MATLAB程序设计 课件 第9章 机械工程设计

MATLAB程序设计CONTENTS目录连杆机构设计7.1平面连杆机构运动分析7.3平面机构优化设计7.2尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计1.曲柄存在条件在铰链四杆机构中有曲柄的条件:a.各杆的长度应满足杆长条件，即:a.最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。b.组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。当四杆机构各杆的长度满足杆长时，与最短杆相连转动副都是周转副。而其余的转动副则是摆动副。当最短杆为连架杆时，机构为曲柄摇杆机构;当最短杆为机架时，机架时则为双曲柄机构;否则为双摇杆机构。尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计在曲柄滑块机构中有曲柄的条件为a±e<=b尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计2.传动角为了使机构传动质量良好，一般规定机构的最小传动角Ymin≥40°。

尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计（2）曲柄滑块机构最小传动角最大压力角:

尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计1.平面连杆机构设计(1)曲柄滑块设计已知行程速比系数K，行程h，偏距e，求曲柄长度a和连杆长度b。曲柄滑块机构处于极限位置时，各构件位置关系如下图所示。

尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计

编制设计该条件下的曲柄滑块机构函数文件如下:尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计

建立坐标系:得:尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计当两连架杆对应位置数N>5时，一般不能求得精确解，可用最小二乘法近似求解。当两连架杆对应位置数N<5时，可预选No=5-N个尺度参数，此时有无穷解。尚德敏学唯实惟新9.1连杆机构设计%d为机架长度;alph和delta为两连架杆对应初始位置%thetal和theta3为两连架杆的三组对应位置其中%thetal=[thetall，theta12，thetal3]，theta3=[theta31，theta32，theta33]P=pi/180;alph=alph*P;delta=delta*P;thetal=thetal*P;theta3=theta3*P;A=[1,-cos(thetal(1)+alph),cos(theta3(1)+delta)l,-cos(thetal(2)+alph),cos(theta3(2)+delta)1,-cos(thetal(3)+alph),cos(theta3(3)+delta)];B=[cos(thetal(1)+alph-theta3(1)-delta);cos(theta1(2)+alph-theta3(2)-delta);cos(theta1(3)+alph-theta3(3)-delta)];C=invi(A)*B;a=d/C(3);c=d/C(2);b=sqrt(a^2+c^2+d^2-2*a*c*C(1));MATLAB程序如下:尚德敏学唯实惟新9.2平面机构优化设计机构优化设计其数学模型一般可写为，求设计变量X=[x1,x2，…,xn]T使目标函数F(X)=f(x1,x2，…,xn)极小(或极大);并满足约束条件在进行机构优化设计时，通常以机构的运动规律与期望的运动规律之间的差异及运动误差作为评价目标。常见的目标函数有以下两种形式:约束条件机构优化设计时，可针对机构的具体特性要求建立约束条件。以曲柄摇杆机构(图9-1)为例，AB杆为曲柄，并作为主动件。尚德敏学唯实惟新9.2平面机构优化设计传动角条件:

尚德敏学唯实惟新9.3平面连杆机构运动分析对四杆机构进行运动分析的意义是:在机构尺寸参数已知的情况下，假定主动件（曲柄)做匀速转动，撇开力的作用，仅从运动几何关系上分析从动件（连杆、摇杆)的角位移、角速度、角加速度等运动参数的变化情况。

还可以根据机构团环矢量方程计算从动件的位移偏差。上述这些内容，无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械运动性能和动力性能提供必要的依据。

方法:机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。机构工作原理：组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆，且其最短杆为连架杆或机架。(当最短杆为连架杆时，四杆机构为曲柄摇杆机构;当最短杆为机架时，则为双曲柄机构)。在如图9-8所示的曲柄摇杆机构中，构件AB为曲柄，则B点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置。尚德敏学唯实惟新9.3平面连杆机构运动分析

角位移方程的分量形为，闭环矢量方程分量形式对时间求一阶导数(角速度方程)为，尚德敏学唯实惟新9.3平面连杆机构运动分析（2）建立机构的闭环矢量