基于VB的平面连杆机构的运动分析与运动仿真
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基于VB的平面四杆机构计算机辅助设计
张祁莉
【期刊名称】《机电一体化》
【年(卷),期】2008(14)6
【摘要】运用VB可视化编程语言,根据两连架杆对应的位置,设计平面四杆机构。
该软件界面友好,方便直观,可用于实际工程设计,又可运用到教学中,提高教学效果。
【总页数】2页(P56-57)
【关键词】连架杆;VB;封闭多边形
【作者】张祁莉
【作者单位】五邑大学机电工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TH112.1;TP391.72
【相关文献】
1.基于VB和ADAMS的平面四杆机构连杆曲线的仿真与分析 [J], 段守勇;孙涛;丁泽
2.平面铰链四杆机构计算机辅助设计及组合程序 [J], 王文博;陈明艳
3.基于VB的平面四杆机构运动分析与仿真轨迹 [J], 谭兆;聂时君;贺丰炎;胡士发;贺宗宝
4.平面四杆机构的计算机辅助设计 [J], 桑应禹;左晓明
5.基于Access和VB的平面四杆机构轨迹综合的屏幕拟合法 [J], 武丽梅;刘连平
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基于MATLAB的平面连杆机构运动分析及动画摘要建立了平面机构运动分析的数学模型,利用MATLAB进行了编程并设计了计算交互界面进而求解,为解析法的复杂计算提供了便利的方法,此方法也同样适用于复杂平面机构的运动分析,并为以后机构运动分析的通用软件的设计提供了基础。
建立了平面四杆机构运动分析的数学模型,以MATLAB 程序设计语言为平台,将参数化设计与交互式相结合,设计了平面四杆机构仿真软件,该软件具有方便用户的良好界面,并给出界面设计程序,从而使机构分析更加方便、快捷、直观和形象。
设计者只需输入参数就可得到仿真结果,再将运行结果与设计要求相比较,对怎样修改设计做出决策,它为四杆机构设计提供了一种实用的软件与方法。
以一种平面六连杆为例建立了平面多连杆机构的运动分析数学模型,应用MATLAB 软件进行了优化设计和仿真分析,为机构优化设计提供了一种高效、直观的仿真手段,提高了对平面多连杆机构的分析设计能力。
同时,也为其他机构的仿真设计提供了借鉴。
关键词:解析法,平面连杆机构,MATLAB,运动分析,运动仿真Based on the MATLAB Planar Linkage Mechanism MotionAnalysis and AnimationABSTRACTThis article established the kinematical mathematic model of the planar mechanism ,which is programmed and solved with designing the mutual interface of the calculation by MATLAB.This convenient method is provided for the complicated calculation of the analysis and also applicable to the kinematical analysis of the complex planar mechanism.A mathematical model of motion analysis was established in planar four- linkage ,and emulational software was developed. The software adopted MATLAB as a design language. It combined parametric design with interactive design and had good interfacefor user. Thus,it was faster and more convenient to analyse linkage. The emulational result was obtained as soon as input parameters was imported and the devisers can make decision-making of modification by the comparing emulational result with design demand. It provides an applied software and method for linkage.This paper took a planar six-linkage mechanism as a example to set up the mathematics model of planar multi-linkage mechanisms, and made the optimization design and simulation by the MATLAB software. It gave a efficiently and directly method to optimization design of mechanisms, and improved the ability of analyzing and designing the planar multi-linkage mechanisms. At the same time, it also provides a use for reference to the design and simulation for other mechanisms.KEY WORDS: analysis, planar linkage mechanisms, MATLAB, kinematical analysis, kinematical simulation目录1.1 平面连杆机构的研究意义 (1)1.2 平面连杆机构的研究现状 (1)1.3 MATLAB软件介绍 (2)1.3.1 MATLAB简介 (2)1.3.2 MATLAB软件的特点 (4)1.3.3 用MATLAB处理工程问题优缺点 (5)第2章平面机构运动分析的复数矢量解 (6)第3章平面四杆机构运动分析 (8)3.1 铰链四杆机构曲柄存在条件 (8)3.2 平面四杆机构的位移分析 (9)3.3 平面四杆机构的速度分析 (14)3.4 平面四杆机构的加速度分析 (15)第4章基于MATLAB的平面四杆机构运动分析 (17)4.1 基于MATLAB的平面四杆机构运动参数输入界面 (17)4.2 基于MATLAB的平面四杆机构运动参数计算 (21)4.3 基于MATLAB的平面四杆机构运动分析界面 (24)4.4 基于MATLAB的平面四杆机构运动仿真 (26)4.5 基于MATLAB的平面四杆机构运动参数清空及退出 (30)第5章平面六杆机构运动分析 (32)5.1 构建平面六杆机构数学模型 (32)5.2 平面六杆机构的运动分析 (33)5.2.1 曲柄导杆机构的运动分析 (33)5.2.2 摆动滑块机构的运动分析 (36)第6章基于MATLAB的平面六杆机构运动分析 (39)6.1 基于MATLAB的平面六杆机构运动参数输入界面 (39)6.2 基于MATLAB的平面六杆机构运动参数计算 (45)6.3 基于MATLAB的平面六杆机构运动分析界面 (49)6.4 基于MATLAB的平面六杆机构运动仿真 (52)6.5 基于MATLAB的平面六杆机构运动参数清空及退出 (56)结论 (57)参考文献 (59)第1章前言1.1 平面连杆机构的研究意义机构运动分析是不考虑引起机构运动的外力的影响,而仅从几何角度出发,根据已知的原动件的运动规律(通常假设为匀速运动),确定机构其它构件上各点的位移、速度、加速度,或构件的角位移、角速度、角加速度等运动参数。
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CB,的角加速度的变化,从而得到CB,两接触处所受到的力是成周期性变化的,可以看出CB,两点处的疲劳断裂,我们提B,两点处极易疲劳断裂,针对C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:332211,,,,,ψϕψϕψϕ,其中他们对应的值分别为: 52,45,82,90,112,135,为了便于写代数式,可作出AB 与CD 对应的关系,其图如下:图—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:φααi θi φi图—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0α与0φ为AB 杆与CD 杆的初始角,各杆件的长度分别用矢量d c b a ,,,,表示,将各矢量分别在X 轴与Y 轴上投影的方程为⎩⎨⎧=++=+)sin(*)sin(*)sin(*)cos(*)cos(*)cos(*φθαφθαc b a c d b a在上述的方程中我们可以消除θ,从而可以得到α与φ之间的关系如下:)cos(2)cos(2)cos(2)(2222αφαφab ac cd b d c a +-=+-++ (1) 为便于化简以及matlab 编程我们可以令:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-++=c d H a d H ac b d c a H 32222212 (2) 通过将(2)式代入(1)式中则可以化简得到如下等式: )cos()cos()cos(321αφαφH H H +-=+ (3)我们可以通过(3)式将两连架杆对应的位置带入(3)式中,我们可以得到如下方程:⎪⎩⎪⎨⎧+-=++-=++-=+)cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos(333332123222211311121ϕψϕψϕψϕψϕψϕψH H H H H H H H H (4) 联立(4)方程组我们可以求得321,,H H H ,再根据(2)中的条件以及所给定的机架d 的长度,我们可以求出其它杆件的长度为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-++===1222322acH d c a b H d c H d a (5)四连杆设计范例:在日常生活中,我们经常看到消防门总能自动关上,其实它是利用四连杆机构与弹簧组成的。
VB在平面四连杆机构运动分析中的应用
阮江涛
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2007(034)008
【摘要】介绍了基于VB实现对平面四连杆机构进行全面运动分析的方法.通过一种简单有效的方法建立了数学模型,采用计算机模拟技术,能动态演示机构的运动和自动绘制连杆上任意点的轨迹曲线,并能输出各运动构件的位移图、速度图和加速度图.为平面四连杆的运动分析提供了一条简单易行的途径.
【总页数】3页(P30-32)
【作者】阮江涛
【作者单位】天津工业大学,机械电子学院,天津,300160
【正文语种】中文
【中图分类】TP391;TH112
【相关文献】
1.PROE机构运动分析模块在平面连杆机构教学中的应用 [J], 汪秀珍;汪秀凤
2.AUTOCAD在平面机构运动分析中的应用 [J], 冯方;易建刚
3.C语言在平面机构运动分析中的应用研究 [J], 郑志勋
4.PRO/E在平面四连杆机构运动分析中的应用 [J], 凌锋;吴晓明;谢双显;张磊
5.瞬心法在平面机构运动分析中的应用 [J], 于晓文
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