。这种设计不仅使机构分析变得更加便捷、直观,还允许设计者迅速对比仿真结果和设计需求,从而能更有效地调整和优化设计决策。平面四杆机构设计因此得到了一种实用的软件支持。 此外,文章进一步扩展到平面多连杆机构,以一个六连杆机构为例,建立并分析了其运动分析数学模型。利用MATLAB进行优化设计和仿真,为平面多连杆机构的分析设计提供了高效的工具,增强了对这类机构的理解和设计能力。这种方法不仅对平面多连杆机构有用,也对其他类型的机构仿真设计具有参考价值。 关键词涉及了解析法、平面连杆机构、MATLAB、运动分析以及运动仿真,这些关键词揭示了文章的核心内容和技术重点。该文档为MATLAB在机械工程中的应用提供了一个实际案例,特别是对于教育、研究和工程实践领域,它提供了一种强大的工具来理解和设计平面连杆机构的运动特性。通过MATLAB的模拟和动画功能,可以直观地展示机构的运动状态,有助于理解和优化机械系统的性能。
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即为滑块 2 沿导杆 3 移动的速度。..........................................................36
.....................................................................................................................36
(5-9).......................................................................................................36
即为导杆 CD 的角速度。..........................................................................36
由第一节知,原动件 AB 以角速度做匀速转动,则其角加速度。设滑
块 2 沿导杆 3 移动的加速度为、导杆 3 的角加速度为,则由式(5-6)
对时间求导得:.........................................................................................36
.....................................................................................................................36
(5-10).....................................................................................................36
.....................................................................................................................36
即.................................................................................................................36
.....................................................................................................................36
(5-11).....................................................................................................36
(5-12).....................................................................................................36
即为滑块 2 沿导杆 3 移动的加速度。......................................................36
(5-13).....................................................................................................36
即为导杆 3 的角加速度。.........................................................................36
5.2.2 摆动滑块机构的运动分析..........................................................37
由第一节知,如图 5-1 所示建立的直角坐标系,根据机构中由构件
3、4、5、6 所构成的摆动滑块机构封闭链 CDEC,设点 E 在轴上的投
影为点 F,则可写出矢量方程式:..........................................................37
.....................................................................................................................37
(5-14).....................................................................................................37
即.................................................................................................................37
.....................................................................................................................37
写成两个分量形式的代数式为:.............................................................37
(5-15).....................................................................................................37
对方程组(5-15)整理得:......................................................................37
(5-16).....................................................................................................37
在方程组(5-16)中两等式平方相加得:..............................................37
.....................................................................................................................37
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.....................................................................................................................37
.....................................................................................................................37
(5-17).....................................................................................................37
由滑块 5 沿轴的位移是负值,则其位移为:.........................................37
(5-18).....................................................................................................37
在方程组(5-16)中两等式相除得:......................................................37
.....................................................................................................................37
.....................................................................................................................38
又因如图 5-1 所示,连杆 4 的位移角是从到间变化的,而反正切函数
的值域是从到,则连杆 4 的位移角为:.................................................38
(5-19).....................................................................................................38
由第一节知,原动件 AB 以角速度做匀速转动。设滑块 5 沿轴移动的
速度为、连杆 DE 的角速度为,则由式(5-14)对时间求导得:.......38
(5-20).....................................................................................................38
即.................................................................................................................38
.....................................................................................................................38
(5-21).....................................................................................................38
(5-22).....................................................................................................38
即为连杆 DE 的角速度。..........................................................................38
(5-23).....................................................................................................38
.....................................................................................................................38
(5-24).....................................................................................................38
(5-25).....................................................................................................38
由滑块 5 沿轴的位移是负值,则滑块 5 沿轴移动的速度为:..............38
(5-26).....................................................................................................38
由第一节知,原动件 AB 以角速度做匀速转动,则其角加速度。设滑
块 5 沿轴移动的加速度为、连杆 DE 的角加速度为,则由式(5-20)
对时间求导得:.........................................................................................38
(5-27).....................................................................................................39
即.................................................................................................................39
(5-28).....................................................................................................39
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(5-29).....................................................................................................39
即为连杆 DE 的角加速度。......................................................................39
.....................................................................................................................39
(5-30).....................................................................................................39
(5-31).....................................................................................................39
由滑块 5 沿轴的位移是负值,则滑块 5 沿轴移动的速度为:..............39
(5-32).....................................................................................................39
第 6 章 基于 MATLAB 的平面六杆机构运动分析..................................40
6.1 基于 MATLAB 的平面六杆机构运动参数输入界面......................40
h0=figure('toolbar','none','position', [200 200 1000 600],'name',…............41
'平面六杆机构参数输入界面');.................................................................41
a=imread('pingmianliuganjigou','jpg');........................................................41
h1=uicontrol('parent',h0,'style','push','cdata',a,'position',….........................41
[80 300 400 280],'backgroundcolor','w','fontsize',8);..................................41
t1=uicontrol('parent',h0,'units','points','tag','t1','style','text','string',….........41
'曲柄 1 长度 l1(mm) ','fontsize',12,'backgroundcolor',…...........................41
[0.75 0.75 0.75],'position', [60 200 80 12]);................................................41
t2=uicontrol('parent',h0,'units','points','tag','t2','style','text','string',….........42
'机架 2 长度 l2(mm)','fontsize',12,'backgroundcolor',…............................42
[0.75 0.75 0.75],'position', [60 160 80 12]);................................................42
t3=uicontrol('parent',h0,'units','points','tag','t3','style','text','string',….........42
'导杆 3 长度 l3(mm)','fontsize',12,'backgroundcolor',…............................42
[0.75 0.75 0.75],'position', [60 120 80 12]);................................................42
t4=uicontrol('parent',h0,'units','points','tag','t4','style','text','string',….........42
'连杆 4 长度 l4(mm)','fontsize',12,'backgroundcolor',................................42
[0.75 0.75 0.75],'position', [60 80 80 12]);..................................................42
t5=uicontrol('parent',h0,'units','points','tag','t5','style','text','string',.............42
'滑块 5 到坐标原点 O 的距离 l5(mm)','fontsize',12,…..............................42
'backgroundcolor',[0.75 0.75 0.75],'position', [260 200 106 12]);..............42
t6=uicontrol('parent',h0,'units','points','tag','t6','style','text','string',….........42
'曲柄 1 转速 n1(r/min)','fontsize',12,'backgroundcolor',….........................42
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