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1、基于MATLAB的摆动导杆机构仿真第18卷第2期中原工学院学报2007年4月JOURNALOFZHONGYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol」8NO.2Apr..2007文章编号:1671—6906(2007)02—0048—04基于MATLAB的摆动导杆机构仿真刘伟，陈会涛,牛永生(中原工学院，郑州450007)摘要:基于MATLAB中的Simulink模块对往复式牵引传动实验机的主体结构——摆动导杆机构进行了仿真.在对整个机构进行建模，仿真的基础上研究了摆动导杆机构中摆杆的角位移,角速度，角加速度及其急回特性,并输出了仿真图形,直
2、观地揭示了摆动导杆机构中摆杆，滑块的运动规律和摆动导杆机构的急冋特性.关键词:摆动导杆机构;MATLAB;仿真中图分类号:TP273.2文献标识码:A摆动导杆机构应用广泛，除了工程中常见的应用外，我们还可以将其应用到往复牵引传动中以实现机构的往复运动，为往复牵引传动实验提供实验装置」］.对摆动导杆机构进行运动学仿真意义重大，通过仿真可以直观地揭示摆动导杆机构川摆杆及滑块的运动规律以及摆动导杆机构的急回特性.有学者着重应用MATIAB的程序对曲柄滑块机构中滑块与连杆的运动规律进行了仿真］，不过它没有结合实际机构，只就般意义上的曲柄滑块机构进行仿真，而II也没
3、有对机构的急回特性进行探讨，这就限制了它直接用于指导实际机构的设计.本文以MATLAB和Simulink为研究工具,在系统地建立摆动导杆机构数学模型的基础上，直接应用Simulink对作者设计的往复式牵引传动实验机的主体结构——摆动导杆机构进行了计算机仿真.主要研究曲柄以匀角速度和匀角加速度运动两种情况下，摆动导杆机构屮摆杆的角位移,角速度，角加速度的变化规律，滑块的运动规律和摆动导杆机构的急回特性•仿真结果应用曲线的形式直观地揭示摆动导杆机构川摆杆，滑块的运动规律和摆动导杆机构的急回特性.1摆动导杆机构的运动学方程1.1摆动导杆机构的机构组成摆动导杆机构
4、可以看成是rh曲柄滑块机构屮的固收稿日期:2006—12—04作者简介:刘伟(1980—)，男，河南周口人，硕士生定构件演化而來的.图1为摆动导杆机构的结构简图.f图1摆动导杆机构的结构简图图中杆1和杆3均可整周回转，称为曲柄转动导杆机构;当z>z时，杆3只能往复摆动，称为曲柄摆动导杆机构，即摆动导杆机构.取c点为原点,y轴的正向与机架CA线一致的坐标系,各构件的矢量方向为CA,AB,CB,各构件的转角如图1所示，设各转角逆时针为正.且曲柄AB的长度为z,旋转角位移为声，旋转角速度为03,旋转角加速度为a;滑块沿导杆的速度为V.;导杆CB的长度Le
5、e—S.是个随时间而变化的量，旋转角位移为声.，旋转角速度为.，旋转角加速度为.；机架CA的长度为Z;机构的极位夹角为01.2摆动导杆机构的速度方程根据摆动导杆机构的结构简图，把曲柄滑块机构第2期刘伟等:基于MATLAB的摆动导杆机构仿真的矢量按z和Y坐标轴方向分解可以得出：Zlcos>1一S3cos〜3(1)Z4+Zlsinl—S3sin(2)由(1),(2)式可知:S3一~/z+211zsin+z:(3)一arctan掣(4)一”・4将式⑴,(2)对时间求导，并记>1一00】，3—003以及S3一V3得：Zloolsinl—V3cos一S3oo3sin
6、⑸zloolcos]一V3sin+S383cosq,3(6)写成如下矩阵形式为：r—s.sinc.s]foo.]—『一cosi”](7)Is3cossinJLjLzlooleosq,]j这就是摆动导杆机构的速度方程.1.3摆动导杆机构的加速度方程将式(5),(6)再次对时间求导，并记0—a以及oo3一a3得：zl(alsin+xcosl)cos+S3a3sin3—}_2V36u3sin3—}_S36u;cos3Zl(alcos-O)cosl)73sin+S3a3cos一}_2V3oo3cos一S3oo；sin}3写成如下矩阵形式为：rS3sin~3Is][
7、]=.cossin儿j[1)a,sin~+cOS911一oos—&W32si...](1o)L£lalcO-llsi一oo+5=jsi峨j这就是摆动导杆机构的加速度方程.2摆动导杆机构的匀角速度运动学仿真2.1匀角速度输入吋摆动导杆机构的Simulink仿真模型的建立应用simulink仿真技术建立对摆动导杆机构的速度方程⑺的仿真模型daogan—speed,如图2所示.根据往复牵引传动实验的要求，仿真初始条件为:z—125mm,Z4—275mml一Orad,一1.144rad,S3一302.076mm(仿真模型符号对应:alpha1一al;alp
8、ha3一a3;omegal一ool;omega3一cc3;fail
