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用对四连杆运动模拟Matlab四连杆机构因其结构敏捷、能够传递动力并有效地实现预定动作,在许多领域得到了广泛应用进行连杆机构运动分析,传统方法主要是图解法或分析法,无论设计精度还是设计效率都相对低下,无法满意现代机械高速高精度的要求随着计算机技术的飞速发展,特殊是以MATLAB为代表的数值计算软件的出现,为进行机构分析供应了有力的工具、四连杆介绍
1、四连杆介绍与分类
1.1全部运动副均为转动副的四杆机构称为较链四杆机构,它是平面四杆机构的基本形式,其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的选定其中一个构件作为机架之后,干脆与机架链接的构件称为连架杆,不干脆与机架连接的构件称为连杆,能够做整周回转的构件被称作曲柄,只能在某一角度范围内往复摇摆的构件称为摇杆假如以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动,则称之为整转副,反之称之为摆转副较链四杆机构中,根据连架杆是否可以做整圆周转动,可以将其分为三种基本形式,即曲柄摇杆机构,双曲柄机构和1000500-500-1000-
150001020304050607080、结果分析3对的角速度的求值得两种方法中,分析图像知符3W2号求导再代入数值更简单出现大的偏差的图像中的红线)干(w2脆用数值求导得到的解更平稳、程序
4、函数文件1dd.m;function F=ddy global LI L2L3L4p x=pF=L3*cosy+L4-Ll*cosxA2+L3*siny-Ll*sinxA2-L2A2;、计算的文件2y_figure.m%传递参数globalLI L2L3L4p%曲柄摇杆机构%Ll=8;L2=25;L3=20;L4=20;%双曲柄机构%L1=7;L2=9;L3=11;L4=4;%双摇杆机构Ll=7;L2=
6.2;L3=10;L4=6;%双摇杆机构%Ll=9;L2=5;L3=10;L4=7;Ltotal=Ll+L2+L3+L4;Lmax=max[Ll L2L3L4];[Lmin,l]=min[Ll L2L3L4];m=100;b=0;while Lmax+Lmin=Ltotal/2双摇杆机构,;str0b=l;breakendwhile Lmax+LminLtotal/2if l==4二,双曲柄机构,;strelse ifl==l|11==3二,曲柄摇杆机构strelse ifl==2二,双摇杆机构,;strb=l;endendendbreakendswitch bcase0m=100;确定隐函数自变量的范围x=linspace0,2*pi,m;%%第一个方程的初值y0=
0.7341;case1a=
0.58;m=80;x=linspacea,2*pi-a,m;y0=
1.2465;endy=[];f=[];for k=l:mP=xk;[yl,fval,exitflag,output]=fzeroldd,,yO;yO=yl;;y=[y,yi];f=[f/vai]endfigureplotxl:m,yl:m;r.-,%绘制隐函数图形,grid on、计算的文件3w2w_figure.mglobal LI L2L3L4wlwl=100;syms xxyy为输入杆转角,为输出角转角%xx yyF=Ll*cosxx+L2*l-L3*sinyy-Ll*sinxx/L2A2Al/2-L3*cosyy-L4;w=-l*diffF,xx/diffF,yy*wl;用隐函数求导w21=subsW,{xx,yy},{x,y};%t=x/wl;二干脆数值求导w22diffy./difft;%plotw21/rhold onplotw22/k、实时动画文件4siliangan.mpic=figurename,,str;settpic/color/white;axis equalgridonaxis[-10,30,-10,20];axis onglobalLIL3L4点坐标xa=0;ya=0;%A点坐标xd=L4;yd=0;%D点坐标xb=Ll*cosxl;yb=Ll*sinxl;%B点坐标xc=L3*cosyl+L4;yc=L3*sinyl;%C stick_l=line[xa;xb],[ya;yb],color*,red,linewidth,5,linestyle,-;stick_2=line[xb;xc],[yb;yc],color,linewidth,5,linestyle,1-1;stick_3=line[xc;xd],[yc;yd],,color,,b7linewidth,,5,,linestyle stick_O=line[xd;xa],z;[ydjyal/color/y,linewidth,5,linestyle,1-dot_a=linexa,ya,,color,,r,,linestyle,,l.l,,markersize,,30;7Zdot_b=linexb yb,,color,,black,,linestyle,,,.,,markersize,,30;////dot_c=linexc,yc,color,r,color,[
0.
10.7O.Sj/linestyle/./markersize^O;dot_d=linexd yd/color,r/linestyle/.Vmarkersize,30;/dt=2*pi/m;k=l;while1if km;k=l;endxb=Ll*cosxk+xa;yb=Ll*sinxk+ya;xc=L3*cosyk+L4;yc=L3*sinyk;setstick_l,,xdata,,[xa;xb],,ydata,[ya;yb];setstick_2/xdata,,[xc;xb],ydata,,[yc;yb];setstick_3/xdata[xd;xc],,ydata,,[yd;yc];setdot_b/xdata,,xb/ydata,yb;//setdot_c,xdata,,xc/ydata,,yc;setgcf,,doublebuffer,on,;,drawnow;pause k=k+l;end双摇杆机构曲柄摇杆机构,两连架杆中一个为曲柄一个为摇杆的较链四杆机构双曲柄机构,具有两个曲柄的钱链四杆机构称为双曲柄机构其特点是当主动曲柄连续等速转动时,从动曲柄一般做不等速转动在双曲柄机构中,假如两对边构件长度相等且平行,则成为平行四边形机构O这种机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动,而连杆做平动双摇杆机构双摇杆机构是两连架杆均为摇杆的较链四杆机构、格拉霍夫定理L2杆长之和条件平面四杆机构的最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其余两杆长度之和在较链四杆机构中,假如某个转动副能够成为整转副,则它所连接的两个构件中,必有一个为最短杆,并且四个构件的长度关系满意杆长之和条件在有整装副存在的较链四杆机构中,最短杆两端的转动副均为整转副此时,假如取最短杆为机架,则得到双曲柄机构;若取最短杆的任何一个相连构件为机架,则得到曲柄摇杆机构;假如取最短杆对面构件为机架,则得到双摇杆机构假如四杆机构不满意杆长之和条件,则不论选取哪个构件为机架,所得到机构均为双摇杆机构上述系列结论称为格拉霍夫定理运用条件分析:>其余两杆之和厂-----此银链四杆机构为双摇杆机构;LLmax+Lmin其余两杆之和,要详细分析
2.Lmax+LminW为机架---为双曲柄机构lLmin2Lmin为连架杆------为曲柄摇杆机构Lmin为曲柄为连杆一——为双摇杆机构3Lmin、理论分析L3c图1四连杆机构对图的四连杆机构列出方程组1其中、、、为四根杆,为机架LIL2L3L4L4LI x cos%+L2xcos0=L3cos0+L42义1LI x sin-4-L2x sin0-L3sin023由此两个方程消去便可得到一个关于%、的函数2,4F%,%2o=L3x COS6+L4-LI xcosO+L3xsin0—LI xsm0—L223r31然后用隐函数求出3=31另解出角速度%=wl Xtw2=d0/dt
3、的实现2Matlab一数据分析给出了组数据3a Ll=8;L2=25;L3=20;L4=20;b L1=7;L2=9;L3=11;L4=4;c Ll=7;L2=
6.2;L3=10;L4=6;用格拉霍夫定理进行分析得到为曲柄摇杆机构;a为双曲柄机构;b双摇杆机构;c二求解并进行动画模拟Matlaba Ll=8;L2=25;L3=20;L4=20;曲柄摇杆机构%=%%图像26实时动画模拟(部分截屏)的图像W2b L1=7;L2=9;L3=11;L4=4;双曲柄机构%=%%图像说明其中为先符号求导再赋值计算,为干脆数值求导下同w2l w22实时动画模拟(部分截屏)的图像W2双摇杆机构c Ll=7;L2=
6.2;L3=10;L4=6;%=%%图像实时动画模拟(部分截屏)的图像W2。
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