曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)% 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析% (1)-計(jì)算連桿的輸出角th3和搖桿的輸出角th4% 設(shè)定各桿的長(zhǎng)度(單位:毫米)rs(1)=304.8; % 設(shè)定機(jī)架1長(zhǎng)度rs(2)=101.6; % 設(shè)定曲柄2長(zhǎng)度rs(3)=254.0; % 設(shè)定連桿3長(zhǎng)度rs(4)=177.8; % 設(shè)定搖桿4長(zhǎng)度dr=pi/180.0;% 角度與弧度的轉(zhuǎn)換系數(shù)% 設(shè)定初始推測(cè)的輸入% 機(jī)構(gòu)的初始位置th(1)=0.0; % 設(shè)定曲柄2初始位置角是0度(與機(jī)架1共線(xiàn))th(2)=45*dr; % 連

2、桿3的初始位置角是 45度th(3)=135*dr; % 搖桿4的初始位置角是135度% 搖桿4的初始位置角可以用三角形的正弦定理確定th(3)=pi-asin(sin(th(2)*rs(3)/rs(4);dth=5*dr; % 循環(huán)增量% 曲柄輸入角從0度變化到360度,步長(zhǎng)為5度,計(jì)算th34for i=1:72 th3,th4=ntrps(th,rs); % 調(diào)用牛頓辛普森方程求解機(jī)構(gòu)位置解非線(xiàn)性方程函數(shù)文件 % Store results in a matrix-th34,in degrees % 在矩陣th34中儲(chǔ)存結(jié)果,以度為單位;(i,:)表示第i行所有列的元素;(:,i)表示第

3、i列所有行的元素 th34(i,:)=th(1)/dr th3/dr th4/dr; % 矩陣曲柄轉(zhuǎn)角 連桿轉(zhuǎn)角 搖桿轉(zhuǎn)角 th(1)=th(1)+dth; % 曲柄轉(zhuǎn)角遞增 th(2)=th3; % 連桿轉(zhuǎn)角中間計(jì)算值 th(3)=th4; % 搖桿轉(zhuǎn)角中間計(jì)算值end% 求解曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中連桿的輸出角th(3)和搖桿的輸出角th(4)函數(shù)文件function th3,th4=ntrps(th,rs)% 使用基于牛頓辛普森方程解答四桿機(jī)構(gòu)位置的非線(xiàn)性問(wèn)題% 變量設(shè)置% th(1)=theta_2 % 輸入變量% th(2)=theta_3_bar(starting guess) % 輸出變量

4、% th(3)=theta_4_bar(starting guess) % 輸出變量% rs(1)=r_1，機(jī)架長(zhǎng)度；rs(2)=r_2，曲柄長(zhǎng)度；rs(3)=r_3，rs(4)=r_4，搖桿長(zhǎng)度th2=th(1);th3bar=th(2);th4bar=th(3);% 設(shè)定收斂條件epsilon=1.0E-6;% 計(jì)算二維矢量的函數(shù)% 四桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)矢量方程的矩陣形式f=rs(3)*cos(th3bar)-rs(4)*cos(th4bar)+rs(2)*cos(th2)-rs(1); rs(3)*sin(th3bar)-rs(4)*sin(th4bar)+rs(2)*sin(th2);% 重復(fù)

5、計(jì)算每個(gè)方程式的修正量因子while norm(f)epsilon J=-rs(3)*sin(th3bar) rs(4)*sin(th4bar); rs(3)*cos(th3bar) -rs(4)*cos(th4bar); dth=inv(J)*(-1.0*f); th3bar=th3bar+dth(1); th4bar=th4bar+dth(2); % 四桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)矢量方程的矩陣形式 f=rs(3)*cos(th3bar)-rs(4)*cos(th4bar)+rs(2)*cos(th2)-rs(1); rs(3)*sin(th3bar)-rs(4)*sin(th4bar)+rs(2)*sin

6、(th2); norm(f); % 計(jì)算矩陣或向量的范數(shù)(模)end;th3=th3bar; % 弧度值th4=th4bar; % 弧度值% 繪制輸出角th(2)與th(3)輸入角th(1)的關(guān)系曲線(xiàn)subplot(2,2,1) % 選擇第1個(gè)子窗口plot(th34(:,1),th34(:,2),th34(:,1),th34(:,3)axis(0 360 0 170)grid % 網(wǎng)格線(xiàn)ylabel(從動(dòng)件角位移/deg)title(角位移線(xiàn)圖)text(110,110,搖桿4角位移)text(50,35,連桿3角位移)% (2)-計(jì)算連桿的角速度om3和搖桿的角速度om4% Setting

7、 initial conditions% 設(shè)置初始條件om2=250; % 曲柄角速度(等速輸入)T=2*pi/om2; % 機(jī)構(gòu)周期-曲柄旋轉(zhuǎn)1周的時(shí)間(秒)% 曲柄輸入角從0度變化到360度,步長(zhǎng)為5度,計(jì)算om34for i=1:72 ct(2)=i*dth; A=-rs(3)*sin(th34(i,2)*dr) rs(4)*sin(th34(i,3)*dr); rs(3)*cos(th34(i,2)*dr) -rs(4)*cos(th34(i,3)*dr); B=om2*rs(2)*sin(ct(2);-om2*rs(2)*cos(ct(2); om=inv(A)*B; % 輸出角速度

8、矩陣 om3=om(1); om4=om(2); om34(i,:)=i om3 om4; % 矩陣序號(hào) 連桿角速度 搖桿角速度 t(i)=i*T/72;end% 繪制連桿的角速度om3和搖桿的角速度om4時(shí)間Times的關(guān)系曲線(xiàn)subplot(2,2,2) % 選擇第2個(gè)子窗口plot(t,om34(:,2),t,om34(:,3)axis(0 0.026 -190 210)grid % 網(wǎng)格線(xiàn)title(角速度線(xiàn)圖)ylabel(從動(dòng)件角速度/rad/s)text(0.001,170,搖桿4角速度)text(0.013,130,連桿3角速度)% (3)-計(jì)算連桿的角加速度a3和搖桿的角加速

9、度a4a2=0; % 曲柄角速度是等速,角加速度a2=dom2/dt=0% 曲柄輸入角從0度變化到360度,步長(zhǎng)為5度,計(jì)算a34for i=1:72 c(2)=i*dth; C=-rs(3)*sin(th34(i,2)*dr) rs(4)*sin(th34(i,3)*dr); rs(3)*cos(th34(i,2)*dr) -rs(4)*cos(th34(i,3)*dr); D(1)= a2*rs(2)*sin(c(2)+om22*rs(2)*cos(c(2)+om34(i,2)2*rs(3)*cos(th34(i,2)*dr)-om34(i,3)2*rs(4)*cos(th34(i,3)*

10、dr);D(2)=-a2*rs(2)*cos(c(2)+om22*rs(2)*sin(c(2)+om34(i,2)2*rs(3)*sin(th34(i,2)*dr)-om34(i,3)2*rs(4)*sin(th34(i,3)*dr); a=inv(C)*D; % 輸出角加速度矩陣 a3=a(1); a4=a(2); a34(i,:)=i a3 a4; % 矩陣序號(hào) 連桿角加速度 搖桿加角速度 t(i)=i*T/72;end% 繪制連桿的角加速度a3和搖桿的角加速度a4時(shí)間Times的關(guān)系曲線(xiàn)subplot(2,2,3) % 選擇第3個(gè)子窗口plot(t,a34(:,2),t,a34(:,3)

11、axis(0 0.026 -6*1e4 8*1e4)grid % 網(wǎng)格線(xiàn)title(角加速度線(xiàn)圖)xlabel(時(shí)間/s)ylabel(從動(dòng)件加速度/rad/s2)text(0.003,6.2*1e4,搖桿4角加速度)text(0.010,3.3*1e4,連桿3角加速度)% 輸出1：四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)周期(0:5:360),時(shí)間,角位移,角速度,角加速度數(shù)據(jù)disp 曲柄轉(zhuǎn)角 連桿轉(zhuǎn)角-搖桿轉(zhuǎn)角-連桿角速度-搖桿角速度-連桿加速度-搖桿加速度ydcs=th34(:,1),th34(:,2),th34(:,3),om34(:,2),om34(:,3),a34(:,2),a34(:,3);disp (y

12、dcs)% 輸出參數(shù)的數(shù)量級(jí)必須一致% (4)-運(yùn)動(dòng)誤差分析% 閉環(huán)矢量方程:r2+r3-r4-r1=0% 誤差矢量E=r2+r3-r4-r1的模是表示仿真有效程度的標(biāo)量(ex和ey是誤差分量)ex=rs(2)*cos(th34(:,1)*dth)+rs(3)*cos(th34(:,2)*dth)-rs(4)*cos(th34(:,3)*dth)-rs(1);ey=rs(2)*sin(th34(:,2)*dth)+rs(3)*sin(th34(:,2)*dth)-rs(4)*sin(th34(:,3)*dth);ee=norm(ex ey); % 計(jì)算誤差矢量矩陣的范數(shù)(模)% 輸出2：四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)周期(0:5:360),時(shí)間,X向誤差分量,Y向誤差分量disp 曲柄轉(zhuǎn)角 時(shí)間(秒) X向誤差 Y向誤差wc=th34(:,1),t(:),ex(:,1),ey(:,1);disp (wc)fprintf (1, 誤差矢量矩陣的模