资源描述：
《机械原理 教学课件 作者 江帆第十三章 机构分析与设计的编程及运动仿真第十三章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、江帆机构分析与设计的编程及运动仿真本章内容第三节基于Pro/ENGINEER的机构运动仿真流程第二节机构分析设计及优化相关的Matlab实例第四节基于Pro/ENGINEER的机构运动仿真实例第一节机构分析设计及优化相关的Matlab编程第一节机构分析设计及优化相关的Matlab编程在机构分析与综合计算过程中，需要多次改变众多的参数，涉及非常复杂的数学表达式求解。同时，还要对计算结果进行分析、比较，绘制图形，找出它们之间变化的关系，这些都使机构分析与综合计算程序的编写比较麻烦。而MATLAB有着丰富的数学函数库、图形图像处理能力、强大数值运算和符号运
2、算能力、交互式的编程环境并可进行可视化开发，更重要的是它不要求用户对算法很熟悉。这样大大降低了机构分析与综合计算程序的编写难度，故Matlab在机构分析与综合的相关编程应用广泛。机构分析与设计中常用的Matlab函数fsolve函数对于非线性方程组F(X)=0，用fsolve函数求其数值解。fsolve函数的调用格式为：X=fsolve(‘fun’,X0,option)。其中X为返回的解，fun是用于定义需求解的非线性方程组的函数文件名，X0是求根过程的初值，option为最优化工具箱的选项设定。最优化工具箱提供了20多个选项，用户可以使用optim
3、set命令将它们显示出来。如果想改变其中某个选项，则可以调用optimset()函数来完成。例如，Display选项决定函数调用时中间结果的显示方式，其中‘off’为不显示，‘iter’表示每步都显示，‘final’只显示最终结果。optimset(‘Display’,‘off’)将设定Display选项为‘off’。linspace函数调用格式：linspace(x1,x2,N)，用于产生x1,x2之间的N点行矢量。其中x1、x2、N分别为起始值、终止值、元素个数。若缺省N，默认点数为100。zeros函数调用格式：zeros(m,n)或zeros
4、(n)，zeros(m,n)产生m×n的全0矩阵，zeros(n)产生n×n的全0方阵。length函数调用格式：n=length(M)，对于一个非空的数组，返回值n在数值上和max(size(M))相等，对于一个空数组，n等于0。plot函数调用格式：plot(x,y)，其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y坐标数据。plot函数功能强大，这只是基本调用格式。应用plot函数前，可先用figure指令打开图形窗口，当需要打开网格时加上gridon命令，另外还有subplot函数是分隔图形窗口函数，如supplot(m,n,i)是将图形窗
5、口分隔成m×n个子图形矩阵，并选第i个子图形为当前图形。title函数调用格式：title(‘string’)，在当前坐标系上方居中输出标题'string'，其中string是自定义的内容。xlabel与ylabel函数调用格式：xlabel(‘string’)和ylabel(‘string’)，在x（y）轴上标上string。moviein和movie函数调用格式：moviein(n,clf)和movie(m,n)，前者用来建立一个足够大的n列矩阵，用来保存n幅画面的数据以备播放；后者播放由矩阵m所定义的画面n次，缺省时播放一次。mesh函数调用格
6、式：mesh(x,y,z,c)，绘制网格曲面，将数据点在空间中描出，并连成网格。fmincon函数用于优化设计中，调用格式较多，其中一种调用格式：x=fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,nonlcon)，x，b，beq，lb和ub为线性不等式约束的上、下界向量，A和Aeq为线性不等式约束和等式约束的系数矩阵矩阵，fun为目标函数，nonlcon为非线性约束函数。机构分析与设计编程思路机构分析与设计编程主要用辅助解析方法求解机构运动学、力学及设计与优化问题的方程组。（1）问题分析与数学模型构建（2）设定变量，输入已知数据（
7、3）方程求解（4）结果分析与处理主要流程：第二节机构分析与设计及优化的相关Matlab程序实例杆机构运动分析程序实例例1：如图5-15所示的牛头刨床的机构简图。已知各构件的尺寸为：mm，mm，mm，原动件1的方位角和等角速度rad/s。试用矩阵法求该机构中各从动件的方位角、角速度、角加速度，及点的位移、速度和加速度的运动曲线。图5-15牛头刨床机构简图解：建立以C为原点的直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。其中共有四个未知量、、、。需要建立两个封闭矢量方程才能求解，这里利用两个封闭图形ABCA及CDEGC。建立的矢量方程为：写出投影的形式为：由以上
8、各式可求得、、、四个运动变量。滑块2的方位角θ2=θ3。分别对上述各式求时间的一次、二次导数，并写出矩阵形式
