机械原理-MATLAB基于四杆机构运动分析的运用

MATLAB软件由美国MathWorks公司于1982年推出，经过十几年的发展和竞争，现已成为国际公认的最优秀的科技应用软件之一。

MATLAB提供了强大的矩阵处理和绘图功能。它主要包括两部分内容：核心函数和工具箱。Matlab编程代码接近数学推导公式，简洁直观，与科技人员的思维方式和书写习惯相适应，操作简易，人机交互性能好，且可以方便迅速地用三维图形、图像、声音、动画等表达计算结果，拓展思路。

编制相应的M函数文件。Pos.m用于求解位置、角度和角加速度。th1为初始角度，w1为杆1角速度，其余为杆长。将课本P35（i）、（ii）、（iii）式用MATLAB语言表述，即可编制为四杆机构求解函数文件pos.m。

function f=pos(th1,w1,l1,l2,l3,l4)

syms x21 x31 x22 x32

x1=th1*pi/180;x11=cos(x1);x12=sin(x1);

eq1=l1*x11+l2*x21-l3*x31-l4;

eq2=l1*x12+l2*x22-l3*x32;

eq3=x21^2+x22^2-1;eq4=x31^2+x32^2-1;

s=solve(eq1,eq2,eq3,eq4,x21,x22,x31,x32);

s1=double(s.x21); s2=double(s.x22);

s3=double(s.x31); s4=double(s.x32);

x2=(acos(s1(1,1)))/pi*180;

x3=(acos(s3(1,1)))/pi*180;

A=[l2*s2(1,1),-l3*s4(1,1);l2*s1(1,1),-l3*s3(1,1)];

B=[-l1*x12;-l1*x11];

w=A\(w1*B);w2=w(1,1);w3=w(2,1);

C=[-l2*w(1,1)*s1(1,1),l3*w(2,1)*s3(1,1);l2*w(1,1)*s2(1,1),-l3*w(2,1)*s4(1,1)];

D=[w(1,1);w(2,1)];E=[-l1*w1*x11;l1*w1*x12];

F=[l2*s2(1,1),-l3*s4(1,1);l2*s1(1,1),-l3*s3(1,1)];

t=F\(C*D+w1*E);a2=t(1,1);a3=t(2,1);

l1=cat(1,th1,w1,0);l2=cat(1,x2,w2,a2);

l3=cat(1,x3,w3,a3);f=(cat(2,l1,l2,l3))';

subplot(2,2,1);plot(th1,w2,'r-');hold on;title('连杆2角速度分析');

subplot(2,2,2);plot(th1,a2,'b-');hold on;title('连杆2角加速度分析');

subplot(2,2,3);plot(th1,w3,'r-');hold on;title('连杆3角速度分析');

subplot(2,2,4);plot(th1,a3,'b-');hold on;title('连杆3角加速度分析');

return

在MA TLAB命令窗口输入命令：

>> th1=60;w1=pi/3;l1=20;l2=30;l3=40;l4=45;

>> function f=pos(th1,w1,l1,l2,l3,l4)

60°，ω=pi/3时的值

即可得到

theta=

采用实时动画的方法编写draw.m文件：

function dw = draw(l1,l2,l3,l4,x1,x2,x3)

figure(2);

th1=x1*pi/180;th2=x2*pi/180;th3=x3*pi/180;

x=0:0.001:l4;plot(x,0,'r-');axis([-25,70,-25,60]);hold on

for i=0:0.1:l1;

s=i*cos(th1); c=i*sin(th1);

plot(s,c,'b-');hold on;

end;

for x=0:0.1:l3;

s2=x*cos(th3)+l4;c2=x*sin(th3);

plot(s2,c2);hold on;

end

for x=0:0.1:l2;

s3=l1*cos(th1)+x*cos(th2); c3=l1*sin(th1)+x*sin(th2);

plot(s3,c3);hold on;

end

return

代入pos.m中所得的结果，输入命令：

>>draw(l1,l2,l3,l4,y(1,1),y(2,1),y(3,1))

即可得到当前位置下的四杆图形。

实例计算

假设已知各杆的尺寸和杆1的初始角度th1及角速度w1，其分别为th1=60，w1=pi/3，l1=25，l2=40，l3=50，l4=60。

现求在图1所示位置时的杆2和3的角位移，角速度和角加速度及当前位置下的四杆机构图形。仅需输入：

>> th1=60;w1=pi/3;l1=25;l2=40;l3=50;l4=60;

>> pos(th1,w1,l1,l2,l3,l4)

>>draw(l1,l2,l3,l4,y(1,1),y(2,1),y(3,1))

若要得到四杆机构的运动图形，则输入：

>>for m=0:1:360;%步距为1°，可更改；

y=pos(m,w1,l1,l2,l3,l4);

draw(l1,l2,l3,l4,y(1,1),y(2,1),y(3,1));%不断重画；

end

最后可得到杆2和杆3的角速度、角加速度曲线，如图示：

参考文献

[1]陈怀深.MATLAB及其在理工课程中的应用指南.西安:西安电子科技大学出版社,2000.

[2]孙桓,傅则绍.机械原理[M].北京:高等教育出版社,1995.

[3]张智星.Matlab程序设计及应用[M].北京:清华大学出版社,2002.

[4]岳修科,黄俊杰.Matlab在平面机构运动解析法分析中的应用.计算机应用技术.2006年第8期总第33卷.

[5]王华杰.基于MATLAB的偏心轮机构运动仿真系统.机械研究与应用.Vol 16 No4,2003-12.

《本文相关内容摘自本人已刊登的论文，注意版权！ pengyun99》

附数据含义：

图表 1

MATLAB程序：已知三个位置设计平面四杆机构求解程序(位移矩阵法)

%MATLAB程序：已知三个位置设计平面四杆机构求解程序（位移矩阵法） clear;clc; %凡是变量名前带v的为数值变量，不带的是符号变量 vxp1=0; vyp1=0; vsita1=0*pi/180; vxp2=-2; vyp2=6; vsita2=40*pi/180; vxp3=-10; vyp3=8; vsita3=90*pi/180; %精确位置P1，P2，P3及各角度 vsita12=vsita2-vsita1; vsita13=vsita3-vsita1; vxa=-10; vya=-2; vxd=-5; vyd=-2; %选定A,D点 %所有数值均在此确定，更改此处即可解出不同数值的四杆机构位移矩阵方程 syms xp1 yp1 xp2 yp2 xp3 yp3 sita12 sita13; syms xa ya xb1 yb1 xb2 yb2 xb3 yb3; f1='(xb2-xa)^2+(yb2-ya)^2=(xb1-xa)^2+(yb1-ya)^2'; f2='(xb3-xa)^2+(yb3-ya)^2=(xb1-xa)^2+(yb1-ya)^2'; %前两个机构方程 f3='xb2=cos(sita12)*xb1-sin(sita12)*yb1+xp2-xp1*cos(sita12)+yp1*sin(sita12)'; f4='yb2=sin(sita12)*xb1+cos(sita12)*yb1+yp2-xp1*sin(sita12)-yp1*cos(sita12)'; %由第一个位移矩阵方程得出 f5='xb3=cos(sita13)*xb1-sin(sita13)*yb1+xp3-xp1*cos(sita13)+yp1*sin(sita13)'; f6='yb3=sin(sita13)*xb1+cos(sita13)*yb1+yp3-xp1*sin(sita13)-yp1*cos(sita13)'; %由第二个位移矩阵方程得出 f1=subs(f1,{xa,ya},{vxa,vya}); f2=subs(f2,{xa,ya},{vxa,vya}); f3=subs(f3,{xp1,xp2,yp1,sita12},{vxp1,vxp2,vyp1,vsita12}); f4=subs(f4,{xp1,yp1,yp2,sita12},{vxp1,vyp1,vyp2,vsita12}); f5=subs(f5,{xp1,xp3,yp1,sita13},{vxp1,vxp3,vyp1,vsita13}); f6=subs(f6,{xp1,yp1,yp3,sita13},{vxp1,vyp1,vyp3,vsita13}); %代入具体数值 [xb1,xb2,xb3,yb1,yb2,yb3]=solve(f1,f2,f3,f4,f5,f6); %解方程 vxb1=vpa(xb1); vyb1=vpa(yb1); vxb2=vpa(xb2); vyb2=vpa(yb2); vxb3=vpa(xb3); vyb3=vpa(yb3); (vxb1-vxa)^2+(vyb1-vya)^2; (vxb2-vxa)^2+(vyb2-vya)^2; (vxb3-vxa)^2+(vyb3-vya)^2; %去掉这三行分号可验证B点三个位置是否距离A点相等 syms xd yd xc1 yc1 xc2 yc2 xc3 yc3;

基于matlab的GUI设计——机械原理教学演示系统

机械原理教学演示系统——基于matlab的GUI设计 xxx 指导老师： 20年月日

目录 一、功能简介 (3) 二、总界面 (3) 三、凸轮模块 (4) 四、齿轮模块 (6) 五．参考书目 (6) 六．附录（部分程序源代码） (7)

一、功能简介 本系统能实现机械原理教学过程中凸轮模块与齿轮模块的设计与运动仿真，加深对机械原理课程学习的理解。 二、总界面 总界面标题设置：set(gcf,'name','机械原理教学演示系统 made by 翟鲁鑫'); 背景图片设置：ximg=imread('机械原理课本.jpg'); imshow(ximg); 背景声音播放：Fs=44100; [ywav,Fs]=wavread('夜的钢琴曲 - 六3.wav'); sound(ywav,Fs); 到各个模块：到凸轮模块 clc close(gcf); clear all

GUItulun 到齿轮模块 clc close(gcf); clear all GUIchilun 关闭系统：clc question='真的要退出吗？'; title='确认退出？'; button=questdlg(question,title,'是','否','是'); switch button case'是' clear all close case'否' return end 三、凸轮模块 设计要点： 1.背景声音设置方法同主界面

2.推程角、远休角、回程角之和不能大于360度的判别条件；基圆半径、滚子半径、行程不能为0的判别条件 sr0=get(handles.edit2,'string'); r0=str2num(sr0); if isequal(r0,0) errordlg('基圆半径不能为0,请重新输入','出错'); return end srr=get(handles.edit3,'string'); rr=str2num(srr); if isequal(rr,0) errordlg('滚子半径不能为0,请重新输入','出错'); return end sh=get(handles.edit4,'string'); h=str2num(sh); if isequal(h,0) errordlg('行程不能为0,请重新输入','出错'); return end n3=phi01+phi02+phi03; %推程角、远休止角与回程角的总和 if n3>360 errordlg('角度之和大于360，请重新输入','出错'); end 3.仿真程序。采用for 循环以及m(j)=getframe之前要先使用moviein函数Initialize movie frame memory，否则要提示错误 4.仿真之前要先清除绘图时留下的图像，命令如下cla(handles.axes1); 5.回主界面之前要先clear all，关闭音乐、清空global定义的全局变量，以防全局变量影响下一程序 6.图像保存。绘制出的图像可以保存供以后查看。主要命令有uiputfile()、imwrite() [sfilename,sfilepath]=uiputfile({'*.jpg';'*.bmp';'*.tif';'*.*'},... '保存图像文件','unititled.jpg'); if ~isequal([sfilename,sfilepath],[0,0]) sfilefullname=[sfilepath ,sfilename]; h_tulun = getframe(handles.axes1); imwrite(h_tulun.cdata,sfilefullname); else msgbox('您按了取消，保存失败','保存失败','error'); end

机械运动知识点总结

第一章机械运动知识点总结 1．长度的测量是最基本的测量，最常用的工具是刻度尺。 2．长度的主单位是米，用符号：m表示，我们走两步的距离约是1米，课桌的高度约0.75米。 3．长度的单位还有千米、分米、厘米、毫米、微米，它们关系是： 1千米=1000米=103米；1分米=0.1米=10-1米 1厘米=0.01米=10-2米；1毫米=0.001米=10-3米 1米=106微米；1微米=10-6米。 4．刻度尺的正确使用： (1).使用前要注意观察它的零刻线、量程和最小刻度值；(2).用刻度尺测量时，尺要沿着所测长度，不利用磨损的零刻线；(3).读数时视线要与尺面垂直，在精确测量时，要估读到最小刻度值的下一位；(4). 测量结果由数字和单位组成。 5．误差：测量值与真实值之间的差异，叫误差。 误差是不可避免的，它只能尽量减少，而不能消除，常用减少误差的方法是：多次测量求平均值。 6．特殊测量方法： (1)累积法：把尺寸很小的物体累积起来，聚成可以用刻度尺来测量的数量后，再测量出它的总长度，然后除以这些小物体的个数，就可以得出小物体的长度。如测量细铜丝的直径，测量一张纸的厚度.(2)平移法：方法如图:(a)测硬币直径； (b)测乒乓球直径； (3)替代法：有些物体长度不方便用刻度尺直接测量的，就可用其他物体代替测量。如 (a)怎样用短刻度尺测量教学楼的高度，请说出两种方法？ (b)怎样测量学校到你家的距离?(c)怎样测地图上一曲线的长度？（请把这三题答案写出来） (4)估测法:用目视方式估计物体大约长度的方法。 7. 机械运动：物体位置的变化叫机械运动。 8. 参照物：在研究物体运动还是静止时被选作标准的物体(或者说被假定不动的物体)叫参照物. 9. 运动和静止的相对性：同一个物体是运动还是静止，取决于所选的参照物。 10. 匀速直线运动：快慢不变、经过的路线是直线的运动。这是最简单的机械运动。 11. 速度：用来表示物体运动快慢的物理量。 12. 速体指在单位时间内通过的路程。公式：v=s/t 速度的单位是：米/秒；千米/小时。1米/秒=3.6千米/小时 13. 变速运动：物体运动速度是变化的运动。 14. 平均速度：在变速运动中，用总路程除以所用的时间可得物体在这段路程中的快慢程度，这就是平均速度。用公式：v=s/t;日常所说的速度多数情况下是指平均速度。 15. 根据速度、时间可求路程：s=vt： 16. 人类发明的计时工具有：日晷→沙漏→摆钟→石英钟→原子钟。

基于matlab的连杆机构设计

基于maｔlａｂ的连杆机构设计

————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：

目录 １平面连杆机构的运动分析 (1) 1．2 机构的工作原理 (1) 1.３机构的数学模型的建立 (1) 1.３.1建立机构的闭环矢量位置方程．.....．.......．...．....．...．..．．．..．....．...．．．...．１ 1.3.２求解方法..．..．..．.．..................．．...．........．....．...．．．..．．.．..．..．．．2 ２基于MATLAB程序设计 (4) 2.1 程序流程图 (4) 2．2 M文件编写 (6) ２.３程序运行结果输出 (7) 3 基于MATLAB图形界面设计 (11) 3.1界面设计……………………………………………………………………………………………１1 3.2代码设计……………………………………………………………………………………………１2

4 小结 (17) 参考文献 (18) 1平面连杆机构的运动分析 １.1 机构运动分析的任务、目的和方法 曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最基本的由转动副组成的四杆机构，它可以用来实现转动和摆动之间运动形式的转换或传递动力。 对四杆机构进行运动分析的意义是:在机构尺寸参数已知的情况下,假定主动件（曲柄)做匀速转动，撇开力的作用,仅从运动几何关系上分析从动件（连杆、摇杆)的角位移、角速度、角加速度等运动参数的变化情况。还可以根据机构闭环矢量方程计算从动件的位移偏差。上述这些内容,无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能,都是十分必要的,而且它还是研究机械运动性能和动力性能提供必要的依据。 机构运动分析的方法很多,主要有图解法和解析法。当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘制机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来,以便于机构的优化设计。 1.2 机构的工作原理 在平面四杆机构中,其具有曲柄的条件为: a.各杆的长度应满足杆长条件,即: 最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。 b.组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆，且其最短杆为连架杆或机架（当最短杆为连架杆时,四杆机构为曲柄摇杆机构;当最短杆为机架时，则为双曲柄机构）。 在如下图１所示的曲柄摇杆机构中，构件ＡB为曲柄,则B点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置。

机械原理大作业

Harbin Institute of Technology 机械原理大作业（一） 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：

一、题目（13） 如图所示机构，已知各构件尺寸：Lab=150mm;Lbc=220mm;Lcd=250mm;Lad=300mm;Lef=60mm;Lbe=110mm;EF⊥BC。试研究各杆件长度变化对F点轨迹的影响。 二、机构运动分析数学模型 1.杆组拆分与坐标系选取 本机构通过杆组法拆分为： I级机构、II级杆组RRR两部分如下：

2.平面构件运动分析的数学模型 图3 平面运动构件（单杆）的运动分析 2.1数学模型 已知构件K 上的1N 点的位置1x P ,1y P ，速度为1x v ,1Y v ，加速度为1 x a ，1y a 及过点的1N 点的线段12N N 的位置角θ，构件的角速度ω，角加速度ε，求构件上点2N 和任意指定点3N （位置参数13N N ＝2R ，213N N N ∠＝γ）的位置、 速度、加速度。 1N ，3N 点的位置为： 211cos x x P P R θ=+ 211sin y y P P R θ=+ 312cos()x x P P R θγ=++ 312sin()y y P P R θγ=++ 1N ，3N 点的速度，加速度为： 211211sin ()x x x y y v v R v P P ωθω=-=-- 211121sin (-) y y y x x v v R v P P ωθω=-=- 312131sin() () x x x y y v v R v P P ωθγω=-+=--312131cos()() y y y x x v v R v P P ωθγω=-+=-- 2 212121()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 2 212121()() y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2313131()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 23133(1)(1) y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2.2 运动分析子程序 根据上述表达式，编写用于计算构件上任意一点位置坐标、速度、加速度的子程序如下： 1>位置计算 function [s_Nx,s_Ny ] =s_crank(Ax,Ay,theta,phi,s) s_Nx=Ax+s*cos(theta+phi); s_Ny=Ay+s*sin(theta+phi); end 2>速度计算 function [ v_Nx,v_Ny ] =v_crank(s,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi) v_Nx=v_Ax-s*omiga.*sin(theta+phi); v_Ny=v_Ay+s*omiga.*cos(theta+phi); end 3>加速度计算 function [ a_Nx,a_Ny ]=a_crank(s,a_Ax,a_Ay,alph,omiga,theta,phi) a_Nx=a_Ax-alph.*s.*sin(theta+phi)-omiga.^2.*s.*cos(theta+phi);

机械原理课程设计六杆机构运动分析

机械原理 课程设计说明书 题目六杆机构运动分析 学院工程机械学院 专业机械设计制造及其自动化 班级机制三班 设计者秦湖 指导老师陈世斌 2014年1月15日

目录 一、题目说明??????????????????????????????????????????????????? 2 1、题目要求????????????????????????????????????????????? 3 2、原理图????????????????????????????????????????????? 3 3、原始数据????????????????????????????????????????????? 3 二、结构分析??????????????????????????????????????????????????? 4 三、运动分析????????????????????????????????????????????????? 5 1、D点运动分析?????????????????????????????????? 8 2、构件3运动分析??????????????????????????????????9 3、构件4运动分析??????????????????????????????????9 4、点S4运动分析??????????????????????????????????10 四、结论?????????????????????????????????????????????????????10 五、心得体会?????????????????????????????????????????????????????10 六、参考文献?????????????????????????????????????????????????????11

用matlab分析四杆机构

首先创建函数FoutBarPosition，函数fsolve通过他确定。 function t=fourbarposition(th,th2,L2,L3,L4,L1) t=[L2*cos(th2)+L3*cos(th(1))-L4*cos(th(2))-L1;… L2*sin(th2)+L3*sin(th(1))-L4*sin(th(2))]; 主程序如下： disp ' * * * * * * 平面四杆机构的运动分析* * * * * *' L1=304.8;L2=101.6;L3=254.0;L4=177.8; %给定已知量，各杆长L1,L2,L3,L4 th2=[0:1/6:2]*pi; %曲柄输入角度从0至360度，步长为pi/6 th34=zeros(length(th2),2); %建立一个N行2列的零矩阵，第一列存放options=optimset('display','off'); %θ_3,第二列存放θ_3 for m=1:length(th2) %建立for循环，求解θ_3，θ_4 th34(m,:)=fsolve('fourbarposition',[1 1],…%调用fsove函数求解关于θ_3，θ_4 options,th2(m),L2,L3,L4,L1); %的非线性超越方程，结果保存在th34中 end y=L2*sin(th2)+L3*sin(th34(:,1)'); %连杆3的D端点Y坐标值 x=L2*cos(th2)+L3*cos(th34(:,1)'); %连杆3的D端点X坐标值 xx=[L2*cos(th2)]; %连杆3的C端点X坐标值 yy=[L2*sin(th2)]; %连杆3的C端点Y坐标值 figure(1) plot([x;xx],[y;yy],'k',[0 L1],[0 0],…%绘制连杆3的几个位置点 'k--^',x,y,'ko',xx,yy,'ks') title('连杆3的几个位置点') xlabel('水平方向') ylabel('垂直方向') axis equal %XY坐标均衡 th2=[0:2/72:2]*pi; %重新细分曲柄输入角度θ_2，步长为5度 th34=zeros(length(th2),2); options=optimset('display','off'); for m=1:length(th2)

机械原理大作业3 凸轮结构设计

机械原理大作业（二） 作业名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：丁刚陈明 设计时间： 哈尔滨工业大学机械设计

1.设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮机构，根据其原始参数设计该凸轮。 表一：凸轮机构原始参数 序号升程 （mm) 升程运动 角（o） 升程运动 规律 升程许用 压力角 （o） 回程运动 角（o） 回程运动 规律 回程许用 压力角 （o） 远休止角 （o） 近休止角 （o） 12 80 150 正弦加速 度30 100 正弦加速 度 60 60 50 2.凸轮推杆运动规律 (1)推杆升程运动方程 S=h[φ/Φ0-sin(2πφ/Φ0)]

V=hω1/Φ0[1-cos(2πφ/Φ0)] a=2πhω12sin(2πφ/Φ0)/Φ02 式中： h=150，Φ0=5π/6，0<=φ<=Φ0，ω1=1（为方便计算） (2)推杆回程运动方程 S=h[1-T/Φ1+sin(2πT/Φ1)/2π] V= -hω1/Φ1[1-cos(2πT/Φ1)] a= -2πhω12sin(2πT/Φ1)/Φ12 式中： h=150，Φ1=5π/9，7π/6<=φ<=31π/18，T=φ-7π/6 3.运动线图及凸轮线图 运动线图： 用Matlab编程所得源程序如下： t=0:pi/500:2*pi; w1=1;h=150; leng=length(t); for m=1:leng; if t(m)<=5*pi/6 S(m) = h*(t(m)/(5*pi/6)-sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/(2*pi)); v(m)=h*w1*(1-cos(2*pi*t(m)/(5*pi/6)))/(5*pi/6); a(m)=2*h*w1*w1*sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/((5*pi/6)*(5*pi/6)); % 求退程位移，速度，加速度 elseif t(m)<=7*pi/6 S(m)=h; v(m)=0; a(m)=0; % 求远休止位移，速度，加速度 elseif t(m)<=31*pi/18 T(m)=t(m)-21*pi/18; S(m)=h*(1-T(m)/(5*pi/9)+sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9))/(2*pi)); v(m)=-h/(5*pi/9)*(1-cos(2*pi*T(m)/(5*pi/9))); a(m)=-2*pi*h/(5*pi/9)^2*sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9)); % 求回程位移，速度，加速度

机械原理习题-(附答案)

第二章 一、单项选择题： 1．两构件组成运动副的必备条件是 。 A ．直接接触且具有相对运动； B ．直接接触但无相对运动； C ．不接触但有相对运动； D ．不接触也无相对运动。 2．当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将 确定的运动。 A ．有； B ．没有； C ．不一定 3．在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为 。 A ．虚约束； B ．局部自由度； C ．复合铰链 4．用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有 个自由度。 A ．3； B ．4； C ．5； D ．6 5．杆组是自由度等于 的运动链。 A ．0； B ．1； C ．原动件数 6．平面运动副所提供的约束为 A ．1； B ．2； C ．3； D ．1或2 7．某机构为Ⅲ级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是 。 A ．含有一个原动件组； B ．至少含有一个基本杆组； C ．至少含有一个Ⅱ级杆组； D ．至少含有一个Ⅲ级杆组。 8．机构中只有一个 。 A ．闭式运动链； B ．原动件； C ．从动件； D ．机架。 9．要使机构具有确定的相对运动，其条件是 。 A ．机构的自由度等于1； B ．机构的自由度数比原动件数多1； C ．机构的自由度数等于原动件数 第三章 一、单项选择题： 1．下列说法中正确的是 。 A ．在机构中，若某一瞬时，两构件上的重合点的速度大小相等，则该点为两构件的瞬心； B ．在机构中，若某一瞬时，一可动构件上某点的速度为零，则该点为可动构件与机架的瞬心； C ．在机构中，若某一瞬时，两可动构件上重合点的速度相同，则该点称为它们的绝对瞬心； D ．两构件构成高副，则它们的瞬心一定在接触点上。 2．下列机构中k C C a 32 不为零的机构是 。 A ．(a)与(b)； B ．(b)与(c)； C ．(a)与(c)； D ．(b)。 3．下列机构中k C C a 32 为零的机构是 。 A ．(a)； B ． (b)； C ． (c)； D ．(b)与(c)。

基于MATLAB的双摇杆机构运动分析与仿真模板

本科生毕业设计 基于MATLAB的双摇杆机构运动分析与仿真 Based on the MATLAB double rocker organization movement analysis and simulation

基于MATLAB/SIMULINK的双摇杆机构运动学分析与仿 真 邹凯旋 云南农业大学工程技术学院，昆明黑龙潭650201 摘要 平面连杆机构的应用十分广泛，它的分析及设计一直是机构学研究的一个重要课题。MATLAB的Simulink是一个对动态系统建模和仿真分析的软件包，为信号与系统仿真实验提供了很好的平台。借助其强大的模拟仿真分析功能可以方便的实现机构性能分析和动态仿真，降低分析的难度，有效提高设计工作效率、产品开发质量、降低开发成本。本设计课题以MATLAB的simulink\simMechanics 动态模拟仿真工具为平台，对双摇杆机构进行运动分析。结果表明该仿真方法能方便、准确的得到机构的运动、动力数据，能为机构的选择、优化设计提供参考依据。应用此工具可很好地对机械系统的各种运动进行分析，构造出平面连杆机构的数学模型。通过对此数学模型分析，分离出可独立求解的机构模型，并用相应的机构分析方法对它进行求解，建立了平面连杆机构运动学分析专家系统。系统可完成部分平面连杆机构的运动学分析及动画仿真，从而为机械系统的建模仿真提供一个强大而方便的工具。 关键词：连杆机构；动态仿真；SimMechanics；数学模型

Based on the MATLAB double rocker organization movement analysis and simulation Zou kaixuan Faculty of Engineering and Technology Yunan Agricultural University，Heilongtan Kunming 650201 ABSTRACT Planar linkage mechanism used widely, its analysis and design of the study of institutions has been an important subject. MATLAB Simulink is a dynamic system modeling and simulation software package, for signal and system simulation results provide a good platform. With its powerful simulation analysis function is realized the performance analysis and the dynamic simulation institutions, reduce the difficulties of analysis, effectively improve the design work efficiency and product development quality, reduce development costs. This design task to MATLAB simulink \ simMechanics dynamic simulation tools as the platform, on the double rocker organization motion analysis. The results show that the simulation method can conveniently, accurately to get the kinematic and dynamic data organization, for the choice of institutions, optimum design to provide the reference. This tool can application is mechanical system analysis of all kinds of sports, constructed the mathematical model of the planar linkage mechanism. Through mathematical model to analysis, separating out can be independent of solving mechanism model, and the corresponding institutions analysis method to solve it, a planar linkage mechanism kinematic analysis of the expert system. System can finish part of planar linkage mechanism kinematic analysis and animated simulation, thus for mechanical system modeling simulation provide a strong and convenient tool. Key words: linkage；Dynamic Simulation；SimMechanics；mathematical model

哈工大机械原理大作业_凸轮机构设计(第3题)

机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： 11208103xx 指导教师：林琳 设计时间： 2014.5.2

工业大学 凸轮设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤ ≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，6 50π =Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ??? ?? ???? ??-=512sin 215650?ππ?S ；

?? ? ?????? ??-= 512cos 1601ππωv ； ?? ? ??= 512sin 1442 1?π ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，9 5'0π= Φ，6 s π = Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ? ???-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=59 sin 451v ； ()π?ω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π 29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));

机械运动专题难题

2016年第一章机械运动专题难题 一．选择题（共10小题） 1．为了监督司机是否遵守限速规定， 交管部门在公路上安装了周定测速 仪．如图所示，汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号．第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时，若发出两次信号的时间间隔是，超声波的速度是340m/s，则（） A．汽车接收到第一次信号时，距测速仪170m B．汽车接收到第二次信号时，距测速仪102m C．汽车的速度是34m/s D．汽车的速度是s 2．研究表明：雨滴自高空由静止下落，雨滴下落过程中受空气阻力随其速度增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度．假设每个雨滴可看成球形，每个雨滴的密度相同，雨滴下落过程中受到空气的阻力与雨滴的半径r的平方成正比，与下落速度v 的平方成正比，即f =kr2v2，其中k为比例常数，对于常温下的空 阻 气，比例系数k=×10﹣4Ns/m2．已知球的体积公式：V=π?r3（r为半径），

g=10N/kg．每个雨滴最终都做匀速运动．如果两个雨滴的半径之比为1：4，则这两个雨滴的落地速度之比为（） A．1：8 B．1：4 C．1：2 D．1：1 3．如图是用照相机所拍摄的某小球在水中下落的一张频闪照片．已知水池壁上每块瓷砖的高度为a，闪光灯每隔△t时间闪亮一次（即拍摄一次）．观察照片，关于小球的运动，以下判断可能的是（） ①小球从A位置到C位置的运动是匀速运动 ②小球从B位置到D位置的运动是匀速运动 ③小球从A位置到C位置的平均速度为 ④小球通过D点时的速度为． A．①②B．①③C．②③D．③④ 4．甲同学骑自行车去看望乙同学，得知消息后，乙同 学步行去迎接，接到后同车返回，整个过程他们的位置 与时间的关系如图所示，据图可知（） A．两同学在t=10min时相遇 B．相遇前甲的速度是乙的4倍 C．相遇后乙的速度是原来的倍

机械原理课程设计六杆机构运动与动力分析

目录 第一部分：六杆机构运动与动力分析 一．机构分析分析类题目 3 1分析题目 3 2.分析内容 3 二．分析过程 4 1机构的结构分析 4 2.平面连杆机构运动分析和动态静力分析 5 3机构的运动分析8 4机构的动态静力分析18 三．参考文献21 第二部分：齿轮传动设计 一、设计题目22 二、全部原始数据22 三、设计方法及原理22 1传动的类型及选择22 2变位因数的选择22 四、设计及计算过程24 1.选取两轮齿数24 2传动比要求24 3变位因数选择24

4.计算几何尺寸25 五．齿轮参数列表26 六．计算结果分析说明28 七．参考文献28 第三部分：体会心得29

一.机构分析类题目3（方案三） 1.分析题目 对如图1所示六杆机构进行运动与动力分析。各构件长度、构件3、4绕质心的转动惯量如表1所示，构件1的转动惯量忽略不计。构件1、3、4、5的质量G1、G3、G4、G5，作用在构件5上的阻力P工作、P空程，不均匀系数δ的已知数值如表2所示。构件3、4的质心位置在杆长中点处。 2.分析内容 （1）对机构进行结构分析； （2）绘制滑块F的运动线图（即位移、速度和加速度线图）； （3）绘制构件3角速度和角加速度线图（即角位移、角速度和角加速度线图）； （4）各运动副中的反力； （5）加在原动件1上的平衡力矩； （6）确定安装在轴A上的飞轮转动惯量。 图1 六杆机构

二.分析过程： 通过CAD制图软件制作的六杆机构运动简图： 图2 六杆机构 CAD所做的图是严格按照题所给数据进行绘制的。并机构运动简图中活动构件的序号从1开始标注，机架的构件序号为0。每个运动副处标注一个字母，该字母既表示运动副，也表示运动副所在位置的点，在同一点处有多个运动副，如复合铰链处或某点处既有转动副又有移动副时，仍只用一个字母标注。见附图2所示。 1.机构的结构分析 如附图1所示，建立直角坐标系。机构中活动构件为1、2、3、4、5，即活动构件数n=5。A、B、C、D、F处运动副为低副（5个转动副，2个移动副），共7个，即P l=7。则机构的自由度为：F=3n-2P l=3Χ5-2Χ7=1。 ，转速为n1，如附图3-a所示；（2）拆基本杆组：（1）标出原动件1，其转角为φ 1, 试拆出Ⅱ级杆组2—3，为RPR杆组，如附图3-b所示；（3）拆出Ⅱ级杆组4—5，为RRP 杆组，如附图3-c所示。由此可知，该机构是由机架0、原动件1和2个Ⅱ级杆组组成，故该机构是Ⅱ级机构。

机械原理课程设计Matlab编程

/*Matlab程序*/ l1 = 59.1000; l2 = 263.9000; l3=120; l4=266.83; l5=180; l6=45; x2=170; y2=132.7289; w1=9.4248; N=42:10:402; ay=119:10:479 a=2*l1*l3*sin(N/180*pi); b=2*l3*(l1*cos(N/180*pi)-l4); c=l2^2-l1^2-l3^2-l4^2+2*l1*l4*cos(N/180*pi); jiao3=2*atan((a- sqrt(a.^2+b.^2-c.^2))./ (b-c))/pi*180+77 g=2*l1*l2*sin(N/180*pi); h=2*l2*(l1*cos(N/180*pi)-l4); m=l1^2+l2^2+l4^2-l3^2-2*l1*l4*cos(N/180*pi); jiao2=2*atan((g- sqrt(g.^2+h.^2-m.^2))./ (h-m))/pi*180+77 lof=-sqrt(l6^2-x2^2-l5^2+2*l5*x2*cos((180+jiao3)/180*pi)+l5^2*sin(j iao3/180*pi).^2)+y2-l5* sin((180+jiao3)/180*pi)

j12=N-(jiao2-77); j32=jiao3-jiao2; j13=(N-(jiao3-77)); j23=(jiao2-jiao3); w3=(w1*l1*sin(j12/180*pi))./ (l3*sin(j32/180*pi)) w2=(-1*w1*l1*sin(j13/180*pi))./(l2*sin(j23/180*pi)) a3=(w1^2*l1*cos(j12/180*pi)+w2.^2*l2-(w3.^2).*(l3*cos(j32/180*pi)) )./ (l3*sin(j32/180*pi)) a2=(-w1^2*l1*cos(j13/180*pi)-(w2.^2).*(l2*cos(j23/180*pi))+l3*w3.^ 2)./ (l3*sin(j23/180*pi)) jiao4=acos((x2-l5*cos((180+jiao3)/180*pi))/l6)/pi*180 w4=((-l5*sin((pi+jiao3)/180*pi)).*w3)./ (l6*sin(jiao4/180*pi)) vof=((l5*sin((180+jiao3-jiao4)/180*pi)).*w3).* sin(jiao4/180*pi) aof=(l6*w4.^2+(l5*w3.^2).*(cos((180+jiao3-jiao4)/180*pi))+l5*a3.*si n((180+jiao3-jiao4)/180*pi))./sin(jiao4/180*pi) 作图程序： /*F点的位移*/ plot(N+77,lof,'-xk') xlabel('AB杆的角度'),ylabel('F点的位移/(mm)') title('F点的位移曲线图') text(100, 171.3339,'初始值= 171.3339')

机械原理部分标准答案

<机械原理>第八版西工大教研室编 第2章 2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的？ 答：参考教材5~7页。 2-2 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征? 答:机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。 ２-3 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时,机构的运动将发生什么情况? 答：参考教材１2~13页。 ２-４何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、２个实例。 2-５在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项? 答:参考教材１5~17页。 2-6在图２-20所示的机构中,在铰链C、B、Ｄ处,被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的,那么能说该机构有三个虚约束吗？为什么? 答:不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用,所以只能算一处。 ２-7何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性？如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~1９页。 2-8为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么？ 答：参考教材２0~２1页。 2－９任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置（或其他装置)，试画出其机构运动简图,并计算其自由度。1)折叠桌或折叠椅;2）酒瓶软木塞开盖器;3)衣柜上的弹簧合页；4）可调臂台灯机构;5)剥线钳;6)磁带式录放音机功能键操纵机构;7)洗衣机定时器机构;8)轿车挡风玻璃雨刷机构;9）公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构;…。 2-10请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副？试画出仿腿部机构的机构运动简图,并计算其自由度。 2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是:动力由齿轮ｊ输入,使轴A连续回转;而固装在轴^上的凸轮2与杠杆３组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图,并提出修改方案。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2）分析是否能实现设计意图 解:

基于matlab的平面四连杆机构设计以及该机构的运动分析

基于matlab 的平面四连杆机构设计以及该机构的运动仿真分析 摘要 四连杆机构因其结构方便灵活,能够传递动力并实现多种运动形式而被广泛应用于各个领域,因此对其进行运动分析具有重要的意 义。传统的分析方法主要应用几何综合法和解析综合法,几何综合法简单直观,但是精确度较低;解析法精确度较高,但是计算工作量大。随着计算机辅助数值解法的发展,特别是MATLAB 软件的引入,解析法已经得到了广泛的应用。对于四连杆的运动分析，若应用MATLAB 则需要大量的编程，因此我们引入proe 软件，我们不仅可以在此软件中建立实物图，而且还可以对其进行运动仿真并对其运动分析。 在设计四连杆时，我们利用解析综合法建立数学模型，再根据数学模型在MATLAB 中编程可以求得其他杆件的长度。 针对范例中所求得的各连杆的长度，我们在proe 软件中画出其三维图（如图4）并在proe软件中进行仿真分析得出B,C的角加速度的变化，从而得到B,C两接触处所受到的力是成周期性变化的，可以看出B,C两点处极易疲劳断裂，针对B,C两点处的疲劳断裂，我们提出了在设计四连杆中的一些建议。 关键字：解析法MATLAB软件proe软件运动仿真

建立用解析法设计平面四杆机构模型 对于问题中所给出的连架杆AB的三个位置与连架杆CD的三个位置相对应，即三组对应位置为： f 1」2卜2,「3卜3，其中他们对应的值分别为：135 ,112 ,90 ,82 ,45 ,52，为了便于写代数式，可作出AB与CD对应的关系，其图如下： 图一2 AB与CD三个位置对应的关系 通过上图我们可以通过建立平面直角坐标系并利用解析法来求解，其直角坐标系图如下： 图一3平面机构直角坐标系 通过建立直角坐标系OXY,如上图所示，其中:0与°为AB杆与