【正文】 2）在連桿機構中，原動件的運動規(guī)律不變，可用改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。此時，如果取最短桿為機架，則得到雙曲柄機構；若取最短桿的任何一個相連桿為機架，則得到曲柄搖桿機構；如果取最短桿對面構件為機架，則得到雙搖桿機構。用表示通常用行程速度變化系數(shù) K 來衡量急回運動的相對程度。 雖然可以利用連桿機構來滿足一些運動規(guī)律和運動軌跡的設計要求，但其設計十分繁難，且一般只能近似地得以滿足。在設計要求上已不再局限于運動學要求， 而是同時兼顧機構的動力學特性，特別是對于高速機械，考慮構件彈性變形的運動彈性動力學（ KED）已得到很快的發(fā)展。在曲柄搖桿機構中，若以曲柄為原動件時，可將曲柄的連續(xù)運動轉變?yōu)閾u桿的往復擺動；若以搖桿為原動件時，可將搖桿的擺動轉變?yōu)榍恼苻D動?，F(xiàn)如圖 (b)所示，設將搖桿 3做成滑塊形式，使其沿圓弧導軌 β β 往復滑動，顯然其運動性質不發(fā) 生改變，但此時鉸鏈四桿機構已演化為具有曲線導軌的曲柄滑塊機構。 圖 3 曲柄滑塊機構 曲柄滑塊機構的相關知識 曲柄滑塊機構是鉸鏈四桿機構的演化形式 ,由若干剛性構件用低副 (回轉副、移動副 )聯(lián)接而成的一種機構。對曲柄滑塊機構進行運動特性分析是當已知各構件尺寸參數(shù)、位置參數(shù)和原動件運動規(guī)律時 ,研究機構其余 構件上各點的軌跡、位移、速度、加速度等 ,從而評價機構是否滿足工作性能要求 ,機構是否發(fā)生運動干涉等。 Simulink 就是一個用以對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析 的軟件包，其主要功能是預先對動態(tài)系統(tǒng)進行仿真和分析，從而在形成實際系統(tǒng)之前，能進行適時的修正，以減少系統(tǒng)反復修改的時間，實現(xiàn)高效開發(fā)的目的。使用這些模塊可以方便的建立復雜機械系統(tǒng)的圖示化模型， 進行機械系統(tǒng)的單獨分析或與任何 Simulink 設計的控制器及其它動態(tài)系統(tǒng)相連進行綜合仿真。其強項就是其強大的矩陣計算以及仿真能力。 Matlab提供了自己的編譯器：全面兼容 C++以及 Fortran 兩大語言。 MATLAB/SIMULINK 的特點 MATLAB 具有以下特點： 1). Matlab 有強大的自帶的幫助手冊，基于 HTML 的完整的幫助功能； 2). 運算符豐富。 5). 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。 8). 功能強大的工具箱是 MATLAB 的另一特色。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有 MATLAB 的核心文件和工具箱 文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構成新的工具箱。 5) 提供 API 用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成。 9) 可訪問 MATLAB 從而對結果進行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)。運用軟件仿真機構大大減輕了設計人員的工作，使機構學研究人員可以方便的進行運動仿真，仿真結果的實時動畫顯示，更有利于對機構運動的理解，并能和虛擬現(xiàn)實工具箱結合，得到更具有真實感的虛擬現(xiàn)實場景。通過對此數(shù)學模型分析，分離出可獨立求解的機構模型，并用相應的機構分析方法對它進行求解，建立了平面連桿機構運動學 9 分析專家系統(tǒng)。 10 圖 7 曲柄滑塊機構 運動簡圖 以 A 點為原點 可以得到如下結論 : B點的坐標 B(0， L1) AC= L3 C 點的坐標 為 C（ L3,0） 角 c 的角度由正弦定理得 C 點的速度 VC為 VC = VBWla/ cosθ C 點的加速度 aC 即對 VC求導可得 設計的結果和運用 使用同樣的方法，可以對四桿機構、齒輪機構等其他類似機構進行運動分析。 11 第三章 程序的設計與實現(xiàn) 系統(tǒng)的組成 1） Simulink 系統(tǒng) Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。 SimMechanics 為多體動力機械系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)提供了直觀有效的建模分析手段，一切工作均在 Simulink 環(huán)境中完成。如果鉸鏈四桿機構的各桿長度滿足桿長條件，則有。 2） 機構系統(tǒng) 仿真框圖繪制 曲柄滑塊機構的運動簡圖，假設曲柄 AB 繞 A 點以 ω的角速度旋轉，分析滑塊的運動情況。 圖 16 Ground 模塊 2） Revolute 模塊： 在 Number of Sensor/actuatorPorts 對話框中為 需要 添加一個傳感器或激勵器接口 的， 對話框中選擇 1。 隨動坐標固定在剛體上并隨著剛體一起運動，剛體最少有一個坐標，并且坐標的原點在重心。 在 Prismatic 模塊設置中 需接入傳感器把number of sensor/actuator ports 中改為 1. 18 圖 19 Prismatic 模塊 5） 傳感器模塊： 模塊設置如圖，在原始輸出值選項區(qū)內(nèi)選中角位移（ Angle） 、 角速度（ Angle velocity） 和角加速度 (Acceleration)，單位分別為 deg、 deg/s， deg/s^2， 并取消下端 Output selected parameters as one signal 選項，這樣輸出兩個值就會有對應的兩條信號線。 滑塊機構的位移圖顯示為： 圖 25 滑塊機構的位移圖 22 3）滑塊速度圖 圖 26 滑塊速度圖 5）滑塊 加速度圖 圖 27 滑塊 加速度圖 23 從動 (AB)桿圖像的顯示 1）中心點軌跡 圖 28 中心點軌跡 2） 也可以用來比較同一桿兩個點的運動狀態(tài)， 如： 圖 29 同一桿兩個點的運動狀態(tài) 24 第四章 設計結果分析 軟件使用方法 MATLAB 的 simulink\simMechanics 動態(tài) 模擬 仿真工具為平臺，建立了平面四連桿機構動力學分析與動態(tài)模擬軟件，運用分析與動態(tài)模擬軟件，對雙搖桿機構和曲柄滑塊機構進行運動分析，即可得到結果，將運行結果與設計要求相比較，從而引導設計者修改設計，其中 simulink 和 SimMechanics 工具 的運用較多，具體方法如下： （ 1）掌握 MATLAB 的基本使用方法 （ 2）掌握 simulink 的基本操作 （ 3）熟練查找 SimMechanics 中的各模塊 （ 4）掌握 SimMechanics 中各模塊的運用 （ 5）熟悉模塊參數(shù)設置 存在的缺點和今后改進的方向 此次用到的程序達到了基本的運算分析仿真功能，但是在人機更高水平的互動上尚有待提高和完善。由于 MATLAB 軟件容量較大，對硬件的要求程度也相對較高，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。首先，使我對軟件開發(fā)的方法和步驟有了一個比較清晰、具體的了解，邁出了我開發(fā)軟件的第一步。使我不僅接受了全新的思想觀念，還樹立了嚴謹?shù)膶W術研究態(tài)度，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法。 本次畢業(yè)設計使我認識到了機械設計領域，尤其在解析法求解分析機構運動規(guī)律中， 計算機編程對工作的巨大支持，提高了對計算機知識尤其是計算機編程的興趣，培養(yǎng)了嚴謹務實的工作作風，以及對查閱資料、總結歸納能力的重要性的認識、對我以后的工作學習有了很大的幫助與啟迪。由于能力關系該軟件沒有經(jīng)過加密和封裝，使用人 員由于操作失誤會更改軟件內(nèi)部的參數(shù)和程序，而引起運算和模擬的錯誤。由于 MATLAB 的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。 19 圖 20 傳感器模塊 6） Joint Initial Condition 模塊： 模塊設置如圖 圖 21 Joint Initial Condition 模塊 7） Scope 模塊 雙擊打開模塊，單擊 按鈕，彈出設置框，在 General 區(qū)內(nèi) Numbleof axes設置框內(nèi)輸入 1，單擊 OK 后示波器模塊將變成如下圖的雙波形圖。并可通過操作增加和刪除坐標系。