基于MATLABSimMechanics的捣固镐内筒建模与仿真分析

31铲・装・运本栏目编辑　严 瑾第 41 卷 2013 年第 2 期基于 SimMechanics 的挖掘机工作装置运动仿真分析白鹏伟，史青录，程结结，吴正明，钟 飞太原科技大学机械工程学院 山西太原 030024摘要：为了查找和检验挖掘机工作装置设计方案的问题与缺陷，利用 SimMechanics 工具箱对挖掘机工作装置作业过程进行运动仿真。

通过仿真快速绘制出包络图并验证其工作尺寸参数，使设计人员在设计阶段就可以判断设计方案的合理性。

关键词：SimMechanics；工作装置；包络图；运动仿真中图分类号：TU621 文献标志码：A 文章编号：1001-3954(2013)02-0031-04Simulation and analysis on motion of excavator manipulatorbased on SimMechanicsBAI Pengwei ，SHI Qinglu ，CHENG Jiejie ，WU Zhengming ，ZHONG FeiSchool of Mechnical Engineering, Taiyuan University of Science & Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, ChinaAbstract ：In order to find out the problems and defects in the design scheme of excavator manipulator,SimMechanics toolbox was used to simulate the motion of the excavator manipulator. After the envelop diagram being plotted rapidly through simulation, the operating parameters were verified. The method could make it possible for designers to judge the reasonableness of design scheme during designing process.Keywords ：SimMechanics; manipulator; envelope diagram; motion simulation作者简介：白鹏伟，男，1986 年出生，硕士研究生，主要研究方向为机械与车辆动力学。

matlab中simmechanics的用法在MATLAB中，SimMechanics是一种强大的工具，用于建模、模拟和分析多体机械系统的动力学行为。

SimMechanics能够帮助工程师和科学家们设计和优化复杂的机械系统，从而提高系统的性能和可靠性。

SimMechanics提供了一组功能强大的工具，以便用户能够轻松地建立和修改机械系统模型。

用户可以使用图形界面进行模型设计，也可以使用MATLAB代码进行自动化建模。

SimMechanics利用了Simulink的环境，使用户可以方便地与其他MATLAB工具进行集成，如优化工具箱和控制系统工具箱。

在SimMechanics中，用户可以定义刚体、关节和约束，以构建机械系统的模型。

用户可以选择不同类型的刚体，如圆柱体、方块体，甚至自定义的形状。

关节可以模拟机械系统中的旋转、平移和万向运动。

通过定义合适的约束条件，用户可以模拟机械系统中的限制和连接关系。

SimMechanics还提供了强大的仿真功能，用户可以通过设置初始条件和外部输入来模拟机械系统的动态行为。

仿真结果可以显示在图形界面中，用户可以观察机械系统在不同时间点的运动轨迹和关键参数的变化。

此外，用户还可以导出仿真结果，以便进行后续的数据分析和可视化。

除了仿真功能，SimMechanics还支持参数化建模和优化分析。

用户可以定义系统的参数，并在模型中使用符号表达式进行建模。

这使得用户可以轻松地修改系统参数，从而进行灵敏度分析、优化和参数估计。

SimMechanics可以与MATLAB的优化工具箱集成，提供了丰富的优化算法和工作流程，帮助用户找到最优的设计和控制策略。

总而言之，SimMechanics是MATLAB中用于建模和分析机械系统的强大工具。

它提供了丰富的功能和易于使用的界面，使得工程师和科学家们可以更好地理解和优化机械系统的动力学行为。

无论是对于学术研究还是工程设计，SimMechanics 都是一个不可或缺的工具。

这里我们利用Matlab中的Simulink和SimMechanics做仿真，那么先来看看相关的资料。

SimMechanics——机械系统建模和仿真SimMechanics 扩展Simscape™ 在三维机械系统建模的能力。

用户可以不进行方程编程，而是借助该多刚体仿真工具搭建模型，这个模型可以由刚体、铰链、约束以及外力组成。

自动化3-D动画生成工具可做到仿真的可视化。

用户也可通过从CAD系统中直接导入模型的质量、惯量、约束以及三维几何结构。

Real-Time Workshop可以对SimMchanics模型进行自动化C代码生成，并在硬件在回路仿真过程中可以使用生成的代码而不是硬件原型测试嵌入式控制器。

SimMechanics可以用于开发悬架、机器手臂、外科医疗设备、起落架和大量的其它机械系统。

用户也可以在SimMechanics环境下集成其它的MathWorks物理建模工具，这样做可以实现更加复杂跨领域的物理建模。

特点：∙提供了三维刚体机械系统的建模环境∙包含了一系列分析机械运动和设计机械元件尺寸的仿真技术∙三维刚体可视化仿真∙SimMechanics Link utility，提供Pro/ENGINEER 和SolidWorks CAD平台的接口并且也提供了API函数和其它CAD平台的接口∙能够把模型转化为C代码（使用Real-Time Workshop）∙由于集成在Simulink环境中，因此可以建立高精度、非线性的模型以支持控制系统的开发和测试。

强大功能：搭建机械系统模型使用SimMechanics用户仅需要收集物理系统信息即可建立三维机械系统模型。

使用刚体、坐标系、铰链和作用力元素定义和其它Simulink模型直接相连的部分。

这个过程可以重用Simulink模型以及扩展了SimMechanics工具的能力。

用户还可把Simulink模型和SimMechnics模型集成为一个模块，并可封装成可在其它模型中复用的子系统。

数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真一、原理图1二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床示意图图2 二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床刃磨原理图重要假设条件：1、二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床是通过两组并联杆（2，a和3，b）保证动平台4只在空间中做水平运动，而没有翻转运动。

每一组并联杆是由空间相互平行的4根杆件组成，由于组内各杆件受力相同，所以将其简化成平面机构如图2。

构件a，b是保证动平台4只做水平运动的辅助平行杆，所以可以假设将机构中杆件a，b省略，而动平台4只做水平移动，没有翻转运动，也就是4相对于地面的夹角θ4恒等于0。

2、直线电机的次子有两个（1和5）但是在加工过程中并不是两者同时运动，所以假设5与导轨固联。

3、假设机床在工作过程中动平台4只受到树直向上的恒力作用，且作用在其中心位置。

基于以上假设机床平面结构示意图如图3。

图3二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床简化机构平面结构示意图二、建立仿真方程C2=cos(θ2) S2=sin(θ2) C3=cos(θ3) S3=sin(θ3)一）力方程（分别对各个杆件进行受力分析） 对动平台4：受力分析如图4图4动平台4的受力分析对并联杆2：受力分析如图5图5并联杆2的受力分析 对直线电机滑块1：受力分析如图6图6直线电机滑块1的受力分析对并联杆3：受力分析如图7图7并联杆3的受力分析 二）闭环矢量运动方程（矢量图如图8）图8 闭环矢量图矢量方程为：R1+R2=R3+R4将上述矢量方程分解为x 和y 方向，并分别对方程两边对时间t 求两次导数得： r1_dot_dot+r2*α2*S2+r2*w2^2*C2=r3*α3*S3+r3*w3^2*C3 （12） r2*α2*C2-r2*w2^2*S2=r3*α3*C3-r3*w3^2*S3 （13） 三）质心加速度的矢量方程矢量关系：Ac3=Rc3_dot_dotAc4=R3_dot_dot+ Rc4_dot_dotAc2=R3_dot_dot+ R4_dot_dot+ Rc2_dot_dot (_dot_dot 表示对时间求两次导数)将上述三个矢量方程分别分解为x 和y 方向，则它们等效为以下六个方程；Ac3x=-rc3*w3^2*C3-rc3*α3*S3 (14) Ac3y=-rc3*w3^2*S3+rc3*α3*C3 (15) Ac4x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3 (16) Ac4y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3 (17) Ac2x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3-rc2*w2^2*C2-rc2*α2*S2 (18) Ac2y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3-rc2*w2^2*S2+rc2*α2*C2 (19) 力未知量为：F12x,F12y,F24x,F24y,F43x,F43y,F13x,F13y,Fy,Fm 引入的加速度有：α2，α3，r1_dot_dot ，Ac3x ，Ac3y ，Ac4x ，Ac4y ，Ac2x ，Ac2y三、系统方程的组装将所有19个方程组装成矩阵形式101000000000020001010000000000200002222222200000020000000000101000000000000400001010000000000004000101000000000000010000000010010000000100000010000000000000010100000000m m rc S rc C rc S rc C I m m m ⋅⋅-⋅-⋅-----3000000001010000000030000003333000003000000000000000002233100000000000000002233000000000000000002233010000000000000002233001000000000000000330001000000000000m m r C r S I r S r S r C r C rc S r S rc C r C rc S ⋅⋅-⋅-⋅⋅-⋅⋅⋅⋅⋅-⋅0033000010000000000000330000010000000000003300001rc C r S r C ⎛⎫⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪⋅-⎪⋅ ⎪⎪ ⎪⋅-⎝⎭120120240240434301301300020333^2322^2222^2233^2322^222233441F x F y F x F y F x p F y F x F y Fy Fm r w C r w C r w S r w S rc w C Ac x Ac y Ac x Ac y Ac x Ac y r αα∙∙⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⨯= ⎪ ⎪ ⎪⋅⋅-⋅⋅ ⎪ ⎪⋅⋅-⋅⋅ ⎪-⋅⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭33^2322^2233^2333^2333^2333^2333^23r w S rc w S r w S rc w C rc w S r w C r w S ⎛⎫ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⋅⋅ ⎪⋅⋅+⋅⋅ ⎪ ⎪-⋅⋅ ⎪ ⎪⋅⋅ ⎪-⋅⋅ ⎪⎪ ⎪⋅⋅⎝⎭ 四、初始条件的设定假设图3位置就是初始位置。

MATLAB中SimMechanics的用法一、SimMechanics简介SimMechanics是MATLAB中的一个工具箱，用于建模、仿真和分析机械系统。

它提供了一种直观的方式来描述和模拟多体动力学系统，包括刚体、关节、连接、传感器等。

二、SimMechanics的安装1.在MATLAB中选择“添加-Ons”菜单。

2.在“获取Add-Ons”对话框中，搜索“SimMechanics”。

3.单击“安装”按钮，等待安装完成。

三、创建机械系统模型1. 添加刚体使用SimMechanics可以创建各种刚体，如盒子、圆柱体等。

可以通过以下步骤添加刚体： 1. 在模型中选择“刚体”工具。

2. 单击模型中的位置以放置刚体。

3. 在属性编辑器中设置刚体的参数，如质量、形状等。

2. 添加关节关节用于连接不同的刚体，并定义它们之间的运动。

可以通过以下步骤添加关节：1. 在模型中选择“关节”工具。

2. 在两个刚体之间单击以放置关节。

3. 在属性编辑器中设置关节的参数，如类型、转动轴等。

3. 添加连接连接用于模拟刚体之间的物理连接，如弹簧、阻尼器等。

可以通过以下步骤添加连接： 1. 在模型中选择“连接”工具。

2. 在两个刚体之间单击以放置连接。

3. 在属性编辑器中设置连接的参数，如刚度、阻尼等。

4. 添加传感器传感器用于测量系统中的物理量，如位置、速度等。

可以通过以下步骤添加传感器：1. 在模型中选择“传感器”工具。

2. 单击模型中的位置以放置传感器。

3. 在属性编辑器中设置传感器的参数，如测量类型、位置等。

四、模型仿真和分析SimMechanics提供了丰富的仿真和分析工具，可以帮助用户对机械系统进行模拟和分析。

1. 仿真参数设置在进行仿真之前，需要设置仿真参数，如仿真时间、步长等。

可以通过以下步骤设置仿真参数： 1. 在模型中选择“仿真参数”工具。

2. 在仿真参数对话框中设置仿真参数。

3. 单击“应用”按钮以保存设置。

matlab中simmechanics的用法SimMechanics是MATLAB中的一个工具箱，用于建模和仿真机械系统。

它提供了一种直观的方式来描述和分析复杂的机械系统，包括刚体、关节、连接器和力学元件等。

首先，SimMechanics提供了一个图形界面，使用户可以轻松地创建机械系统模型。

用户可以通过拖放刚体、关节和连接器等元素来构建系统。

这些元素可以根据需要进行自定义，例如设置质量、惯性矩阵和几何形状等。

SimMechanics还提供了丰富的库，包括各种常见的机械元件，如齿轮、连杆、弹簧等。

用户可以从库中选择适当的元件，并将其添加到模型中。

此外，SimMechanics还支持自定义元件的创建，以满足特定应用需求。

一旦模型构建完成，用户可以使用SimMechanics进行仿真。

SimMechanics使用基于物理原理的求解器来计算系统在不同时间点上的状态。

用户可以设置仿真参数，如时间步长和仿真时间等，并观察系统在仿真过程中的行为。

SimMechanics还提供了丰富的分析工具，用于评估系统性能。

用户可以通过绘制关键变量的曲线图来分析系统的动态响应。

此外，SimMechanics还可以计算系统的能量消耗、力矩和速度等指标，以帮助用户评估系统的效率和稳定性。

SimMechanics还支持与其他MATLAB工具箱的集成，如Simulink和Control System Toolbox等。

用户可以将SimMechanics模型与控制算法相结合，以实现对机械系统的闭环控制。

总之，SimMechanics是MATLAB中一个强大而灵活的工具箱，用于建模和仿真机械系统。

它提供了直观的图形界面、丰富的库和分析工具，使用户能够轻松地创建、仿真和分析复杂的机械系统。

无论是学术研究还是工程应用，SimMechanics都是一个不可或缺的工具。

matlab中simmechanics的用法【原创实用版】目录1.介绍 Matlab 中的 SimMechanics 工具箱2.SimMechanics 的基本用法3.SimMechanics 在机械臂建模与仿真中的应用4.如何深入学习 SimMechanics正文一、介绍 Matlab 中的 SimMechanics 工具箱Matlab 是一款广泛应用于科学计算和工程设计的软件，其内置的SimMechanics 工具箱为机械系统的建模和仿真提供了强大的功能。

SimMechanics 工具箱涵盖了机械系统的各个方面，包括运动学、动力学、控制等，可以帮助用户快速搭建机械系统的模型并进行仿真。

二、SimMechanics 的基本用法对于初学者和小白，可以先从 SimMechanics 的基本用法入手。

SimMechanics 提供了一系列的函数和命令，用于创建和操作机械系统的各个部分。

以下是一些基本用法：1.创建机械系统模型：使用 SimMechanics 中的函数创建机械系统的各个部件，如关节、连杆、电机等。

2.添加约束和力：为机械系统添加约束和力，以便进行动力学分析和控制。

3.求解逆运动学：使用 SimMechanics 中的逆运动学函数求解机械系统的末端执行器的位置和姿态。

4.进行仿真：使用 SimMechanics 中的仿真函数对机械系统进行仿真，以验证其运动性能和响应特性。

三、SimMechanics 在机械臂建模与仿真中的应用SimMechanics 在机械臂建模与仿真中的应用非常广泛。

例如，可以使用 SimMechanics 工具箱对 Adept 机器人进行建模仿真。

首先，需要对机器人的正运动学、逆运动学以及轨迹规划、关节控制等内容有所了解。

然后，可以使用 SimMechanics 中的函数和命令搭建机器人的模型，并进行动力学仿真。

四、如何深入学习 SimMechanics对于想要深入学习 SimMechanics 的用户，可以通过以下途径：1.查阅 Matlab 官方文档：Matlab 官方文档中包含了 SimMechanics 的详细说明和示例，可以帮助用户深入了解 SimMechanics 的各个功能和用法。

基于MatlabSimMechanics的机械结构仿真技术研究随着计算机技术的发展，为了满⾜市场竞争对产品⾼性能的要求，对所设计的产品进⾏动⼒学、运动学等⽅⾯的仿真是很必要的。

通过建⽴仿真软件⽀持的产品模型，从⽽实现机电⼀体化产品⽅案的确定，并可以及时快速的利⽤模型仿真结果分析得到反馈信息，进⽽改进和优化设计⽅案[1]。

Matlab软件利⽤强⼤的科学数值计算能⼒和良好的Simulink⼈机交互图形界⾯仿真环境可以对机械系统进⾏建模仿真以及系统参数优化[2、3]。

特别是SimMechanics⼯具箱的推出，使得机械系统的建模与仿真变得更加简便易⾏。

近年来在机械产品仿真设计⽅⾯采⽤MATLAB/Simulink的⽅法已经成为热点。

⽂[4]中在对⼆级倒⽴摆系统的动⼒学⽅程进⾏建模的基础上，将其转化为线性定常系统的状态控制问题，运⽤LQR控制器在MATLAB平台上实现了该系统的最优控制策略，并给出了相应的实验结果。

⽂[5]中运⽤Simulink的基础模块搭建了连杆机构仿真模型，并对六杆机构进⾏了简单的运动学分析。

⽂[6]在介绍了Simulink仿真模块的基础上，利⽤Simulink基础模块对⼆杆操作⼿进⾏了分析和仿真。

但上述仿真基本是采⽤基础模型的搭建和编程的⽅法实现的，这使得机械产品系统设计⽐较繁琐，⽽SimMechanics⼯具箱的推出，使得机械系统的建模与仿真变得更加简便、直观、易⾏。

本⽂分别以平⾯四杆机构和双摆机构为例介绍了SimMechanics⼯具箱的应⽤和技巧，分析了两种机构的仿真结果。

仿真结果表明：采⽤SimMechanics可以更容易地解决机构系统的仿真问题，使⼯程技术⼈员能更专注于对机械系统的各种运动进⾏分析的应⽤设计，并可以得出直观的动画效果。

1.SimMechanics简介SimMechanics是The Math Work公司于2001年10⽉推出的机构系统模块集（SimMechanics Block－set），它可以对各种运动副连接的刚体进⾏建模与仿真，实现对机构系统进⾏分析与设计的⽬的。

＊国家自然科学基金资助项目(项目编号:50075031)教育部“211”工程资助项目教育部智能制造技术重点实验室资助项目收稿日期:2001年12月基于Matlab 的数控加工代码仿真检验＊熊　烽　宾鸿赞华中科技大学摘　要:为保证实际数控加工的顺利进行,需要采用仿真加工技术对数控加工代码的正确性进行检验。

在研究数控加工代码仿真检验技术的基础上,开发了基于Matlab 平台的数控工具磨床仿真加工系统,实现了复杂形状刀具数控磨削加工代码的仿真检验。

关键词:数控工具磨床,　数控磨削,　加工代码,　仿真检验,　MatlabSimulation Verification of CNC Machining Program Based on MatlabXiong Feng Bin HongzanA bstract :To ensure the trouble -free operation of CNC machining process ,the correctness of CNC machinin g programs need to be verified b y means of the simulation machining technology .Based on the research results about simulation verifying technology of CNC machining program ,a simulation machining s y stem for CNC tool grinder is developed with M atlab as a developing plat -form ,and the si mulation verification of CNC grinding program for complex shaped cutters is carried out .Keywords :CNC tool grinder ,CNC grinding ,　machining program ,　s imulation verification ,　Matlab 1　引言在数控加工过程中,数控系统根据加工代码来控制机床运动。

matlab中simmechanics的用法摘要：1.简介2.SimMechanics 在机械臂建模与仿真中的应用3.SimMechanics 的基本用法4.SimMechanics 的高级功能及详细属性5.总结正文：1.简介Matlab 是一种广泛应用于科学计算和工程设计的语言，其强大的仿真功能能够帮助用户对各种系统进行建模和模拟。

在机械工程领域，SimMechanics 是Matlab 中的一个重要工具，可以用于机械臂的建模和仿真。

2.SimMechanics 在机械臂建模与仿真中的应用SimMechanics 可以帮助用户对机械臂进行建模，包括机械臂的结构、关节、驱动器等部分。

通过SimMechanics，用户可以方便地对机械臂进行运动学和动力学分析，以及进行轨迹规划和关节控制。

在建模过程中，用户需要首先定义机械臂的结构，包括各个关节和连杆。

然后，用户可以通过设置关节的角度和驱动器的力矩来控制机械臂的运动。

在仿真过程中，用户可以通过SimMechanics 提供的函数对机械臂的运动进行模拟，并观察其运动轨迹和动力学特性。

3.SimMechanics 的基本用法SimMechanics 的基本用法包括以下几个步骤：首先，用户需要创建一个机械臂的模型，包括各个关节和连杆。

在创建模型时，用户需要指定关节的类型、大小和位置，以及连杆的材料和截面形状。

其次，用户需要定义关节和连杆的边界条件，包括关节的转动范围和连杆的长度。

这些边界条件将影响机械臂的运动范围和运动轨迹。

最后，用户需要设置关节和驱动器的参数，包括关节的角度和驱动器的力矩。

通过调整这些参数，用户可以控制机械臂的运动，并观察其运动轨迹和动力学特性。

4.SimMechanics 的高级功能及详细属性除了基本的建模和仿真功能外，SimMechanics 还提供了许多高级功能和详细属性，可以帮助用户更深入地分析机械臂的运动特性。

例如，用户可以通过SimMechanics 进行机械臂的静态和动态分析，以及计算关节和连杆的惯性矩和转动惯量。

基于MATLAB的捣固装置机构运动仿真华斌;迟毅林;王学军【摘要】捣固装置是铁路捣固车的核心设备,用于完成铁路道床石碴的捣固作业.通过其偏心轴的高频振动和液压缸的夹持运动,使铁路道床的道碴重新排列并变得密实.本文介绍了捣固装置工作原理和MATLAB软件中SimMechanics模块的功能,并建立了捣固装置机构仿真模型,通过对其运动进行仿真分析,得到了捣固镐头和夹持液压缸的相关运动特性参数,并指出了有关参数对捣固机构的影响.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P73-76)【关键词】捣固装置;MATLAB;运动分析【作者】华斌;迟毅林;王学军【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】U216.63+1捣固装置是捣固车的核心设备，专门用于捣固铁路线路钢轨两侧的轨枕底部道碴，提高枕底道碴的密实度，并且与起拨道装置配合，消除轨道的不平顺性，以增强轨道的稳定性[1]。

目前，国内外学者主要把研究的重点集中在捣固作业过程中道碴的密实度和道碴状态变化问题上，对于捣固装置本身的运动特性只作了理论上的分析，如振动加速度、激振力、夹持位移等。

本文以某型号的捣固装置为例，分析了捣固装置机构的运动特性。

1 捣固装置的工作原理及结构简图1.1 捣固装置的工作原理捣固装置是运用偏心轴连杆摇摆式振动、异步稳压捣固原理工作的。

捣固作业是一个不断循环的过程，作业时通过偏心振动轴的振动，驱动夹持液压缸动作，使捣镐产生振动；同时，捣镐把振动力传递给道碴，促使道碴产生振动且向较稳定的方向移动，以增加道床的密实度；利用捣镐的夹持力，把轨枕间的道碴向轨枕底部挤压，使轨枕底部的道碴更加密实，从而提高轨道的稳定性。

1.2 捣固装置的结构简图由于捣固装置是在液压马达的驱动下，通过偏心振动轴运动的，振动轴与内夹持液压缸的轴颈处有一定的偏心，装在偏心轴颈上的内液压缸在偏心振动轴的作用下作往复运动，推动捣镐镐臂左右摆动，从而使捣镐产生摆动式强迫振动。

SimMechanics简介及建模流程simmechanies是matlab/simulink下的一个子模块，如图4.1所示。

它由七个部分组成，分别是bodies、constraints&drivers、foreeelements、interfaeeelements、joints、sensors&actuators和utilities。

以上七个部分包括了建模用到的所有模块，其中，最基本的模块是bodics和joints。

bodies中包含刚体、接地和机械系统环境三个模块，joints中包含了各种接头，这些接头包括了平移、旋转等各种运动副。

sensors&actuators用于对机械系统外加驱动力或测量系统上的参数，它们是将simmechanis中的模块与simulink普通模块联系起来的中介。

在simmeehanics模型中，刚体就是机械系统最基本的形成要素。

则表示刚体的模块ground和body两种。

ground模块用以则表示质量和尺寸无穷大的刚体，通常做为整个机械系统的参照物地面，整个系统的基架通常都与groimd模块相连接则表示紧固在地面上。

body模块用以则表示具备非常有限质量和尺寸的刚体，并且在模块中还涵盖存有与这个刚体所固联的坐标系。

刚体之间通过jnini连接在一起，模块里的接头和我们通常所说的物理上的接头不同，接头只是代表一个刚体相对于另一个刚体具有一定数目的自由度，而它们在物理上可以是没有连接关系的。

joint的种类很多，一般来讲，这些接点都就是由4种最基本类型的关节组合而成的：prismati(p)代表沿定轴具备一个位移自由度；revolut(r)代表绕定轴具备一个转动自由度；spherical(s)代表拖一个固定点具备3个转动自由度；weld(w)代表冲压相连接具备0个自由度。

这些最基本的关节女团出来就构成了具备多个位移和转动自由度的复合接头。

simmechanics的joints模块库里包含了各种常见自由度的接头，还提供了可自己定制的customjoint接头，用户可根据自己的需要自己建立合适的接头。

基于Matlab的编烟机曲针部分的运动仿真分析李伟;刘泓滨;李海龙;李研【摘要】从某新开发的烤烟编烟机中的曲针运动特性分析入手,通过对曲针部分的曲柄连杆滑块机构的简化,判断机构运动的特性和极限位置.利用Matlab提供的机构运动仿真分析模块SimMechanics,建立编烟机曲针结构模型,并根据实际情况设置运动仿真的各个参数,并对所要研究的对象进行运动数据的测量,对编烟机曲针的预期运动进行了仿真验证,通过对SimMechanics计算出的数据进行分析,获得了符合预期运动特性的参数,为机构的设计提供了可靠的仿真依据,使设计更加完善.%According simplifying the twist needle's slider-crank mechanism in this paper, the mechanism's movement characteristics and limit position were studied. The analysis of the twist needle's movement characteristics in a new tobacco machine was taken into consideration. This study has made use of Matlab to establish the model of twist needle and set the parameters for the simulation of anticipated movement and has made an analysis through the SimMechanics' data, which provides the reliable digital evidence and the instruction for the following design. Meanwhile, it provides a reliable basis to make the design more perfect.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】3页(P18-20)【关键词】Matlab;SimMechanics;运动仿真;编烟机曲针【作者】李伟;刘泓滨;李海龙;李研【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TP391.9编烟机曲针是整个编烟机中最重要的结构之一，曲针的运动关系到整个机器最终设计的成败，预期设计时，曲针的2个钩线部分运动范围大于180°，这样曲针的钩线部分才能顺利钩到线。

收稿日期:2003-05-06基金项目:国家自然科学基金资助项目(59875058)文章编号:1006-2343(2003)05-010-03基于M atlab -Sim M echanics 的机电产品组成建模与仿真技术研究田永利, 邹慧君, 郭为忠, 叶志刚, 李瑞琴(上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 200030)摘 要:分析了目前几种产品建模方法的特点。

比较了机电一体化产品组成的现有划分方法。

针对以广义执行机构为主功能的机电一体化产品组成划分,提出了结合M atlab 软件的SimMechanics 工具箱建立机电一体化产品的广义执行机构模型、传感器模型和控制策略模型的机电产品组成对象建模的方法,为机电一体化产品方案生成后的进一步仿真分析奠定了基础。

文章以特定的机电一体化产品)))家用多功能缝纫机的横针机构子系统为例,阐明了这种建模方法和仿真技术的具体应用,取得了较好的效果。

关键词:建模;仿真;机电一体化;仿真模型;广义执行机构中图分类号:T H112;T B21 文献标识码:A 随着市场竞争的日益激烈,产品上市周期越来越短,在更短的周期内推出性能更好、更迎合客户需求的机电产品成为厂家的追求目标。

用户通过仿真建模环境所提供的良好的人机交互图形界面,建立仿真软件所支持的产品模型,可以实现机电一体化产品方案确立后的快速仿真分析及反馈,及时对设计方案进行改进和优化。

1 仿真建模环境分析机电一体化产品的建模指的是组成机电一体化产品的物理对象的建模,也就是物理实体的建模,将机电一体化产品按照其组成部分在计算机中用适当的模型表达出来。

这种在计算机中表达的物理模型,还必须易于转化为数学描述(容易转化为计算机可执行的计算机码),以实现物理模型的计算机仿真。

目前支持机电产品建模和仿真的商业软件按其建模方法主要分为三种:¹基于键合图(Bond Graph )的建模方法[1]。

如20-sim 、symbols2000和BondL ab 等软件[2]。

今天学习了使用SimMechanics 进展多体动力学仿真 1、SimMechanics 为三维机械系统建模提供了模块库。

可以使用库里的各个模块来联合定义机械零件，也可以设置零件的几何结构、质量、惯量，以与他与其他零件相连的方式，也可以将定义好的零部件打包封装成一个子系统，把它作为一个现成的零件，通过关节〔joint 模块〕与其他的零件组装起来。

2、 SimMechanics 提供3D 视图，方便模型查看，动画形象的演示仿真结果。

可以在模型查看器里改变模型查看的视角，也可以设置动画回放的速度，通过树状浏览器或直接在3d 视图上查看各个零件关节定义、连接、组装等。

3、 SimMechanics 模型可以与控制器以与其他物理模型相连。

一、使用SimMechanics 1、 构造零件（1） 使用预定义形状的刚体模型〔长方体、圆柱体、球体等〕 （2） 在MATLAB 里定义拉伸截面形状〔复杂零件〕 2、 参数化零件（1） MATLAB 变量（2） 定义模块参数设置界面 3、 使用关节连接零件（1） 关节测量和驱动 （2） 控制装置剪式提升机建模模型：先创建其中一个连杆，它有三个连接点，可以通过模块图表示。

该连杆定义好后，将它封装成一个子系统，可以利用直接封装好的子系统定义另一侧连杆，在通过轴模块将其装配起来。

需求：在Simulink 环境下使用可重用的零件来搭建剪式提升机模型。

解救方案：使用SimMechanics 来搭建机械系统模型。

因为连杆是模型中最常用的零件，可以将如下图局部封装为子系统封装完成后：双击子系统可以设置其端口：〔待续〕继续可以增加端口、设置端口位置、定义端口名字将转动关节模块参加模型中，与连杆的前段连接起立，如如下图：更新模型〔Ctrl+D〕由于重力加速度g沿Z轴负方向，需要将单摆绕X轴旋转90度，单摆即可旋转。

利用创建的子系统，可以直接复制另一根连杆两个连杆重合在一起，应该在其中间添加轴模块，利用模型库，库里有预定义的各种零件二、用MATLAB 构造自定义外型模块、构造定义参数化零件以与驱动关节〔1〕定义具有标准形状的刚体结构，但通常需要定义的刚体结构外型比拟复杂，或有一些特征需要表现出来由两个块状零件和一个轴组成，外形较复杂，可以使用solid 模块和坐标转换模块整合为一个整体来表示，需要考虑该整体与其它零件的连接，所以要设置相应的连接端口这个零件需要用MATLAB 函数来定义其拉伸截面再通过RigidTransform 将其整合在一起，再定义端口。

MATLAB建模与仿真工具箱的使用指南绪论近年来，建模与仿真技术在各个领域的应用越来越广泛。

MATLAB作为一款强大的科学计算软件，拥有丰富的工具箱，其中建模与仿真工具箱是其中一项重要的功能。

本文将从初学者角度出发，指导读者如何使用MATLAB建模与仿真工具箱进行模型的构建和仿真。

一、建模与仿真简介1.1 建模的概念与意义建模是指利用已有的数据或者基础理论，通过建立数学或物理模型来描述和解决实际问题的过程。

建模能够对复杂的系统或现象进行抽象和简化，从而更好地理解和分析问题。

通过建模，我们可以预测系统的行为、优化系统性能、辅助决策等。

1.2 仿真的概念与应用仿真是指通过对建立的模型进行计算机模拟，以模拟实际系统或现象的行为。

仿真可以提供系统的动态演化信息，帮助我们理解系统行为，并且可以进行参数调整和优化。

仿真还可以用于产品开发、系统设计、风险评估等方面。

二、MATLAB建模与仿真工具箱简介2.1 工具箱的作用与组成MATLAB建模与仿真工具箱是为了方便用户进行系统建模与仿真而开发的一系列工具集合。

它包含了各种用于建模与仿真的函数、算法和工具，涵盖了多个领域的建模需求，如控制系统、信号处理、通信系统等。

2.2 常用工具箱的功能介绍2.2.1 SimulinkSimulink是MATLAB中最常用的建模与仿真工具，它提供了一个图形化的界面，可以通过将各种预定义的模块进行连接来构建系统模型。

Simulink支持多种类型的模型，如连续时间系统、离散时间系统、混合系统等。

Simulink还提供了丰富的仿真和分析工具，如参数扫描、优化、系统响应分析等。

2.2.2 Control System ToolboxControl System Toolbox是用于控制系统建模与仿真的工具箱，它提供了大量的函数和算法，用于设计和分析线性控制系统。

Control System Toolbox支持多种控制器设计方法，如PID控制器、先进的模型预测控制器等。

在Matlab中使用仿真工具箱进行系统建模导言在工程领域，系统建模是一项非常重要的任务。

通过建立系统模型，我们可以更好地理解系统的运作原理，预测系统的行为，并进行系统的设计和优化。

在过去，系统建模往往需要通过手工推算和实验验证的方式进行，费时费力。

然而，随着计算机技术的发展，现在我们可以利用Matlab中的仿真工具箱来进行系统建模，大大提高了效率和精确度。

本文将介绍在Matlab中使用仿真工具箱进行系统建模的基本原理和步骤。

一、系统建模的基本原理系统建模是将现实中的系统抽象为数学模型的过程。

通过建立数学模型，我们可以描述系统内部的相互关系和行为规律，从而对系统进行分析和预测。

在系统建模中，主要有两种建模方法：基于物理原理的建模和基于数据的建模。

基于物理原理的建模是通过对系统的物理特性进行建模，如质量、力、速度等。

这种建模方法通常需要深入研究系统的物理原理和运作机制，对系统的理解要求较高。

基于数据的建模则是通过分析系统的输入和输出数据，推断系统内部的关系和行为规律。

这种建模方法通常不需要对系统的具体原理进行了解，但是对数据的分析和处理要求较高。

在Matlab中，我们可以使用仿真工具箱来进行系统建模。

仿真工具箱提供了丰富的建模函数和工具，可以帮助我们快速搭建系统模型并进行模拟和分析。

下面将介绍在Matlab中使用仿真工具箱进行系统建模的具体步骤。

二、使用仿真工具箱进行系统建模的步骤1. 确定系统的输入和输出在进行系统建模之前，我们首先需要明确系统的输入和输出。

系统的输入是指影响系统行为的外部信号或变量，而系统的输出是指我们关心的系统响应或结果。

明确系统的输入和输出对于建模的准确性和有效性至关重要。

2. 收集和处理数据如果我们采用基于数据的建模方法，那么我们需要收集系统的输入和输出数据，并对数据进行处理。

数据的处理包括数据清洗、滤波、降噪等，以提高数据的质量和准确性。

Matlab提供了丰富的数据处理函数和工具，可以帮助我们进行数据处理。