RPP平面连杆机构的动态仿真

本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩RPP平面连杆机构的动态仿真摘要：利用力矩、复数推导了曲柄、RPPII级杆组的运动学和动力学数学模型，对其编制相应的M函数，并给于一定的初值，将适用于MATLA仿真的矩阵数学模型,对给定的RPPII级机构、RP—RPP六杆机构为例说明如何使用这二个仿真模块建立MAllAB仿真模型，并对其仿真结果的正确性加以判别•其主要目的是以组成机构的杆组为仿真模块，搭建各种平面连杆机构MATLA仿真模型，可以对各种机构进行运动、动力学仿真。关键词：运动学动力学机构仿真杆组关键词：运动学动力学机构仿真杆组MATLAB指导老师签名:扯T平面连杆机构的动MicrosoftWord9...设计任务书MicrosoftWord66O开题报音Microsofttford9..扯T平面连杆机构的动MicrosoftWord9...设计任务书MicrosoftWord66O开题报音Microsofttford9..-50KB摘要MicrosoftWord9-.,26KB目录Mierosoft32KB设讦说明书f论迸!MicrosoftWord9...设讦说明书f论迸!MicrosoftWord9...I^020,K_ i封面Microsoft44KBWord学士学怔论文原创性芦明Micro^ftWord9..外文翻译MT平EJ连杆机构的动态仿真逼外文翻译IfinEAK压缩文件Kinematicsimulation&dynamicsimulationofRPPIIdegreeof

freedommechanismwithMATLABAbstract：Useoftorque,thepluralisderivedcrank,RPPIIclassbargroup'skinematicanddynamicmathematicalmodel,itspreparationofthecorrespondingMfunction,andtotheinitialvalueatacertain,willapplytotheMATLABsimulationofthematrixmodel,givenTheRPPIIlevelinstitutions,RPR-RPP6asexamplesofhowtousethesetwosimulationmoduletoestablishMAllABsimulationmodelanditssimulationresultstodeterminetheaccuracy.Itsmainpurposeistobargroupconstitutedbodiessimulationmodule,buildavarietyofplanarlinkageMATLABsimulationmodel,canexerciseavarietyofinstitutions,dynamicssimulation.Keywords:kinematicsmechanismsimulationbargroupMATLABSignatureofSupervisor:目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.引言 1\o"CurrentDocument"平面连杆机构概述 1\o"CurrentDocument"杆组 1\o"CurrentDocument"机构的组成原理 2\o"CurrentDocument"2曲柄原动件、RPP平面连杆运动学数学模型的建立 …..… 2\o"CurrentDocument"曲柄原动件运动学分析 22.11曲柄原动件运动学数学模型的建立 22.12曲柄MATLAB!动学仿真模块M函数 2\o"CurrentDocument"RPP四杆运动学分析 3RPP四杆运动学数学模型的建立 3\o"CurrentDocument"RPP四杆机构MATLAB!动仿真 5RPP四杆机构MATLA仿真模型 52.32用MATLA实现牛顿-辛普森求解方法 7\o"CurrentDocument"RPP四杆机构MATLA仿真结果 9\o"CurrentDocument"3RPR—RPP六杆机构MATLAB!动学仿真 12\o"CurrentDocument"RPRII级杆组MATLA运动学仿真模块 16\o"CurrentDocument"RPR—RPP六杆机构 14RPR—RPP六杆机构MATLA仿真模型 14RPR—RPP杆组M函数为： 21RPR—RPP六杆机构MATLA仿真结果 22\o"CurrentDocument"4曲柄、RPP杆组的MATLA动力学分析 25\o"CurrentDocument"曲柄MATLA动力学仿真模块 254.11曲柄的动力学矩阵表达式 25\o"CurrentDocument"RPRII级杆组的动力学仿真模块 27RPRII级杆组动力学矩阵表达式 27RPRII级杆组MATLA动力学仿真模块M函数 28\o"CurrentDocument"RPPII级杆组的动力学仿真模块 25RPPII级杆组动力学矩阵表达式 25RPPII级杆组MATLA动力学仿真模块 M函数 31\o"CurrentDocument"RPR— RPP六杆机构MATLA动力学仿真 27RPR—RPP六杆机构MATLA仿真模型 35RPR—RPP六杆机构MATLA仿真结果 38总结 错误！未定义书签。\o"CurrentDocument"参考文献 37\o"CurrentDocument"致谢 38RPP平面连杆机构的运动仿真1引言在大学四年学习，通过老师的讲解和自己的学习，收获了很多，深深的喜欢上了机械这个行业，对机械设计方面很是喜欢，我所研究的课题就是通过 MATLA做平面连杆RPP仿真，进一步加深了对平面连杆的研究。此次毕业设计，要求我对 MATLAB在实际的设计中为以后从事相关软件有一定的认识，在加上我学完了机械原理，进行了生产实习之后，进行的一个重要的实践性环节。这要求我们把所学的机械原理和实践知识相结合，综合地加以运用，这有助与提高了我们分析和解决实际问题的能力，的技术工作奠定的基础。在实际的设计中为以后从事相关1.1平面连杆机构概述最简单的平面平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。最简单的平面全部用回转副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。在实际机械中，平面连杆机构的型式是多种多样的，但其中绝大多数是在铰链四杆机构的基础上发展和演化而成。如曲柄滑块机构、导杆机构等。1.2杆组机构的从动件系统一般还可以进一步分解成若干个不可再分的自由度为零的构件组合，这种组合称为基本杆组，简称杆组。对于只含低副的平面连杆机构，若杆组中有 N个活动构件、P个低副，因杆组自由度为零，故有：3n-2pL-0为保证n和P均为整数，n只能取偶数。根据n的取值不同，杆组可以分为以下几种情况。（1）n=2，PL=3的II级杆组II级杆组为最简单，也是应用最多的基本杆组。根据 3个运动副（转动副用R表示，运动副用P表示）的不同组合，II级杆组分为5种，RRRII级杆组、RRPII级杆组、RPRII级杆组、PRPII级杆组和RPPII级杆组。本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩(2)n=4,P_=6的III级杆组III级杆组特别是III级以上杆组早实际应用中较少，故在这里不再介绍。1.3机构的组成原理任何机构都可以看做是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机构而构成的， 者就是所谓机构的组成原理。把由最高级别为 II级杆组的基本杆组构成的机构称为 II级机构，把最高级别为III级杆组的基本杆组构成的机构称为III级机构。其余类推。2曲柄原动件、RPP平面连杆运动学数学模型的建立2.1曲柄原动件运动学分析2.11曲柄原动件运动学数学模型的建立如图2.1所示，在复数坐标系中，曲柄AB复向量的模rj为常数、幅角0j为变量，通过转动副A与机架连接，转动副A的复向量的模ri为常量、幅角0i为常量，曲柄AB端点B的位移、速度和加速度的推导如下：图2.1 图2.1 曲柄的复数坐标系八 jQ 八 jQ j0jB=Ar^nej31 =将方程(1.1)两边对时间t求两次导数得：(1.1)(1.2)「ReJ-« • 「ReJ-« • i冷&jcos(8j+兀/2)+「jTjcos(日j+让)«>***JmB_ii冷Bjsin(日j+兀/2)+冷日jsin(日j+兀)由式(1.2)写成矩阵形式有:2.12曲柄MATLAB!动学仿真模块M函数(1.3)根据式编写曲柄原动件MATLA的M函数如下:functiony=crank(x)

%%Functiontocomputetheaccelerationofcrank%%lnputparameters%%x(1)=r1%lnputparameters%%x(1)=r1%x(2)=theta-1%x(3)=dtheta-1%x(4)=ddtheta-1%%Outputparameters%%y(1)=Re[ddB]%y(2)=lm[ddB] (%(r1的杆长)(r1的角位移)(r1的角速度)(r1的角加速度)(转动副B的水平分量)转动副B的垂直分量)ddB=[x(1)*x⑷*cos(x(2)+pi/2)+x(1)*x(3)A2*cos(x(2)+pi);x(1)*x⑷*sin(x(2)+pi/2)+x(1)*x(3F2*sin(x(2)+pi)];y=ddB;各构件的初值为：r1=0.4,theta-1=0,dtheta-1=10,ddtheta-1=0 。RPP四杆运动学分析2.21RPP四杆运动学数学模型的建立如图2.2所示，在复数坐标系中，由1个转动副(B)、2个移动副(C,D)和2个滑块(C,D)组成RPPII级杆组，滑块C的滑动方向与滑块D的滑动方向的夹角9j为常量，滑块D的幅度9j也为常量，滑块C相对滑块D位移Si为变量，滑块D相对固定点K的位移也为变量，则滑块C相对滑块D的加速度和滑块D相对固定点K的加速度推导如下页图：C=B=K+、 (1.4)(1.5)整理(1.4)得：sjejjse -K(1.5)本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩%%本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩%%式(1.5)对t求导并整理得到:61&si&s■—dL式(1.6)对时间t求导并整理得:[&S&(1.7)&&(1.7)由(1.7)写成矩阵形式有(1.8)cost丁jCOS丁j Sj(1.8)sin®+日j)sinJRPPII级杆组MATLA运动学仿真M函数functiony=RPPki(x)%%computeveloccityofRPPbargroup%%Inputparameters%x(1)=theta-i构件2的移动方向)本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩%x(2)=theta-j (%x(3)=Re[ddB]%x(4)=Im[ddB]%x(5)=Re[ddK]%x(6)=lm[ddK]%Outputparameters%%y(1)=dds-2%y(2)=dds-3%构件3的移动方向）（转动副B的水平加速度）（转动副B的垂直加速度）（转动副3的水平加速度）（转动副B的垂直加速度）（构件2的加速度）（构件3的加速度）a=[cos(x(1)+x(2))cos(x(2));sin(x(1)+x(2))sin(x(2))];b=[x(3)-x(5);x(4)-x(6)];ddsij=inv(a)*b;y(1)=ddsij(1);y(2)=ddsij(2);各构件的初值为：theta-i=1.5708 ，theta-j=O,Re[ddK]=O,Im[ddK]=ORPP四杆机构MATLA运动仿真1、如图2.3所示为RPP四杆机构，它由原动件（曲柄1）和一个RPP杆组构成。构件的尺寸为r1=400mm转动副A到移动副DE的距离r4=800mm复数向量坐标见图上,构件1以等角速构件1以等角速向回转，试求构件速度？度10rad/s逆时针方2和构件3的速度和加图2.3RPP四杆机构2.31RPP四杆机构MATLA仿真模型

图中的各积分模块的初值是以曲柄 1的幅度为0°和角速度等于10rad/s逆时针方向回转，相应各个构件的位移和速度的瞬时值。 theta-1=0；dtheta-1=10；theta-i=1.5708 ；s-2=0；ds-2=0.8；s-3=0.89；ds-3=0.4。二个MATLA函数模块分别为crank.m和rppki.m图2.4RPP四杆机构Simunlink2.32用MATLAB2.32用MATLABS现牛顿-辛普森求解方法图2.5RPPII级杆组的位置参数如图2.5所示，以复数形式表示为AC=AB=AK sje^j sjejr'小整理上式得：sjejq•sjeZF=AB-AK按欧拉公式展开得：Sj（cos^j+jsi门巧）+SCos（q+£j）+jsin®+日j）】=AB-AK上式展开整理得：f□旧卢j）=Sjcos^j+Scos®+S）-ABcos&3+AKcos&4=0：f□（日出）=Sjsin日j+Sisin（Q+日j）-ABsin日3+AKsin日4=01将上式求出雅克比矩阵为：I-Sisin十二j-Sjsinj一Sisin6二j耳Sjcosd十日j）Sjcos日j十Sjcos©+巧）functiony=RPPposi（x）%%ScriptusedtoimplementNewton-Raphsonmechodfor%solvingnonlinearpositionofRPPbargroup%Inputparameters（构件1的角位移）%（构件1的角位移）（构件2的角位移）（构件3的角位移）%x(4)=theta-4guessvalue%x(5)=siguessvalue（构件4的角位移）（构件1的相对位移）%x(6)=s2%（构件2的角位移）（构件3的角位移）%x(4)=theta-4guessvalue%x(5)=siguessvalue（构件4的角位移）（构件1的相对位移）%x(6)=s2%x(7)=s3guessvalue%x(8)=s4guessvalue（构件2的相对位移）（构件3的相对位移）（构件4的相对位移）%Outputparameters%y(1)=theta-1%y(2)=theta-2（构件1的角位移）（构件2的角位移）%theta1=x(1);theta2=x(2);%epsilon=1.0E-6;%f=[x(6)*cos(x(2))+x(5)*cos(x(1)+x(2))+x⑺*cos(x(3))-x(8)*cos(x⑷);x(6)*sin(x(2))+x(5)*sin(x(1)+x(2))+x(7)*sin(x(3))-x(8)*sin(x⑷)];%whilenorm(f)>epsilonJ=[-x(5)*sin(theta1+theta2)-x(6)*sin(theta2)-x(5)*sin(theta1+theta2);x(5)*cos(theta1+theta2)x(6)*cos(theta2)+x(5)*cos(theta1+theta2)];dth=inv(J)*(-1.0*f);theta1=theta1+dth(1);theta2=theta2+dth(2);f=[x(6)*cos(theta2)+x(5)*cos(theta1+theta2)+x(7)*cos(x(3))-x(8)*cos(x(4));x(6)*sin(theta2)+x(5)*sin(theta1+theta2)+x⑺*sin(x(3))-x(8)*sin(x⑷)];norm(f);endy(1)=theta1;y(2)=theta2;估计杆endy(1)=theta1;y(2)=theta2;估计杆1和杆2的角位移为-163.435*pi/1800.80.400.89]分别为日1=匚5831,日2functiony=RPPvel(x)%%Inputparameters%%x(1)=theta-1%x(2)=theta-2%x(3)=theta-3%x(4)=dtheta-1%x(5)=r1%x(6)=r2%x(7)=r3%%Outputparameters%%y(1)=dtheta-2%y(2)=dtheta-3%-0，则输入参数x=[90*pi/180001和构件2的角位移=90宀，带入上面的函数，得到构件二-0.0099。（构件1的角位移）（构件2的角位移）（构件3的角位移）（构件1的角速度）（构件1的杆长）（构件2的杆长）（构件3的杆长）A=[cos(x(1)+x(2))cos(x(2));sin(x(1)+x(2))sin(x(2))];B=风7)*cos(x(3));x(7)*sin(x(3))];y=inv（A）*B;由位移分析计算出的J=1.583日！=—0.0o9和曲柄1的角速度片=10rads及各个构件长度，则输入参数为x=[1.5831-0.00990100.80.40]带入上面的函数得到构件1和构件2的角速度分别为J二0.8rad/s户3二0.4rad/sRPP四杆机构MATLAB^真结果本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩曲柄1的幅度为0°和角速度等于10rad/s逆时针方向回转，相应各个构件的位移和速度的瞬时值。theta-1=0；dtheta-1=10;theta-i=1.5708 ；s-2=0；ds-2=0.8；s-3=0.89；ds-3=0.4。由于曲柄转速为10rad/s，因此每转动1周的时间是0.628s,用绘画命令plot(tout,simout(:,3))，plot(tout,simout(:,4)) ，plot(tout,simout(:,5))和plot(tout,simout(:,6))分别绘画出构件2和构件3的速度和加速度。见下图C1\0-'|\\-■1-\1\■-\I\1\*3■\\\4■1\1\\■5\•\/-6-\\-\1!11V1!■010.1020.304 0$ 0.607 0,8oi1(a)构件2的速度(纵坐标表示构件2的速度,单位为m/s;横坐标表示时间，单位为s)本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩移项整理得 移项整理得 se门二B-D本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩移项整理得 移项整理得 se门二B-D本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩54” 」 _ II I■丄 L L _0 0.1Q203 0.4佔01 C.7 Q.3 0.9 1（b）构件3的速度（纵坐标表示构件3的速度,单位为m/s;横坐标表示时间，单位为s）（c）构件2的加速度（纵坐标表示构件2的加速度,单位为m/s2;横坐标表示时间，单位为s）

0.1 0.2 0.3 0.4 05 0.S 07 03 09（d）构件3的加速度（纵坐标表示构件3的加速度,单位为m/s2;横坐标表示时间，单位为s）3RPR—RPP六杆机构MATLAB^动学仿真RPRII级杆组MATLA运动学仿真模块如下图RPRII级杆组由2个转动副、一个移动副和导杆、滑块组成RPRII级杆组,导杆幅角比为变量，滑块C相对D的移动S也为变量，则导杆角速度宀、滑块C相对D的加速度s•和导杆上点E的加速度推导如下RPR级杆组的位置参数iBC二Dsejj=B本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩%%本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩%%上式对时间t求导并整理得:Se心二Se心二/2)l&上式对时间上式对时间t求导并整理得:_&e心二/_&e心二/2）「ej°二⑺Sej(me^把上式写成矩阵的形式:把上式写成矩阵的形式:scos(二丁/2)ssin(®+n/2)cosvscos(二丁/2)ssin(®+n/2)cosvjsin刁&cos(d+n/2)&sin(0+n/2)&rcos(dj二/2)&——Rsin(R二/2)-&&〕ReB—ReDImB-ImD同样可以推出点E的加速度矩阵方程形式:泌&〕「ReD]=同样可以推出点E的加速度矩阵方程形式:泌&〕「ReD]=JmE_JmD一rjcos(二j二/2)-|0rjsin(日j+口/2)rjcos(rV」)&&rjsin(€lj+口)jRPRII级杆组MATLAB!动学仿真模块M函数functiony=RPRki(x)%functiontocomputetheaccelerationforRPRbargroup%%Inputparameters%%Inputparameters%%x(1)=r-3%x(2)=theta-3%x(3)=s-2%x(4)=dtheta-3%x(5)=ds-2%x(6)=Re[ddB]%x(7)=Im[ddB]%x(8)=Re[ddD]%x(9)=Im[ddD]（构件3的杆长）（构件3的角位移）（构件2的相对位移）（构件3的角速度）（构件2的相对速度）（转动副B的水平加速度）（转动副B的垂直加速度）（转动副D的水平加速度）（转动副D的垂直加速度）%Outputparameters本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩66%(构件3的角加速度)(构件2(构件3的角加速度)(构件2的相对加速度)(转动副E的水平加速度)(转动副E的垂直加速度)%y(2)=dds-2%y(3)=Re[ddE]%y(4)=Im[ddE]%a=[x(3)*cos(x(2)+pi/2)cos(x(2));x(3)*sin(x(2)+pi/2)sin(x(2))];b=-[x(5)*cos(x(2)+pi/2)+x(3)*x⑷*cos(x(2)+pi)x⑷*cos(x(2)+pi/2);x(5)*sin(x(2)+pi/2)+x(3)*x⑷*sin(x(2)+pi)x(4)*sin(x(2)+pi/2)];b=b*[x(4);x(5)]+[x(6)-x(8);x(7)-x(9)];ddths=inv(a)*b;dde[x(8);x(9)]+[x(1)*ddths(1)*cos(x(2)+pi/2);x(1)*ddths(1)*sin(x(2)+pi/2)]+[x(1)*x⑷A2*cos(x(2)+pi);x(1)*x⑷A2*sin(x(2)+pi)];y(1)=ddths(1);y(2)=ddths(2);y(3)=dde(1);y(4)=dde(2);各构件的初值为：r-3=1.6,theta-3=1.5708,s-2=1.4,dtheta-3=2.8571,ds-2=O,Re[ddD]=O,lm[ddD]=O。RPR—RPR六杆机构图右所示是由原动件(曲柄1)和一个RPF杆组、RPP杆组所组成的RPR-RPP六杆机构，各构件的尺寸为r1=400mmr3=1600mmAD=1000复数向量坐标见图所示，转动副A到滑块5的滑道的垂直距离为800mm构件1以等角速度10rad/s逆时针方向回转，试求构件4相对构件5的位移、速度、加速度和构件5的位移、速度、加速度。图RPR—RPP六杆机构RPR—RPPA杆机构MATLA仿真模型RPR-RPP六杆机构的MATLA仿真模型如下图所示，在图中各积分模块的初值是以曲柄1的幅角为90°和角速度等于10rad/s逆时针方向回转，相应各构件的位移、速度的瞬时值分别为dtheta-1=10；theta-1=1.5708；ds-2=0;s-2=1.4；dtheta-3=2.8571；theta-3=1.5708；ds-4=0；s-4=0.4。ds-5=-4.5714；s-5=0。3个MATLA函数模块分别为crank.m、rprki.m和rppki.m。JLfl_s?zt-【$¥□:ffg*E・Z9XE-PP】E-ngTIW-1-nsItNABffl>99£M£MmPPFE-«n?83h<5EgHEtg"I芒nIr1LL|fl-1*1fvlcskRPR—RPP六机构Simulink仿真模型RPR—RPP杆组M函数为：functiony=crank(x)%%Functiontocomputetheaccelerationofcrank%%Inputparameters%%x(1)=r-1%x(2)=theta-1%x(3)=dtheta-1（构件1的杆长）（构件1的角位移）（构件1的角速度）%x(3)=ddtheta-1（构件1的角加速度）%%Outputparameters%%y(1)=Re[ddB]（转动副B加速度的水平分量）%y(2)=Im[ddB]（转动副B加速度的垂直分量）%ddB=[x(1)*x⑷*cos(x(2)+pi/2)+x(1)*x(3)A2*cos(x(2)+pi);x(1)*x⑷*sin(x(2)+pi/2)+x(1)*x(3F2*sin(x(2)+pi)];y=ddB;functiony=RPPki(x)%%computeveloccityofRPPbargroup%%Inputparameters%%x(1)=theta-s4%x(2)=theta-s5%x(3)=Re[ddE]（构件4的角位移）（构件5的角位移）（转动副E加速度的水平分量）%x⑷=Im[ddE]（转动副E加速度的垂直分量）本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩本科毕业设计(论文)通过答辩sin(x(2))];bsin(x(2))];b%x(5)=Re[ddK]%x(6)=Im[ddK]%Outputparameters%%y(1)=dds-4%y(2)=dds-5%a= [ cos(x(1)+x(2))[x(3)-x(5);x(4)-x(6)];(转动副K加速度的水平分量)(转动副K加速度的水平分量)(构件4的加速度)(构件5的加速度)cos(x(2));sin(x(1)+x(2))ddsij=inv(a)*b;y(1)=ddsij(1);y(2)=ddsij(2);RPR—RPP六杆机构MATLA仿真结果曲柄1的幅角为期和角速度等于10rad/s逆时针方向回转，相应各构件的位移、速度的瞬时值分别为dtheta-1=10；theta-1=1.5708；ds-2=0;s-2=1.4；dtheta-3=2.8571；theta-3=1.5708；ds-4=0；s-4=0.4。ds-5=-4.5714；s-5=0由于曲柄转速为10rad/s，因此每转动1周的时间是0.628s，用绘画命令plot(tout,simout(:,1))，plot(tout,simout(:,2))，plot(tout,simout(:,3))，plot(tout,simout(:,4))plot(tout,simout(:,5)) ，plot(tout,simout(:6))绘制构件4相对构件5的位移、速度、加速度和构件5的位移、速度、加速度，如下图:本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩（a）构件4相对构件5的位移（纵坐标表示构件4相对构件5的位移,单位为m横坐标表示时间，单位为S）（b）构件5的位移（纵坐标表示构件4相对构件5的速度,单位为m/s；横坐标表示时间，单位为s）（d）构件5的速度（纵坐标表示构件5的速度,单位为m/s；横坐标表示时间，单位为s）s)（纵坐标表示构件4相对构件5的加速度,单位为m/s2;横坐标表示时间，单位为s)（f）构件5的加速度（纵坐标表示构件5的加速度,单位为m/s2;横坐标表示时间，单位为s）4曲柄、RPP杆组的MATLAB动力学分析4.1曲柄MATLA动力学仿真模块4.11曲柄的动力学矩阵表达式如图4.1,已知曲柄AB向量的模ri为常量，幅角R为常量，质点到转动副A的距离为rci，质量为mi，绕质点的转动惯量为Ji，作用于质点上的外力为Fxi和F,，外力矩为Mi，曲柄与机架联接，转动副A的约束反力为Rxi和Ryi，驱动力矩为M1。图4.1由理论力学可得：Rxa一Rxb 卩乂=miReSiRxA—Rxb Fyi^miiImSiM1Mi RxArcisin齐一RyB^cos^ Rxb(G-rd)si—RyB(A-rjcos^二由运动学知识可推出得:

&&——&2ReiSReA爲cos(r亠］./2)-rd-icos(j亠1.)&&_&2_ImiSImA rciFsin( 亠］./2)-弟川sin(f亠］.)将上面的式子合并整理得:轿cos(6i&2mReA+mir®+n/2)+mirciBcos(6i+口)—Fxi+RxA十mir®岳sin(0i&2mIm+n/2)+miLi®sin(日i+口)一Fyi+RyB&&Ji0-Rxarcisin0i+Ryir■cicos0i_Rxb(ri_rci)sin0i+RyB(ri—rc-mig；i)cos0i_Mi~RxA［RyAJM1一曲柄MATLA动力学仿真模块M函数:根据上式编写曲柄原动件MATLA的M函数如下:function=crankdy_3(x)%Dynamicanalysisforarank%%Inputparameters%%x(1)=theta-1%x(2)=dtheta-1%x(3)=ddtheta-1%x⑷=-RxB%x(5)=-RyB%%Outputparameters%%y(1)=RxA%y(2)=RxB%y(3)=M1%g=9.8;ri=0.4;rci=0.2;mi=1.2;Ji=0.016;Fxi=0;Fyi=0;Mi=0;（构件1的角位移）（构件（构件1的角位移）（构件1的角速度）（构件1的角加速度）（转动副B反作用力的水平分量）（转动副B反作用力的垂直分量）（转动副A反作用力的水平分量）（转动副A反作用力的垂直分量）（曲柄1上的驱动力矩）y(1) =mi*ReddA+mi*rci *x(3)* cos(x(1) +pi/2) +mi*rci *(2)~2*cos(x(1)+pi)-Fxi+x(4);y(2) =mi*ImddA+mi*rci *x(3)* sin(x(1) +pi/2) +mi*rci *(2)~2*sin(x(1)+pi)-Fxi+x(5)+mi*g;y(3)=Ji*x(3)-y(1)*rci*sin(x(1))+y(2) *rci*cos(x(1)) -x(4)*(ri-rci)*sin(x(1))+x(5)*(ri-rci)*cos(x(1))-Mi;各构件的初值为：theta-1=1.5708,dtheta-1=10,ddtheta-仁0 。RPRII级杆组的动力学仿真模块4.21RPRII级杆组动力学矩阵表达式RPRII级杆组由2个构件滑块和导杆组成。滑块的质量为 mi，导杆的质量为mj，转动惯量为Jj。滑块和导杆的受力分析图如下所示，则转动副 B和E及移动副C的约束反力推导如下。皿）KPPLL杆塩箱构够敷亦构件i並力榆冷皿）KPPLL杆塩箱构够敷亦构件i並力榆冷构件j受力简甜由图b受力分析得：Rxb Fxi一RcsinJj=miReB&&RyB Fyi Rccos6-mig二miImB由图c受力分析得：RcsinrFxj Rxd=mjRe§j_RccosrFyjRyD一mjg=mjIm%&&Mj_Rc(s_心)Rxdrcjsinr_Ry°cos十二Jj弓

由动力学可推出得:&2_Re6二ReD 「cjjcos(vj亠1./2) jcos(vj亠1.)&&&2_Ims=ImD rcjjjsin(j-]./2) sin(vj亠丨.)将上式分别代入得:RCsin\FxjRxD二mj(ReD_Rccos丁jFyj RCsin\FxjRxD二mj(ReD_Rccos丁jFyj RyD&2D心Rsin(6二/2)jjsin(、二))将上式整理成矩阵为:■10000100■100001000-sinrcos可sinr-cosR「cj-s0010rcjsin旳0001-rcjcosvjRxBRyBRcRxD'RyD_m.ReB-Fxi&&miImB+mig-Fyi一&2_mj(ReD+匚©cos(8j+口/2)+rcj0jcos(日J!))一Fxj一&2mj(ImD+rdjSin(®+口/2)+冷®sin(日J!))一Fyj+m」gJj®—Mj%%Inputparameters%%x(1)=theta-3%x(2)=s-2%x(3)=dtheta-3%x(4)=ddtheta-3%x(5)=Re[ddB]%x(6)=Im[ddB]%x(7)=-RxE%x(8)=-RyE%x(9)=M34.22RPRII级杆组MATLA动力学仿真模块M函数根据上式编写RPRII级杆组MATLA的M函数如下:functiony=RPRdy_2(x)%%DynamicanalysisofRPRbargroup%（构件3的角位移）（构件2的相对位移）（构件3的角速度）（构件3的角加速度）（转动副B加速度的水平分量）（转动副B加速度的垂直分量）（转动副E的约束反力的水平分量）（转动副E的约束反力的垂直分量）（构件3上的力矩）%Outputparameters%y(1)%y(1)=RxB（运动副B的约束反力的水平分量）%y(2)=RyB%y(3)=%y(2)=RyB%y(3)=RC%y⑷=RxD%y(5)=RyD（移动副C的约束反力）（移动副D的约束反力的水平分量）（移动副D的约束反力的垂直分量）%g=9.8;rcj=0.8;mi=1.5;mj=10;Jj=2.2;ReddD=0;lmddD=0;Fxi=0;Fyi=0;a=zeros(5);a(1,1)=1;a(1,3)=-sin(x(1));a(2,2)=1;a(2,3)=cos(x(1));a(3,3)=sin(x(1));a(3,4)=1;a(4,3)=-cos(x(1));a(4,5)=1;a(5,3)=-(x(2)-rcj);a(5,4)=-rcj*sin(x(1));a(5,5)=-rcj*cos(x(1));b=zeros(5,1);b(1,1)=mi*x(5)-Fxi;b(2,1)=mi*x(6)+mi*g-Fyi;b(3,1)=mj*(ReddD+rcj*x⑷*cos(x(1)+pi/2)+rcj*x(3)A2*cos(x(1)+pi))+x(7);b(4,1)=mj*(ImddD+rcj*x⑷*sin(x(1)+pi/2)+rcj*x(3)A2*sin(x(1)+pi))+x(8)+mj*gb(5,1)=Jj*x(4)-x(9);y=inv(a)*b;各构件的初值为：theta-3=1.5708,s-2=1.4,dtheta-3=2.8571 。RPPII级杆组的动力学仿真模块

4.31RPPII级杆组动力学矩阵表达式RPPII级杆组由2个滑块i和j组成，2个滑块的滑动方向成固定角度，滑块j的方向分别为受力分析对象做出受力图分别如图所示，有关参数标注于图中，下面将推导转动副B的约束力、移动副C的约束反力和移动副D的约束力和约束反力矩。a}HPPIllTftl结构務数b）构种ia}HPPIllTftl结构務数b）构种i熒力酣图由图(b)受力分析得：&&RxBFxi-RcSinLj )=mjReBRyBFyi-RcCOsUj、)二mjlmB由图(c)受力分析得：Fxj-RDsin^jRCsin®')=mjReSjFyj一RDcos寸jcos(寸j )_m)g=mjImsjMjMd-(Sj-r©)Rc-rcRccos=Jj^j

上式联立整理成矩阵形式为:■10—sin(日j+6)001■RxB1Im&&ReB—Fxi01cos(Oj+5)00RyBmImB—Fyi+rnijg00sin(日j+6)sinBj0希Rc—mj§jcos6_Fxj00_COS(0j+6)cosej0Rdmjsjsin日j一Fyj+mjgp0rcj_Sj-rcjcos61MD一1iJj臥j-Mj4.32RPPII级杆组MATLA动力学仿真模块M函数根据上式编写RPPII级杆组MATLA的函数如下：functiony=RPPdy(x)%%DynamicanalysisofRPPbargroup%%Inputparameters%%x(1)=s-4（构件4的相对位移）%x(2)=dds-5（构件5的加速度）%x(3)=Re[ddE]（转动副E的加速度的水平分量）%x(4)=Im[ddE]（转动副E的加速度的垂直分量）%%Outputparameters%%y(1)=RxE（转动副E的约束反力的水平分量）%y(2)=RyE（转动副E的约束反力的垂直分量）%y(3)=RF（转动副F的约束反力）%y(4)=RG（转动副G的约束反力）%y(5)=MG（转动副G的力矩）%g=9.8；rcj=0.2;thj=0;delta=-pi/2;ddthj=0;mi=1.5;mj=20;Jj=2;Fxi=0;Fyi=O;Fxj=1000;Fyj=0;Mj=0;a=zeros(5);a(1,1)=1;a(1,3)=-sin(thj+delta);a(2,2)=1;a(2,3)=cos(thj+delta);a(3,3)=sin(thj+delta);a(3,4)=-sin(thj);a(4,3)=-cos(thj+delta);a(4,4)=cos(thj);a(5,3)=-(x(1)-rcj);a(5,4)=-rcj*cos(delta);a(5,5)=1;b=zeros(5,1);b(1,1)=mi*x(3)-Fxi;b(2,1)=mi*x(4)-Fyi+mi*g;b(3,1)=mj*x(2)*cos(thj)-Fxj;b(4,1)=mj*x(2)*sin(thj)-Fyj+mj*g;b(5,1)=Jj*ddthj-Mj;y=inv(a)*b;RPR—RPR六杆机构MATLA动力学仿真由原动件(曲柄1)和一个RPF杆组、RPP杆组所组成的RP—RPP六杆II级机构。各机构的尺寸为几=400mm,r3=1600mm,AD=1000mm转动副A到滑块的滑道的垂直距离为800mm,各构件质心在构件的中心处，各构件的质量为g=2.5kg,m2=1.5kg,m3=10kg,m4=7.5kg,m§=20kg；转动惯量Jj=0.04kg・m2,J3=2.2kgm2,J4=0.9kgm2构件1以等角速度10rad/s逆时针方向回转，执行构件5的工作阻力F=1000N试求在不计摩擦力时，转动副A的约束反力、驱动力矩M1移动副G的约束反力和力矩以及驱动力矩M1所作的功。

..5Qta-ya«ofl«nsaJEmJU-siiL□1■544▲}一Tr2易EEI■-±3vfe1.EL-一-'■I;Ar'iof-itiy8E・m呂T吐匚a・oLI.3Li.mW」wrpunIJLmvuvnA,m*qipgMwlq'LUOKtsLirLL■i*—EH44&U0甘rTkLllayuwiRPR-RPR六杆机构仿真模型4.41RPR—RPP六杆机构MATLA仿真模型用MATLAB/Simlink对该曲柄滑块机构动力学仿真求解转动副 A的约束反力、驱动力矩M!，移动副G的约束反力和力矩以及驱动力矩M!所作的功。用到曲柄原动件、RPR杆组和RPP杆组的MATLAB介运动仿真模块和曲柄原动件、 RPF杆组和RPP杆组的MATLAB3个动力学仿真模块。functiony=crank_3(x)%%Functiontocomputetheaccelerationofcrank%r1=0.4ddB%Inputparameters%%Inputparameters%%x(1)=theta-1%x(2)=dtheta-1%x(3)=ddtheta-1%%Outputparameters%%y(1)=Re[ddB]%y(2)=Im[ddB]（构件1的角位移）（构件1的角速度）（构件1的角加速度）（转动副B加速度的水平分量）（转动副B加速度的垂直分量）[r1*x(3)*cos(x(1)+pi/2)+r1*x(2)A2*cos(x(1)+pi);r1*x(3)*sin(x(1)+pi/2)+r1*x(2)A2*sin(x(1)+pi)];y=ddB;各构件的初值为：theta-1=1.5708,dtheta-1=10,ddtheta-1=0functiony=RPRki_1(x)%%functiontocomputetheaccelerationforRPRbargroup%%Inputparameters本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩%%%%y(1)=M3 （构件3的力矩）本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩%%x(1)=theta-3(%x(2)=s-2%x(3)=dtheta-3(%x⑷=ds-2%x(5)=Re[ddB]%x(6)=Im[ddB]%%Outputparameters%%y(1)=ddtheta-3%y(2)=dds-2%y(3)=Re[ddE]%y⑷=Im[ddE]%r2=1.6;rd=0;id=-1;构件3的角位移）（构件2的相对位移）构件3的角速度）（构件2的相对速度）（转动副B加速度的水平分量）（转动副B加速度的垂直分量）（构件3的角加速度）（构件2的相对加速度）（转动副E加速度的水平分量）（转动副E加速度的垂直分量）a=[x(2)*cos(x(1)+pi/2)cos(x(1));x(2)*sin(x(1)+pi/2)sin(x(1))];b=-[x⑷*cos(x(1))+pi/2+x(2)*x(3)*cos(x(1)+pi)x(3)*cos(x(1)+pi/2)x⑷*sin(x(1))+pi/2+x(2)*x(3)*sin(x(1)+pi)x(3)*sin(x(1)+pi/2)];b=b*[x(3);x⑷]+[x(5)-rd;x(6)-id];ddths=inv(a)*bdde[rd;id]+[r2*ddths(1)*cos(x(1)+pi/2);r2*ddths(1)*sin(x(1)+pi/2)]+[r2*x(3F2*cos(x(1)+pi);r2*x(3)A2*sin(x(1)+pi)];y(1)=ddths(1);y(2)=ddths(2);y(3)=dde(2);y⑷=dde(2);各构件的初值为：theta-3=1.5708,s-2=1.4,dtheta-3=2.8571,ds-2=0functiony=RPPki_1(x)%%computeveloccityofRPPbargroup%Inpu