机械原理-MATLAB基于四杆机构运动分析的运用_百度文库

1、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

2、文件pos.m。function f=pos(th1,w1,l1,l2,l3,l4syms x21 x31 x22 x32x1=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=x212+x222-1;eq4=x312+x322-1;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(

3、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

4、,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,

5、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即可得到 theta=60°，=pi/3时的值采用实时动画的方法编写draw.m文件：function dw = draw(l1,l2,l3,l4,x1,x2,x3figure(2;th1=x1*pi/180;th2=x2*pi/180;th

6、3=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;endfor x=0:0.1:l2;s3=l1*cos(th1+x*cos(th2; c3=l1*sin(th1+x*sin(th2;plot(s3,c3;hold on;endre

7、turn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