基于MATLAB实现平面四杆机构运动仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com·50文章编号：1002—6886(2005)04—0050—03基于MATLAB实现平面四杆机构运动仿真王静文，刘舜尧，莫江涛(中南大学机电工程学院，湖南长沙410083)摘要：本文利用MA1L佃软件实现平面四杆机构及其演化形式的运动仿真为平面四杆机构的设计与分析提供一条便捷的途径。一一一关键词：平面四杆机构运动仿真MATLAB--j_0KinematicSimulationofPlanarFour．barMechanismBasedOilMATLABWANGJing-wen，LI

2、UShun-1-ao，M0Jiang-taoAbstract：Thispaperfocusonthekinematicsimulationofplanarfour—barmechanismanditsevolutionswithsoftwareMATLAB，whichgiveanothereficaciouswayforthedesignandanalysisofplanarfour—barmechanism，Keywords：planarfour—barmechanism；kinematicsimulation；MATLAB从上

3、述两个方程中消去0，便可化成一个只包括0和01前言的方程，给定0，可求出满足此方程的0。平面四杆机构是一类工程中广泛使用的典型运动机构，由(2)得：它的运动分析是机构学中典型的机构运动分析之一。如果设sin02=(L3sin03一Llsin01)／(4)计平面四杆机构时能及时图示其运动轨迹，从而将图示结果将(4)式及cos0=1一sin0代人(2)式，得：与设计要求相比较，可以使设计者及时修改设计中的偏差，提高设计效率。f(O~,03)=Llcos01+√一()一目前，MATLAB已成为国际上最流行的科学与工程计算+_I—L3co

4、s03一L0=0(5)软件，它在国内外高校和科研部门正扮演着越来越重要的角在0给定时，求能使-厂(0，)=0的0，值即可。色，功能也越来越强大。可以预见，在科学运算与科学绘图领0，确定后，对其求一阶导数，则可确定从动件的角速域，MATLAB语言将长期保持其独一无二的地位。本文试图度方程：利用MATLAB语言强大的数值计算能力实现平面四杆机构3=dO3／dt(6)的运动仿真，为平面四杆机构的设计及分析提供一条便捷的对(6)式再求一阶导数，则可确定从动件的角加速度途径。方程：2平面四杆机构的运动仿真3=d∞3／dt(7)2．2运动仿真

5、的MATLAB实现2．1机构运动的数学模型为了求得能使-厂(0，)=0的0，值，可调用MATLAB中的图1为平面四杆机构结fzero函数。为此，要把-厂=-厂(0)单独定义为一个MATLAB函构简图。图中，厶为原动件、数four_bar_equation．m，在主程序four_bar．m中调用。￡，为从动件、￡为连杆、￡。为函数fzero用来求解方程f()=0的根，其一般格式为：机架，设各杆长分别为￡、、=fzero(fun，。)。其中n是函数f()的文件或内联、￡。，原动件￡。以角速度函数，本文中n即为four—bar—equa

6、tion．m，是最后求得的匀速运动，求从动件的角根，。是根的初始猜测值。位移方程。解出角位移0后，可采用角位移对时间的差商来求解将平面四杆机构看成1个封闭矢量多边形，用复数表示(6)式，以确定从动件的角速度；同理，求出角速度对时间的各个杆矢量，得到矢量方程为：差商即可确定从动件的角加速度。这在MATLAB中可调用Lle’+e峨=L0+L3e峨(1)dif函数。由上式区分出实部和虚部，可以得到：函数dif用于求解向量的一阶差分，其一般格式为：L1cos0l+cos02一L3cos03一L0=0(2)Y=dif()。LIsin01+L

7、，sin0，一L3sin03=0(3)为了实现平面四杆机构的运动仿真，还需用到MATLAB作者简介：王静文(1977一)，女，中南大学机电工程学院硕士研究生。收稿日期：2005—3一l8维普资讯http://www.cqvip.com·51·的句柄图形，相关函数为line、set、drawnow等，在此不在详细theta3(j)=fzero(’four—bar—equation’，theta3(j_介绍，读者可参考MATLAB相关书籍或帮助文件。1))；1)主程序~ur-bar．mxb=x_a+L1{COS(th1)；y_b=y_

8、a+L1{sinfunctionfourbar_(th1)；globalIJDL1I2I3thlxb—_cl(j，1)=x_b；y_b—cl(J，1)=y_b；str=inputdlg({Pleaseinput机架长(rack—length)LO：