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时间:2020-03-24
《基于MatlabSimulink的曲柄滑块机构运动学分析及仿真.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、研究与分析2012年第4期(总第120期)·机械研究与应用·基于Matlab/Simulink的曲柄滑块机构运动学分析及仿真周莉(沙洲职业工学院,江苏张家港215600)摘要:针对曲柄滑块机构,建立其数学模型,然后应用Matlab/Simulink对曲柄滑块机构进行运动仿真,得到了在仿真时间内连杆和滑块的运动曲线。此方法可以方便观察机构运动特性,有效提高设计工作效率。关键词:曲柄滑块机构;Matlab/Simulink;运动仿真中图分类号:TH123.1文献标识码:A文章编号:1007—4414(2012)04—0062—02Kinematicaanalysisandsimulationofs
2、lider—crackmechanismbasedonMATLAB/SimulinkZhouLi(Shazhouvocationalcollegeoftechnology,ZhangfiagangJiangsu215600,China)Abstract:Themathematicalmodelisbniltaimingattheslider—crackmechanism,thenthemotionsimulationisdoneforsli.der-erankmechanismbyusingMatlab/Simulink,andthemotionCHIVESofcrackands~derisg
3、ot.Thismethodcaneasilyob-servemechanismmotioncharacteristics,andalsovallimprovethedesigneficiencyefectively.Keywords:slider-crackmechanism;Matlab/Simulink;motionsimulation1前言根据机构所构成的封闭图形ABCA,可写出封闭随着现代机械设计的发展,机构运动状态要求越矢量方程式:f:+=s(1)来越复杂,因此对机构进行运动分析十分必要,而且2.1位置分析它也是评价机械产品性能指标的方法之一。传统的将式(1)用复数形式表示为:图解法
4、、解析法对机构进行设计、运动分析、动态特性f】e+12e=s。(2)分析非常费时,在实际工程设计应用中有很大的局限将式(2)的实部和虚部分离,得:性,并经常导致结果不准确。而以计算机仿真为基础f1cos0】+12cos02=s。,¨的机构运动分析方法使这一评价方法更加直观、明f1sin0】+12sin02=0了,并可减少设计失误。本文以曲柄滑块机构运动式中:0为曲柄AB的转角;为连杆BC的转角。分析为例,借助Madab软件中仿真工具箱Simulink2.2速度分析进行运动学仿真,通过仿真得到曲柄滑块机构连杆、将式(3)对时间t求一次导数得:滑块的运动变化曲线,有效地提高了设计工作效率。l2si
5、n2曲柄滑块机构数学模型的建立⋯伽02三】㈩为了对机构进行运动分析,建立如图1所示的直解上式即可求得连杆的角速度W:和滑块的线速角坐标系。其中AB为曲柄Z,BC为连杆f,AC为滑度。块的位移s。2.3加速度分析将式(3)对时间£求二次导数得:in02[一l2s:。。口:】[】+[w2l2:coins乏:】【】:『lf1∞01(5)【一W1Zlsin0lJ解上式即可求得角加速度0/:和线加速度a。。图1曲柄滑块机构3曲柄滑块机构运动学的建模与仿真在图1所示的曲柄滑块机构中,AB为原动件,以收稿日期:2012—06—06作者简介:周莉(1984一),女,江苏徐州人,工程师,研究方向:机械设计。·6
6、2··机械研究与应用·2012年第4期(总第120期)研究与分析匀角速度=lOrad/s逆时针旋转,曲柄和连杆的长根据已知参数的值和前面建立的数学模型,在co')\潞掣援罩f度分别为f1=lOOmm,Z2=300mm。2,Matlab—Simulink中建立的曲柄滑块机构仿真模型如3.1Matlab/Simulink仿真模型的建立图2所示。其中曲柄的角速度和角加速度作为输入,运动中曲柄的转角和连杆BC每个瞬时的位置、角速度、角加速度以及滑块每个时刻的位置、速度、加速度作为输出,以向量存储在工作空间中。MatlabFunction模块中添加由式(5)编写的函数,该模块输出两个变量,即连杆的角加速
7、度和滑块的加速度。3.2曲柄滑块机构Matlab/Simulink仿真结果在仿真运行之前,需要根据具体的要求进行初始图2曲柄滑块机构仿真模型参数值的设定。例如,已知曲柄Z=100ram,连杆‘Z:=300mm,初始位置为曲柄和连杆展开共线,曲柄由400静止开始作匀角速度=10rad/s逆时针旋转,可以设定初始条件为:仅1=0,W1=10,0l=0,2=0,W2=一3503.3,02=0,口=一1.
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