【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AB 作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄 CD 則作變速運(yùn)動(dòng)。 3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿都是搖桿（圖 1 c），則稱其為雙搖桿機(jī)構(gòu)（ doublerocker mechanism） 4）曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 在圖 2(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鉸鏈 C將沿圓弧 β β 做 往復(fù)運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)如圖 (b)所示，設(shè)將搖桿 3做成滑塊形式，使其沿圓弧導(dǎo)軌 β β 往復(fù)滑動(dòng)，顯然其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不發(fā) 生改變，但此時(shí)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)已演化為具有曲線導(dǎo)軌的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 圖 2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)示意圖 4 又若將圖 (a)中搖桿 3的長(zhǎng)度增至無(wú)窮大，則圖 (b)中的曲線導(dǎo)軌將變成直線導(dǎo)軌，于是機(jī)構(gòu)就演化成為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（ slidercrank mechanism）（圖 3）。其中圖 (a)為具有偏距 e的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) (offset slidercrank mechanism)；圖 (b)為無(wú)偏距的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) (centric slidercrank mechanism)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在沖床、內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)等中得到廣泛的應(yīng)用。 圖 3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式 ,由若干剛性構(gòu)件用低副 (回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副 )聯(lián)接而成的一種機(jī)構(gòu)。是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊通過移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特性及運(yùn)用 常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) ?；蛘邔⒒瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析是當(dāng)已知各構(gòu)件尺寸參數(shù)、位置參數(shù)和原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí) ,研究機(jī)構(gòu)其余 構(gòu)件上各點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等 ,從而評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)是否滿足工作性能要求 ,機(jī)構(gòu)是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)副為低副 ,各元件間為面接觸 ,構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單 ,加工方便 ,易于得到較高的制造精度等優(yōu)點(diǎn) ,因而在包括煤礦機(jī)械在內(nèi)的各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖床、內(nèi)燃機(jī)空氣壓縮機(jī)等 。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其分成三大類：對(duì)心曲柄滑塊、偏置曲柄滑塊、偏心輪機(jī)構(gòu) 5 圖 4 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖 5 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖 6 偏心輪機(jī)構(gòu) 用軟件進(jìn)行機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的現(xiàn)狀和趨勢(shì) MATLAB 是由美國(guó) mathworks 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。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué) 6 數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。 Simulink 就是一個(gè)用以對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析 的軟件包，其主要功能是預(yù)先對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，從而在形成實(shí)際系統(tǒng)之前，能進(jìn)行適時(shí)的修正，以減少系統(tǒng)反復(fù)修改的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)的目的。 SimMechanics 立足于 Simulink 之上，是進(jìn)行控制器和對(duì)象系統(tǒng)跨領(lǐng)域 /學(xué)科的研究分析環(huán)境。 SimMechanics 為多體動(dòng)力機(jī)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。它提供了大量對(duì)應(yīng)實(shí)際系統(tǒng)的元件，如：剛體、鉸鏈、約束、坐標(biāo)系統(tǒng)、作動(dòng)器和傳感器等。使用這些模塊可以方便的建立復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的圖示化模型， 進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的單獨(dú)分析或與任何 Simulink 設(shè)計(jì)的控制器及其它動(dòng)態(tài)系統(tǒng)相連進(jìn)行綜合仿真。 使用 MATLAB/SIMLINK 的優(yōu)勢(shì) 在分析了連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題基礎(chǔ)上，利用編程方法和 SimMechanics工具箱分別對(duì)某工程實(shí)例進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和仿真，在對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上，取得了良好的應(yīng)用設(shè)計(jì)效果。仿真研究結(jié)果表明 :SimMechanics動(dòng)態(tài)仿真工具具有系統(tǒng)建模方便直觀，仿真功能強(qiáng)大，自動(dòng)模型分析等強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，可很好地對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析 。 MATLAB 作為和 Mathematica、 Maple 并列的三大數(shù)學(xué)軟件。其強(qiáng)項(xiàng)就是其強(qiáng)大的矩陣計(jì)算以及仿真能力。要知道 Matlab 的由來(lái)就是 Matrix + Laboratory = Matlab，所以這個(gè)軟件在國(guó)內(nèi)也被稱作《矩陣實(shí)驗(yàn)室》。每次 MathWorks 發(fā)布Matlab 的同時(shí)也會(huì)發(fā)布仿真工具 Simlink。在歐美很多大公司在將產(chǎn)品投入實(shí)際使用之前都會(huì)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，他們所主要使用的仿真軟件就是 Simulink。 Matlab提供了自己的編譯器：全面兼容 C++以及 Fortran 兩大語(yǔ)言。所以 Matlab 是工程師，科研工作者手上最好的語(yǔ)言 ，最好的工具和環(huán)境。 Matlab 已經(jīng)成為廣大科研人員的最值得信賴的助手和朋友！ 7 Simulink 是基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來(lái)對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對(duì)任何能夠用數(shù)學(xué)來(lái)描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如航空航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車等等，其中了包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動(dòng)，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等等。 Simulink 提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且 Simulink 還提供了豐富的功能塊以及不同的專 業(yè)模塊集合，利用 Simulink 幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模工作。 MATLAB/SIMULINK 的特點(diǎn) MATLAB 具有以下特點(diǎn)： 1). Matlab 有強(qiáng)大的自帶的幫助手冊(cè)，基于 HTML 的完整的幫助功能； 2). 運(yùn)算符豐富。由于 MATLAB 是用 C 語(yǔ)言編寫的， MATLAB 提供了和 C 語(yǔ)言幾乎一樣多的運(yùn)算符，靈活使用 MATLAB 的運(yùn)算符將使程序變得極為簡(jiǎn)短。 3). 高級(jí)但簡(jiǎn)單的程序環(huán)境，與其它語(yǔ)言編寫的程序結(jié)合和輸入輸出格式化數(shù)據(jù)的能力； MATLAB 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句， 又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴? 4). 程序限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。 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(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。 6). MATLAB 的圖形功能強(qiáng)大。在 MATLAB 里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡(jiǎn)單。 7). 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其豐富。 8). 功能強(qiáng)大的工具箱是 MATLAB 的另一特色。 MATLAB 包含兩個(gè)部分：核心部分和各種可選的工具箱。 9). 源程序的開放性。開放性也許是 MATLAB 最受人們歡迎的特點(diǎn)。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(duì)源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。 Simulink 具有以下特點(diǎn)： 1） 豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫(kù) 2）交互式的圖形編輯器來(lái)組合和管理直觀的模塊圖。 3）以設(shè)計(jì)功能的層次性來(lái)分割模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理。 4）通過 Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號(hào)、參數(shù)、屬 8 性，生成模型代碼。 5) 提供 API 用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成。 6) 使用 Embedded MATLAB? 模塊在 Simlink 和嵌入式系統(tǒng)執(zhí) 行中調(diào)用MATLAB 算法。 7) 使用定步長(zhǎng)或變步長(zhǎng)運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式來(lái)決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯 C 代碼的形式來(lái)運(yùn)行模型。 8) 圖形化的調(diào)試器和剖析器來(lái)檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為。 9) 可訪問 MATLAB 從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)。 10) 模型分析和診斷工具來(lái)保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)誤。 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 課題的背景和意義 析法是通過已知參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，求解未知參數(shù)。以往大多程序都采用結(jié)構(gòu)化編程，不同的機(jī)構(gòu)需要編制不同的 程序，應(yīng)用非常有限。運(yùn)用軟件仿真機(jī)構(gòu)大大減輕了設(shè)計(jì)人員