【正文】 主函數(shù)程序代碼 ......................................................................................................... 19 附錄二 popupmenu4_Callback 函數(shù)下程序代碼 ................................................................... 22 ii Contents Abstract ...........................................................................................................................................II 1 Introduction .................................................................................................................................. 1 2 The analysis of motion for planar fourbar mechanism ............................................................... 2 Intoduction to the planar fourbar mechanism ....................................................................... 2 Analysis for the types of planar fourbar mechanism ............................................................ 3 Build the mathematical model of planar fourbar mechanism............................................... 4 Build the closed position vector equation for planar fourbar mechanism ..................... 4 Apply the vector amp。 利用 MATLAB的 GUI設(shè)計(jì)功能，設(shè)計(jì)了平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析交互式界面軟件。 Angular Displacement。被固定件稱為機(jī)架，與機(jī)架直接鉸接的兩個(gè)構(gòu)件稱為連架桿，不直接與機(jī)架鉸接的構(gòu)件稱為連桿。作圖法和實(shí)驗(yàn)法工作量大，設(shè)計(jì)精度低，僅適用于對(duì)機(jī)構(gòu)精度要求不高的場(chǎng)合。目前， MALTAB 已經(jīng)不再僅僅是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，而已經(jīng)成為國(guó)際上最流行的科學(xué) 與工程計(jì)算的軟件工具，以及一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語言，它在國(guó)內(nèi)外高校和科研部門正扮演著越來越重要的角色，功能也越來越大，并不斷適應(yīng)新的要求提出新的解決辦法。 工程人員通過使用 MATLAB 提供的工具箱，可以高效求解復(fù)雜的工程問題，并可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，用強(qiáng)大的圖形功能對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示。對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的主要內(nèi)容是：在機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)已知的情況下，假定主動(dòng)曲柄做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從運(yùn)動(dòng)幾何關(guān)系上分析連桿和搖桿的角位移、角速度、角加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化情況。 平面四桿機(jī)構(gòu)最基本的形式是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是否可以做整周轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將其分 為三種基本形式，即曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)。 基于 MATLAB 的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 3 平面四桿機(jī)構(gòu)類型分析 平面四桿機(jī)構(gòu)中，根據(jù)是否存在整轉(zhuǎn)副以及整轉(zhuǎn)副的位置，平面四桿機(jī)構(gòu)可分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)，雙搖桿機(jī)構(gòu)三種。 由此分析，可得出三種類型的平面連桿機(jī)構(gòu)的組成條件： 曲柄連桿機(jī)構(gòu)：符合桿長(zhǎng)條件且最短桿為連架桿； 雙曲柄機(jī)構(gòu)： 符合桿長(zhǎng)條件且最短桿為機(jī)架； 雙搖桿機(jī)構(gòu)： 符合桿長(zhǎng)條件且最短桿為連桿。 建立平面四桿機(jī)構(gòu)的封閉矢量位置方程式 當(dāng)使用矢量法建立機(jī)構(gòu)的位置方程時(shí)，需將構(gòu)件用矢量表示，且作出機(jī)構(gòu)的封閉矢量多邊形。各矢量之和等于零。 這里研究的僅是曲柄連桿機(jī)構(gòu)和雙 曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，且是以曲柄 1l 為主動(dòng)件，作等角速度 1? 運(yùn)動(dòng)的情況。 求解過程涉及的數(shù)學(xué)、物理計(jì)算方法 在求解過程中，主要涉及到高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理等相關(guān)科目的內(nèi)容，在對(duì)平面四桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型求解過程中所涉及到的知識(shí)如以下所示： （ 1）基礎(chǔ)物理學(xué)中對(duì)時(shí)間 t 求導(dǎo)方法 角位移 ? 對(duì)時(shí)間 t 求導(dǎo)得角速度 ? ： ddt??? ，單位為 /rad s （ 211） 角速度 ? 對(duì)時(shí)間 t 求導(dǎo)得角加速度 ? ： 基于 MATLAB 的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 6 22ddt t??? ???? ，單位為 2/rad s （ 212） （ 2）高等數(shù)學(xué)中涉及的求導(dǎo)公式 si n c o s c o sddd t d t?? ? ? ??? （ 213） c o s s in s inddd t d t?? ? ? ?? ? ? ? （ 214） ()uv uv u v? ? ??? （ 215） 基于 MATLAB 的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 7 3 基于 MATLAB 的運(yùn)動(dòng)分析程序設(shè)計(jì) MATLAB 簡(jiǎn)介 MATLAB 是由美國(guó) mathwork 公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式 程序設(shè)計(jì) 的高科技計(jì)算環(huán)境。可以直接調(diào)用 ， 用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB函數(shù) 庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。任何算法功能都能夠通過三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)的組合來實(shí)現(xiàn)。 本論文程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖 31 所示。 圖 32 fun 函數(shù)的 M 文件 編寫主程序 根據(jù)上面編寫的程序設(shè)計(jì)流程，參照本論文第 2 章節(jié)對(duì)平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，利用 MATLAB 語言編寫程序代碼。 圖 34 程序執(zhí)行輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果的部分內(nèi)容 程序執(zhí)行輸出的圖像結(jié)果分別如圖 35，圖 36，圖 37，圖 38 所示。用戶通過一定的方法選擇、激活這些對(duì)象，就可以實(shí)現(xiàn)某種功能或動(dòng)作， 如計(jì)算、繪圖等 。靈活的運(yùn)用上述對(duì)象，進(jìn)行合理的組織和設(shè)計(jì)，就能設(shè) 計(jì)出界面良好、操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大的圖形用戶界面。同理，需要在另外 4 個(gè) Edit Text 相應(yīng)函數(shù)下添加相同的代碼。 基于 MATLAB 的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 16 圖 44 popupmenu4_Callback 函數(shù)下的代碼的部分內(nèi)容 GUI 分析系統(tǒng)運(yùn)行效果 在如圖 43 所示的 GUI fig 界面上，點(diǎn)擊 圖標(biāo)，運(yùn)行 GUI，彈出 GUI 執(zhí)行界面。運(yùn)行效果如圖 48 所示： 圖 48 角速度圖像顯示界面 點(diǎn)擊下拉菜單中的“角加速度圖像”，顯示連桿 從動(dòng)桿 3 的角加速度圖像。 (2)采用 MATLAB 語言開發(fā)機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)分析軟件，開發(fā)界面容易，運(yùn)行程序時(shí)無需編輯、連接，給使用者以極大的方便。回首過去四年，曾經(jīng)迷茫過，努力過，徘徊過，堅(jiān)定過，最終收獲了知識(shí)，成長(zhǎng)了很多。 l1=input(39。請(qǐng)輸入連桿（構(gòu)件 2）的長(zhǎng)度 l2=39。)。 rs=[l1 l2 l3 l4]。此機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件，本程序不予分析，程序終止 39。 if l4=l2amp。)。此機(jī)構(gòu)類型為曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 39。)。輸入主動(dòng)件角速度 w2=39。 options=optimset(39。)。 %計(jì)算主動(dòng)曲柄每個(gè)角位置相對(duì)應(yīng)的連桿、從動(dòng)桿的角位置 end。)。xx],[y。k^39。ks39。 ylabel(39。機(jī)構(gòu)中連桿 2 上的幾個(gè)位置點(diǎn)的描述圖像 39。%生成主動(dòng)曲柄的在 0~2pi 間 73個(gè)角度值 for m=1:length(th1) th23(m,:)=fsolve(39。 基于 MATLAB 的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 21 figure(2) plot(th1*180/pi,th23(:,1)*180/pi)。)。)。 ylabel(39。連桿 39。 %添加圖例 %繪制“角位移圖像” w2=(l1*w1*sin(th23(:,2)th139。 figure(3) plot(th1*180/pi,w2)。)。)。 ylabel(39。連桿 39。 %添加圖例 %繪制“角速度圖像” s21=th23(:,1)th139。 a2=(l1*w1^2*cos(s13)+l2*w2.^2.*cos(s32)l3*w3.^2)./(l3*sin(s32))。 plot(th1*180/pi,a3,39。 title(39。主動(dòng)桿轉(zhuǎn)角 \theta_2(度 )39。)。從動(dòng)桿 39。)。 附錄二 popupmenu4_Callback 函數(shù)下程序代碼 l1=str2double(get(,39。String39。))。 w1=str2double(get(,39。 th23=zeros(length(th1),2)。off39。,[1 1],options,th1(m),l1,l2,l3,l4)。 w1*l1*cos(th1(i))]。 end for i=1:length(th1) C=[l2*sin(th23(i,1)) l3*sin(th23(i,2))。 a=inv(C)*D。Value39。)。 th23=zeros(length(th1),2)。off39。,[1 1],options,th1(m),l1,l2,l3,l4)。)。xx],[y。k^39。ks39。 ylabel(39。機(jī)構(gòu)中連桿 2 上的幾個(gè)位置點(diǎn)的描述圖像 39。 plot(th1*180/pi,th23(:,1)*180/pi,th1*180/pi,th23(:,2)*180/pi) axis([0 360 0 170]) title(39。) ylabel(39。) text(100,45,39。 基于 MATLAB 的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 24 plot(th1*180/pi,w2,th1*180/pi,w3)。主動(dòng)件轉(zhuǎn)角 \theta_1(度 )39。從動(dòng)桿 3角速度 (\omega_3)39。角加速度圖像 39。) text(220,15000,39。)。 ylabel