畢業(yè)設計模擬仿真基于MATLAB的四連桿機構運動分析軟件設計)

1、科類 工科 學號 20081334 本科生畢業(yè)設計基于matlab的四連桿機構運動分析軟件設計（二）人機交互界面(gui)設計four-barlinkage mechanism motion analysis software design based on the matlab (2)design of human-machine interface(gui) 基于matlab的四桿機構運動分析軟件設計牟金來云南農(nóng)業(yè)大學工程技術學院，昆明 黑龍?zhí)?650201摘要本設計是基于matlab軟件，以四桿機構為研究對象，運用機械原理知識的模擬設計。本部分著重于人機界面的建立及技術路線的實現(xiàn)和關鍵問

2、題的解決。四連桿機構是一種廣泛應用于各種機械裝置中的傳動機構，是機械傳動中必不可少的組成部分。 matlab是目前國際上廣泛使用的一種功能強大的工程計算和分析軟件，利用該軟件的強大計算功能和仿真工具箱，可以方便地實現(xiàn)對機構的運動分析及模擬。 本設計應用matlab gui設計工具和m程序結合，進行平面四桿機構的運動分析，通過gui實現(xiàn)界面的設計，通過m程序完成程序的編制和調(diào)試，并通過接口實現(xiàn)了四桿機構的運動分析及模擬，界面運行時判斷出機構類型并顯示從動桿的瞬時角速度、瞬時角加速度、極位夾角、最小傳動角及反正行程速比系數(shù)。關鍵詞：人機界面；四連桿機構；仿真；matlab；guifour-bar

3、linkage mechanism motion analysis software designmou jinlaifaculty of engineering and technology yunan agricultural university，heilongtan kunming 650201abstractthis design is based on matlab ,focused on four-bar linkage,withmechanism motion analysis design .four bar linkage is a widely used in all k

4、inds of mechanical installations in the transmission mechanism, is the mechanical transmission in the indispensable component. matlab is the international widely used a powerful engineering calculation and analysis software, using the softwares powerful computing functions and simulation kit can be

5、easily realized on the organizations motion analysis and simulation. this design is the application of matlab gui design tools and m program, combination of planar four-bar movement analysis, through the gui realize interface design, through the m complete programming and commissioning, and through

6、the interface realized four-bar movement analysis and simulation, interface runtime judge the mechanism type and displays the instantaneous velocity follower rod, instantaneous angle acceleration, crank angle between the minimum transmission angle and anyway, stroke ratio coefficient. keywords:human

7、_machine interface ；four bar linkage ；simulation ；matlab ；gui目錄摘要i目錄ii圖目錄iii第一章概述11.1 四桿機構的相關知識11.2 四桿機構的傳統(tǒng)設計方法21.3 用軟件進行機構設計分析的現(xiàn)狀和趨勢3第二章 設計任務分析42.1 四桿機構運動分析軟件總體設計42.2 參數(shù)化設計52.3 人機界面設計7第三章 實現(xiàn)的技術路線93.1 matlab編程的特點93.2 軟件實現(xiàn)的技術路線9第四章 關鍵問題和難點分析104.1 gui設計的特點和實現(xiàn)方法10第五章 平面四桿機構的運動分析模擬軟件的實現(xiàn)105.1 gui界面的制作105

8、.2程序的設計和調(diào)試13第六章 設計結果分析206.1軟件使用方法206.2存在的缺點和以后改進的方向22第七章 設計心得23參考文獻：25致謝：26圖目錄圖1常見四桿機構2圖2鉸鏈四桿機構演化為曲柄滑塊機構示意圖3圖3曲柄搖桿機構3圖4最小傳動角示意圖9圖5極位夾角示意圖10圖6控件工具及含義11圖7幾項主要的圖形用戶界面設計工具12圖8 gui初始界面17圖9 string屬性框18圖10設計界面18圖11主控文件框架圖19圖12運行結果26圖13起始界面27圖14 gui制作窗口27圖15界面運行圖28第一章概述1.1 四桿機構的相關知識連桿機構的應用十分廣泛，它不僅在工程機械中而且在農(nóng)

9、業(yè)和現(xiàn)實生活中也有廣泛的應用。諸如牛頭刨床、腳踏式脫粒機、機車車輪聯(lián)動機構、鶴式起重機、顎式破碎機、人造衛(wèi)星太陽能板的展開機構、機械手的傳動機構，折疊傘的收放機構及人體假肢等也都擁有連桿機構，連桿機構的共同特點是原動件的運動都要經(jīng)過一個不與機架直接相連的中間構件（稱為連桿）才能傳動到從動件故稱為連桿機構。連桿機構根據(jù)桿長的的不同可分為曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構以及演變后的曲柄滑塊機構，分析這些機構特征的參數(shù)主要有動態(tài)參數(shù)（角速度、角加速度）和靜態(tài)參數(shù)（正反行程速比系數(shù)、最小傳動角、極位夾角）等。1.四桿機構的基本型式：圖1常見四桿機構1）曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構的兩個連架桿中，若其一

10、為曲柄，另一為搖桿（圖1 a），則稱其為曲柄搖桿機構（crank-rocker mechanism）。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(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)榍恼苻D(zhuǎn)動。2）雙曲柄機構若鉸鏈四桿機構中的兩個連架桿均為曲柄（圖1 b），則稱其為雙曲柄機構（double-crank mechanism）。在此機構中，當主動曲柄ab作勻速轉(zhuǎn)動時，從動曲柄cd則作變速運動。3）雙搖桿機構 若鉸鏈四桿機構的兩個連架桿都是搖桿（圖1 c），則稱其為雙搖桿機構（double-rocker mechanism）4）曲柄滑塊機構在圖2(a)所示的

11、曲柄搖桿機構運動時，鉸鏈c將沿圓弧往復運動?，F(xiàn)如圖(b)所示，設將搖桿3做成滑塊形式，使其沿圓弧導軌往復滑動，顯然其運動性質(zhì)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2鉸鏈四桿機構演化為曲柄滑塊機構示意圖又若將圖(a)中搖桿3的長度增至無窮大，則圖(b)中的曲線導軌將變成直線導軌，于是機構就演化成為曲柄滑塊機構（slider-crank mechanism）（圖3）。其中圖(a)為具有偏距e的偏置曲柄滑塊機構(offset slider-crank mechanism)；圖(b)為無偏距的對心曲柄滑塊機構(centric slider-crank mechanism)

12、。曲柄滑塊機構在沖床、內(nèi)燃機、空壓機等中得到廣泛的應用。 圖3曲柄搖桿機構1.2 四桿機構的傳統(tǒng)設計方法四桿機構的運動分析和動力分析是研究機構性能的重要手段,無論是設計新機器還是合理地使用現(xiàn)有的機器,正確而快捷的分析都是十分必要的.傳統(tǒng)的機構分析方法有圖解法和解析法,圖解法形象直觀,但精度不高,難以求解復雜機構.解析法是通過已知參數(shù)建立數(shù)學模型,求解未知參數(shù),以往大多程序都采用結構化編程,不同的機構需要編制不同的程序,應用非常有限,學和運動學分析和仿真,并且還具有許多其它實用功能, 圖解法和解析法來進行,圖解法因其作圖、計算工作量大、精度差的缺點,在實際工程設計應用中有很大的局限性。解析法的計

13、算工作量很大，解析法一般是先建立機構的位置方程，然后將位置方程對時間求導數(shù)得速度和加速度方程。傳統(tǒng)方法對于常見的連桿機構的運動學、動力學分析仍然是非常繁瑣,以至于很難對它進行深入的研究。在以前的手繪圖紙設計時期，圖解法是廣泛使用的。它能使設計者簡捷直觀地了解機構的某個或某幾個位置的運動特性，擺脫解析方法的復雜計算，并且精度也能滿足實際問題的需要。在僅需進行速度分析時，運用速度瞬心發(fā)十分方便。瞬心是兩構件上瞬時等速點，利用瞬心可以建立構件之間的速度關系。瞬心法分析雖然簡單，但是有時利用瞬心會位于圖紙之外，造成作圖求解的困難。矢量方程圖解法能對機構進行速度和加速度分析，其依據(jù)的基本原理是理論力學的

14、運動合成原理。在對機構進行速度和加速度分析時，先要根據(jù)運動合成原理列出機構運動的矢量方程，然后再按方程作圖求解。 對某些機構比較復雜機構，如果單純運動瞬心發(fā)或矢量方程圖解法對其進行運動分析都顯得相當困難和復雜，所以一般是綜合運動這兩種方法進行圖解。 當需要精確地知道機構在整個運動循環(huán)中的運動特性時，采用圖解法則十分麻煩，需要作出機構處于多個位置的不同圖紙，而使用圖解法并借助計算機，不僅可以獲得高精度及一系列位置的分析結果，并能繪制出機構相應的運動線路，同時還可以把機構分析和機構綜合問題聯(lián)系起來，以便與后面的機構優(yōu)化設計。解析法主要有矢量法.復數(shù)法和矩陣法，都比較類似，只是形式不同。本文后面的的

15、仿真主要采用矢量法，然后又運用matlab符號求解，再進行仿真分析。1.3 用軟件進行機構設計分析的現(xiàn)狀和趨勢20世紀50年代初，cad技術誕生并處于被動式的圖形處理階段，也是cad技術的準備和醞釀時期。進入20世紀60年代，提出了計算機圖形學、交互技術、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結構等新思想，從而為cad技術的發(fā)展和應用打下了理論基礎，同時也相繼出現(xiàn)了許多對連桿機構設計和分析的商品化軟件。20世紀80年代，用軟件進行連桿機構設計技術也進入了突飛猛進的發(fā)展時期，在這個時期，用軟件進行連桿機構設計技術從大中企業(yè)向中小企業(yè)擴展，從發(fā)達國家向發(fā)展中國家擴展，從用于產(chǎn)品設計發(fā)展到用于工程設計和工藝設計。到了2

16、0世紀90年代，用軟件進行連桿機構設計技術進入了開放式、標準化、集成化和智能化的發(fā)展時期，微型機、視窗操作系統(tǒng)和工作站的產(chǎn)生，在以太網(wǎng)的環(huán)境下構成了用軟件進行連桿機構設計系統(tǒng)的主流工作平臺。因此現(xiàn)在的cad技術和系統(tǒng)都具有良好開放性，圖形接口，同時圖形功能也日趨標準化。在用軟件進行連桿機構設計系統(tǒng)中， 綜合運用圖形、圖像、三維造型、人工智能、專家系統(tǒng)等技術，從而大大提高了自動化設計程度，出現(xiàn)了智能cad新學科。在未來用軟件進行連桿機構設計要向著：開放化、集成化、智能、標準化、圖形交互技術和虛擬現(xiàn)實技術等方向發(fā)展。solidworks 軟件是在總結和繼承了大型機械cad軟件的基礎上，在windo

17、ws環(huán)境下實現(xiàn)的全參數(shù)化三維實體造型軟件，它具有強大的零件設計、鉑金設計、管理設計、繪制二維工程圖、支持異地協(xié)同工作等能力，能使零件設計、裝配設計和工程圖保持時刻的全相關和同步。第二章 設計任務分析2.1 四桿機構運動分析軟件總體設計1.課題的背景和意義在計算機技術飛速發(fā)展的今天，許多科學研究、工程設計由于其復雜性越來越高，因此與計算機的接合日趨緊密。也正是計算機技術的介入，改變了許多學科的結構、研究內(nèi)容和研究方向，以前人們主要利用幾何圖解法，但其求解精度和使用范圍都受到很大的限制，圖解法形象直觀,但精度不高,難以求解復雜機構。解析法是通過已知參數(shù)建立數(shù)學模型，求解未知參數(shù)。以往大多程序都采用

18、結構化編程，不同的機構需要編制不同的程序，應用非常有限，并且直接用編制程序方法設計是非常麻煩的，matlab為了減輕技術人員的工作負擔，提供了界面的可視化設計工具gui，其優(yōu)點是不用記住創(chuàng)建控件對象的復雜函數(shù)，也不必記住控件的大量屬性的屬性名，因此便于設計和修改。本次課題研究的就是運用軟件對平面四桿機構進行運動分析及模擬，對機械的優(yōu)化設計具有重要的意義。2.設計的內(nèi)容和軟件的功能設計的內(nèi)容：（1）建立機構數(shù)學模型。（2）利用matlab提供的交互式制作用戶界面的工具gui來制作所需圖形界面。（3）程序的設計和調(diào)試。軟件的主要功能：(1)根據(jù)輸入的四個桿長、角頻率畫出平面四連桿機構的圖形。(2)

19、對平面四連桿機構進行運動模擬。(3)對平面四連桿機構進行運動分析，顯示從動桿的瞬時角速度、瞬時角加速度、極位夾角、最小傳動角、反正行程速比系數(shù)。2.2 參數(shù)化設計以平面曲柄搖桿機構為例：1.最小傳動角的確定圖4最小傳動角示意圖如圖4所示曲柄搖桿機構，最小傳動角出現(xiàn)在主動曲柄與機架處于兩個共線的位置，為銳角時 =；為鈍角時，=。當時， （1）當時， （2）則當時， （3）當時， （4）2.3.2 行程速比系數(shù)k及極位夾角的確定曲柄搖桿機構中，行程速比系數(shù)k和極位夾角存在如下關系： （5）機構的極位夾角，如圖5所示：圖5極位夾角示意圖則由幾何知識可以得出極位夾角和各邊的關系： (6)則 （7）2.

20、3 人機界面設計本課題研究如何利用matlab提供的交互式制作用戶界面的工具gui來制作四連桿機構的運動分析及模擬界面，因此必須掌握界面的設計方法。需注意以下幾點：1界面設計的基本原則（1）簡潔性原則（2）一致性原則（3）熟悉性原則（4）交互式原則2界面設計的一般步驟界面制作包括界面設計和程序設計。主要步驟如下：（1） 分析功能、明確任務 按照界面設計的原則，分析界面所要完成的功能，明確設計任務。（2）認真審查 將界面繪成草圖，并站在使用者角度進行審查，盡量讓用戶感到方便、樂于使用，所以認真審查界面就顯得非常必要。（3）制作靜態(tài)界面、全面檢查 按構思的界面，制作靜態(tài)界面，并認真檢驗，確保無誤。

21、（4）編寫界面的動態(tài)功能程序、逐項檢查 編寫動態(tài)功能的程序，逐項檢查、反復調(diào)試。 3. gui界面設計工具：（1）控件工具 位于圖形用戶界面設計工具左側(cè)的控件工具及含義如圖6所示。圖6控件工具及含義（2）幾項重要的圖形用戶界面設計工具 如圖7所示，這些設計工具在圖形用戶界面設計工具頂菜單下方的工具條中，說明如下：圖7幾項主要的圖形用戶界面設計工具控件布置編輯器：用于對界面上的各對象進行布局設置。菜單編輯器：用于設計界面菜單?？丶樞蚓庉嬈鳎河糜谠O置控件的tab鍵順序。m文件編輯器：用于對m文件進行編輯。屬性瀏覽器：用于瀏覽編輯對象的屬性。選擇不同的對象，其瀏覽器略有不同，通用且最常見的屬性如下

22、：fontsize：選擇字體大小，可直接更改屬性值。fontweight:選擇字體加粗的方式，單擊下三角后，可在彈出的菜單中進行選擇。string:對象的標簽，可直接更改屬性值。callback:回調(diào)函數(shù)。注意回調(diào)函數(shù)的概念，它指的是在對象的某一個時間發(fā)生時，matlab內(nèi)部允許自動調(diào)用的函數(shù)。slidestep:設置滑動條的滑動步，展開該項后，可分別設置xy方向的滑動步長。filename:圖形界面文件名，含路徑。對象瀏覽器：瀏覽界面中的對象界面運行命令：運行界面第三章 實現(xiàn)的技術路線3.1 matlab編程的特點matlab是一種面向科學與工程計算的高級語言允許數(shù)學形式的語言編寫程序，與f

23、ortran、c、c+等語言相比，更接近我們書寫計算公式的思維方式；既有結構化控制語句，又具有面向?qū)ο蟮木幊棠芰Γ胢atlab編寫程序猶如在演算紙上排列公式與求解問題，所以俗稱演算紙式的科學算法語言，編程效率高，易學易用，此外還可以根據(jù)用戶的需求把一系列的matlab語句或者一個帶參數(shù)的函數(shù)放在擴展名叫做m的文件中，編寫成自己所需要的函數(shù)，可以隨時調(diào)用，且m文件的語法規(guī)則與c語言幾乎完全一樣，所以更容易學習和掌握，這就是matlab的可開發(fā)性與可拓展性。3.2 軟件實現(xiàn)的技術路線1.matlab軟件的安裝2.四桿機構的運動分析運動分析包括從動件瞬時角速度、瞬時角加速度、最小傳動角、極位夾角、

24、反正行程速比系數(shù)。3.gui界面的制作主要掌握對象的幾何布局、屬性設置。4.編制程序和調(diào)試該系統(tǒng)程序包括：“開始模擬”命令按鈕的回調(diào)函數(shù)、“退出”命令按鈕的回調(diào)函數(shù)、“角速度滑動條”的回調(diào)函數(shù)以及調(diào)用函數(shù)。5.界面運行第四章 關鍵問題和難點分析4.1 gui設計的特點和實現(xiàn)方法 (1)gui的廣泛應用是當今計算機發(fā)展的重大成就之一，他極大地方便了非專業(yè)用戶的使用人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進行操作。用gui設計工具設計控件時，不用記住創(chuàng)建控件對象的復雜函數(shù)，也不必記住控件的大量屬性的屬性名，因此便于設計和修改。與早期計算機使用的命令行界

25、面相比圖形界面對于用戶來說在視覺上更易于接受,(2)gui又稱“圖形用戶界面”，在進行圖形用戶界面（gui）設計時，應該先理解“句柄圖形”的概念，它是設計與實現(xiàn)gui的前提。每個圖形對象都有一個句柄，什么是句柄圖形?簡單的講，句柄圖形是對底層圖形對象集合的總稱。只有獲取了圖形對象的句柄，才可以對該圖形對象進行控制、設置或修改對象的有關屬性。第五章 平面四桿機構的運動分析模擬軟件的實現(xiàn)5.1 gui界面的制作利用matlab提供的交互式制作用戶界面的工具gui來制作所需設計及模擬圖形界面。界面的制作步驟如下：（1）窗口初始位置、大小的設計。（2）對象的幾何布局：二十六個靜態(tài)文本框（其中有七個分別

26、用于顯示不可見對象：主動桿角速度、機構類型、從動桿的瞬時角速度、瞬時角加速度、極位夾角、最小傳動角、反正行程速比系數(shù)）、四個編輯文本框、一個滑動條、兩個單選按鈕、一個坐標軸。（3）各對象屬性的設置。（4）新建圖形對象的整齊化。利用gui界面設計工具“控件布局編輯器”對界面上各對象進行布局設置，使界面整齊、美觀（5）回調(diào)函數(shù)的編寫：主要是開始模擬命令按鈕的回調(diào)函數(shù)的編寫。（6）界面功能的測試。下面具體介紹界面設計方法：在matlab起始界面下，選擇菜單filenewgui選項，即可打開圖形用戶界面制作窗口，如圖8所示。圖8 gui初始界面例如：“平面四連桿機構運動分析及模擬”控件設計 在上圖出現(xiàn)

27、的設計界面中，點選，在界面中拖拉出合適的大小， 雙擊該對象，在彈出的屬性瀏覽器中設置屬性：fontsize: 13 ; fontweight: bold ; string: 點擊 圖標，彈出輸入框如圖9所示。圖9string屬性框在輸入框內(nèi)添加“平面四連桿機構運動分析及模擬” ，然后單擊“ok”按鈕。其他控件的設計同此。設計界面如圖10所示：圖10設計界面5.2程序的設計和調(diào)試界面設計完成后點擊保存，然后選擇菜單viewm-file editor自動生成主控文件four.m框架，手工添加其他部分代碼。如圖11所示：圖11主控文件框架圖“開始按鈕”的回調(diào)函數(shù)：在上述文本編輯器中function

28、pushbutton1_callback(hobject, eventdata, handles)下面，添加如下代碼：a=get(findobj(gcf,tag,edit1),string);la=str2num(a);b=get(findobj(gcf,tag,edit2),string);lb=str2num(b);c=get(findobj(gcf,tag,edit3),string);lc=str2num(c);d=get(findobj(gcf,tag,edit4),string);ld=str2num(d);%function crankrocker(la,lb,lc,ld,w)%

29、存儲實際值l=la,lb,lc,ld;sum=la+lb+lc+ld;la=la/sum*200;lb=lb/sum*200;lc=lc/sum*200;ld=ld/sum*200;%量化后的ll=la,lb,lc,ld;lmax=max(la,lb,lc,ld);lmin=min(la,lb,lc,ld);%有無曲柄條件lo=2*(lmax+lmin)-(la+lb+lc+ld);%是否為機架條件ll=2*lmax-(la+lb+lc+ld);%獲得主動桿la桿角速度w0=get(findobj(gcf,tag,text25),string);w=str2double(w0);if (lo0

30、)&(ll0) %無曲柄條件，雙搖桿機構 set(findobj(gcf,tag,text27),string,雙搖桿機構！); doublerocker(la,lb,lc,ld,w)elseif(lo=0)&(ll=0 %不滿足桿組條件！無法進行模擬！ set(findobj(gcf,tag,text27),string,不滿足桿長條件！無法進行模擬!,foregroundcolor,1,0,0);end;“退出”按鈕的回調(diào)函數(shù)在文本編輯器中function pushbutton2_callback(hobject, eventdata, handles)下面添加代碼：close;“滑動條”

31、控件的回調(diào)函數(shù)在文本編輯器中function slider1_callback(hobject, eventdata, handles)下面，添加如下代碼：h=get(hobject,value);set(findobj(gcf,tag,text25),string,num2str(h);w0=get(findobj(gcf,tag,text25),string);w=str2double(w0);完成后保存。編寫曲柄搖桿機構的調(diào)用函數(shù)：crankrocker.m。雙搖桿機構和雙曲柄機構的與之類似。新建m文件，在文件中輸入如下代碼并保存：function crankrocker(la,lb,l

32、c,ld,w)%存儲實際值l=la,lb,lc,ld;sum=la+lb+lc+ld;la=la/sum*200;lb=lb/sum*200;lc=lc/sum*200;ld=ld/sum*200;%量化后的ll=la,lb,lc,ld;%畫a點的三角支撐a2=line(0,-3,0,-6,color,k,linestyle,-,linewidth,2);a3=line(0,3,0,-6,color,k,linestyle,-,linewidth,2);%畫a點的地面及斜線a4=line(-6,+6,-6,-6,color,k,linestyle,-,linewidth,2);a41=line

33、(-1,-4,-6,-9,color,k,linestyle,-,linewidth,1);a42=line(-4,-7,-6,-9,color,k,linestyle,-,linewidth,1);a43=line(2,-1,-6,-9,color,k,linestyle,-,linewidth,1);a44=line(5,2,-6,-9,color,k,linestyle,-,linewidth,1);%畫d點的三角支撐d2=line(ld,-3+ld,0,-6,color,k,linestyle,-,linewidth,2);d3=line(ld,3+ld,0,-6,color,k,li

34、nestyle,-,linewidth,2);%畫d點地面及斜線d4=line(-6+ld,6+ld,-6,-6,color,k,linestyle,-,linewidth,2);d41=line(-1+ld,-4+ld,-6,-9,color,k,linestyle,-,linewidth,1);d42=line(-4+ld,-7+ld,-6,-9,color,k,linestyle,-,linewidth,1);d43=line(2+ld,-1+ld,-6,-9,color,k,linestyle,-,linewidth,1);d44=line(5+ld,2+ld,-6,-9,color,

35、k,linestyle,-,linewidth,1);%畫ad桿ad=line(0,ld,0,0,color,k,linewidth,1);%a的向量和d的向量ax0=0;ay0=0;va=complex(ax0,ay0);dx0=ld;dy0=0;vd=complex(dx0,dy0);%確定極位夾角theta_1=acos(la+lb)*(la+lb)+ld*ld-lc*lc)/(2*(la+lb)*ld);theta_2=acos(-la+lb)*(-la+lb)+ld*ld-lc*lc)/(2*(-la+lb)*ld);theta_0=theta_2-theta_1;theta0=th

36、eta_0/pi*180;set(findobj(gcf,tag,text26),string,num2str(theta0);%確定反正行程速比系數(shù)k=(pi+theta_0)/(pi-theta_0);set(findobj(gcf,tag,text31),string,num2str(k);%確定最小傳動角gama_1=acos(lb*lb+lc*lc-(ld-la)*(ld-la)/(2*lb*lc);gama_2=acos(lb*lb+lc*lc-(ld+la)*(ld+la)/(2*lb*lc);if gama_2=pi/2 gama_2=pi-gama_2;endgama_0=m

37、in(gama_1, gama_2);gama0=gama_0/pi*180;set(findobj(gcf,tag,text30),string,num2str(gama0);%獲得實時動畫模擬數(shù)據(jù)mm=90;for i=1:1:mm theta(i)=2*i*pi/mm; bx0=la*cos(theta(i); by0=la*sin(theta(i); vb(i)=complex(bx0,by0); %角a theta_a(i)=angle( vb(i); %向量bd,lbd為bd瞬時的長 vbd(i)=vb(i)-vd; theta_bda(i)=pi-angle( vbd(i); l

38、bd(i)=abs(vbd(i); theta_cdb(i)=acos(lc*lc+lbd(i)*lbd(i)-lb*lb)/(2*lc*lbd(i); %角d theta_d(i)=theta_bda(i)+ theta_cdb(i); %c的向量 cx0=ld-lc*cos(theta_d(i); cy0=lc*sin(theta_d(i); vc(i)=complex(cx0,cy0); %求c桿的角速度 vbc(i)=vc(i)-vb(i); theta_2(i)=angle( vb(i); theta_3(i)=angle( vbc(i); theta_4(i)=pi-theta_d

39、(i); w2=w; %列矩陣方程求解w3,w4 r1=-lb*sin(theta_3(i) lc*sin(theta_4(i); lb*cos(theta_3(i) -lc*cos(theta_4(i); %求r1的逆矩陣 r2=w2*la*sin(theta_2(i);w2*la*sin(theta_2(i); result_w=inv(r1)*r2; w3(i)=result_w(1,1); w4(i)=result_w(2,1); %求c桿的角加速度 ra=-lb*sin(theta_3(i) lc*sin(theta_4(i); -lb*cos(theta_3(i) -lc*cos(

40、theta_4(i); ras=w2*w2*la*cos(theta_2(i)+ w3(i)* w3(i)*lb*cos(theta_3(i)- w4(i)*w4(i)*lc*cos(theta_4(i); w2*w2*la*sin(theta_2(i)+ w3(i)*w3(i)*lb*sin(theta_3(i)-w4(i)*w4(i)*lc*sin(theta_4(i); result_a=inv(ra)*ras; a3(i)=result_a(1,1); a4(i)=result_a(2,1); end %各桿的初始位置，設置ab桿bc桿cd桿ab=line(real(va),real(

41、vb(i),imag(va),imag(vb(i),color,k,marker,o,markersize,5,linewidth,2,linestyle,-); cd=line(real(vd),real(vc(i),imag(vd),imag(vc(i),color,k,marker,o,markersize,5,linewidth,2,linestyle,-); bc=line(real(vc(i),real(vb(i),imag(vc(i),imag(vb(i),color,k,marker,o,markersize,5,linewidth,2,linestyle,-); %進行實時動

42、畫模擬 j=1; m=0; while mmm j=1; m=m+1; end end 程序添加并保存后就可以進行機構模擬了，運行four.m文件，彈出界面，如輸入a=28,b=52,c=50,d=72,移動滑動條使w=10，得到運行結果如圖12所示：圖12運行結果第六章 設計結果分析6.1軟件使用方法首先確保電腦上已安裝有matlab軟件。第一步：在windows環(huán)境下，雙擊matlab桌面快捷圖標 ，或執(zhí)行菜單開始程序matlabr2008amatlab r2008a,進入matlab環(huán)境，起始界面如圖13所示。圖8起始界面第二步：在matlab起始界面下，選擇菜單filenewgui選項

43、，即可打開圖形用戶制作窗口。如圖14所示：圖14 gui制作窗口第三步：在圖形用戶制作窗口下，選擇菜單fileopenfour.fig文件，點擊運行按鈕，即可打開設計界面， 如圖15所示：圖15界面運行圖在界面上相應位置輸入四桿長度并移動滑動條控制主動桿角速度，點擊“開始模擬”按鈕進行機構運動分析及模擬，點擊“退出”按鈕退出演示界面。6.2存在的缺點和以后改進的方向這次畢業(yè)設計我們應用matlab。并結合機械原理所學的知識和內(nèi)容編寫了基于matlab四連桿機構的模擬與仿真軟件。（1）在現(xiàn)實生活和實際應用中平面四桿機構和曲柄滑塊機構雖然簡單，制造比較方便但其性能有很多的局限性，有時四按機構遠遠不

44、能滿足應用需求，為了需要有時必須采用六桿機構、八桿機構和多桿機構，由于時間和能力關系這次軟件設計沒有考慮多桿機構的相關設計。（2）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。（3）由于matlab軟件得組件繁多，由于安裝等其他因素會造成插件丟失等問題，可能導致軟件運行失敗，該軟件也必須依附于matlab才能運行和完成計算任務。（4）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。第七章 設計心得時至今日，幾個禮拜的畢業(yè)設計終于可以畫上一個句號了，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設計的整個

45、過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中呀！沒有接受任務以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結（這是我以前的一種想法），但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面、太偏激了。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高，下面我對整個畢業(yè)設計的過程做一下簡單的總結。 第一，接到任務以后進行選題。選題是畢業(yè)設計的開端，選擇恰當?shù)摹⒏信d趣的題目，這對于整個畢業(yè)設計是否能夠順利進行關系極大。好比走路，這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費許多周折，甚南轅北轍，難以到達目的地。因此，選；題時一定要考慮好了。

46、第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作，好的開端就相當于成功了一半，到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的?？傊?，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。 第四，有了研究方向，就應該動手實現(xiàn)了。其實以前的三步都是為這一步作的鋪墊。 編寫源代碼的時候最好是編寫一個小模塊就進行調(diào)試，這樣可以避免設計的最后出現(xiàn)太多的錯誤而亂成一團糟。一步步地做下去之后，你會發(fā)現(xiàn)要做出來并不難，只不過每每做一會兒會發(fā)現(xiàn)一處錯誤要修改調(diào)試，再修改再調(diào)試。我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較