MATLAB模拟凸轮机构：位移、速度、加速度与瞬时加速度分析

该资源是关于使用MATLAB进行凸轮机构仿真的教程。通过MATLAB代码，演示了如何计算和绘制凸轮从动件在不同角度下的位移、速度、加速度和瞬时加速度（jerk）曲线，具体涉及正弦加速度运动规律。 在机械工程中，凸轮机构是一种常见的运动转换装置，它通过凸轮的轮廓来控制从动件的运动。在本例中，凸轮的运动被设定为绕固定轴转动，而从动件的运动由凸轮轮廓决定。凸轮机构设计的一个关键环节就是设计合适的凸轮廓线，以满足特定的运动需求。 凸轮机构的从动件位移可以通过以下方程来描述： - 在推程阶段（0≤θ≤β），位移s为：s = h(θ - θsin(2πθ/β)) - 回程阶段（β≤θ≤2β），位移s为：s = h - h(θ - (θ - β)sin(2π(θ - β)/β)) - 在静止阶段（2β≤θ≤2π），位移s为：s = 0 这里的θ是凸轮的角度，h是从动件的最大位移，β是推程和回程的总角度，且β≤π。 速度υ、加速度a和瞬时加速度j的计算公式如下： - 速度υ = θ(1 - cos(2πθ/β)) - 加速度a = θsin(2πθ/β) - 瞬时加速度j = θcos(2πθ/β) 为了便于分析，通常会将这些量进行无量纲化，即位移S = s/h，速度V = υ/ωh，加速度A = a/hω³，瞬时加速度J = j/hω³。其中，ω是凸轮的角速度。 在MATLAB代码中，定义β为60°，并使用linspace函数创建角度数组phi，然后计算出对应的无量纲位移S、速度V、加速度A和瞬时加速度J。最后，使用subplot函数绘制这四个参数随凸轮角度变化的图形，以可视化从动件的运动特性。 在每个子图中，x轴表示凸轮的角度（单位：度），y轴表示相应的无量纲量，通过调整图形的限界(g=axis)，确保所有图形的y轴最大值为120，使得对比更加明显。 这个MATLAB程序对于理解凸轮机构的工作原理以及在实际设计中的应用非常有帮助，通过模拟可以直观地观察到凸轮机构从动件的运动规律。