matlab四連桿帶代碼

用Matlab對(duì)四連桿運(yùn)動(dòng)模擬引言四連桿機(jī)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)靈活、能夠傳遞動(dòng)力并有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，傳統(tǒng)方法主要是圖解法或分析法，無(wú)論設(shè)計(jì)精度還是設(shè)計(jì)效率都相對(duì)低下，無(wú)法滿足現(xiàn)代機(jī)械高速高精度的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是以MATLAB為代表的數(shù)值計(jì)算軟件的出現(xiàn)，為進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析提供了有力的工具。1、四連桿介紹四連桿介紹與分類(lèi)所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，其他四桿機(jī)構(gòu)都可以看成是在它的基礎(chǔ)上演化而來(lái)的。選定其中一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架之后，直接與機(jī)架鏈接的構(gòu)件稱(chēng)為連架桿，不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件稱(chēng)為連桿，能夠做整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件被稱(chēng)作曲柄，只能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的構(gòu)件稱(chēng)為搖桿。如果以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的兩個(gè)構(gòu)件可以做整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則稱(chēng)之為整轉(zhuǎn)副，反之稱(chēng)之為擺轉(zhuǎn)副。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是否可以做整圓周轉(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)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，兩連架桿中一個(gè)為曲柄一個(gè)為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)，具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一般做不等速轉(zhuǎn)動(dòng)。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)。這種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)是主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿做平動(dòng)。雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)是兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。格拉霍夫定理?xiàng)U長(zhǎng)之和條件：平面四桿機(jī)構(gòu)的最短桿和最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或者等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能夠成為整轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。在有整裝副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。此時(shí)，如果取最短桿為機(jī)架，則得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；若取最短桿的任何一個(gè)相連構(gòu)件為機(jī)架，則得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；如果取最短桿對(duì)面構(gòu)件為機(jī)架，則得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，所得到機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。上述系列結(jié)論稱(chēng)為格拉霍夫定理。運(yùn)用條件分析：.Lmax+Lmin〉其余兩桿之和，------此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu);2.Lmax+LminW其余兩桿之和，要具體分析：⑴Lmin為機(jī)架------為雙曲柄機(jī)構(gòu)(2)Lmin為連架桿 為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(Lmin為曲柄)(3)Lmin為連桿 為雙搖桿機(jī)構(gòu)1.3、理論分析對(duì)圖1的四連桿機(jī)構(gòu)列出方程組。其中L1、L2、L3、L4為四根桿，L4為機(jī)架。LIxcos91+L2xcos02=L3xcos01+L4LIxsinff(+L2xsin0?=L3sin0Q由此兩個(gè)方程消去因，便可得到一個(gè)關(guān)于也囪的函數(shù)f(SH)2 2 2_(L3x+A,4-LIxcosff^+(L3x-LIxsin9l)-L2~然后用隱函數(shù)求出。3=%(3)另解出角速度：8i=wlxtw2=d(03)/d(t)2、Matlab的實(shí)現(xiàn)(一)數(shù)據(jù)分析給出了3組數(shù)據(jù)：a)L1=8;L2=25;L3=20;L4=20;b)L1=7;L2=9;L3=11;L4=4;c）L1=7;L2=6.2;L3=10;L4=6;用格拉霍夫定理進(jìn)行分析得到：a為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；b為雙曲柄機(jī)構(gòu)；c雙搖桿機(jī)構(gòu)；（二）Matlab求解并進(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬L1=8;L2=25;L3=20;L4=20; （曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）%="式力）|圖像實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)模擬（部分截屏）W2的圖像說(shuō)明：其中w2（1）為先符號(hào)求導(dǎo)再賦值計(jì)算，w2（2）為直接數(shù)值求導(dǎo)。（下同）L1=7;L2=9;L3=11;L4=4; （雙曲柄機(jī)構(gòu)）‘3=圖像實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)模擬（部分截屏）W2的圖像L1=7;L2=6.2;L3=10;L4=6; （雙搖桿機(jī)構(gòu)）。3=圖像實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)模擬（部分截屏）W2的圖像3、結(jié)果分析對(duì)內(nèi)的角速度w2的求值得兩種方法中，分析圖像知：符號(hào)求導(dǎo)再代入數(shù)值更容易出現(xiàn)大的偏差（w2的圖像中的紅線）。直接用數(shù)值求導(dǎo)得到的解更平穩(wěn)。4、程序1、函數(shù)文件dd.mfunctionF=dd(y)globalL1L2L3L4px=p；F=((L3*cos(y)+L4-L1*cos(x))八2)+((L3*sin(y)-L1*sin(x))八2)-(L2八2);2、計(jì)算網(wǎng)的文件y_figure.mglobalL1L2L3L4p %傳遞參數(shù)%L1=8;L2=25;L3=20;L4=20;%曲柄搖桿機(jī)構(gòu)%L1=7;L2=9;L3=11;L4=4; %雙曲柄機(jī)構(gòu)L1=7;L2=6.2;L3=10;L4=6;%雙搖桿機(jī)構(gòu)%L1=9;L2=5;L3=10;L4=7; %雙搖桿機(jī)構(gòu)Ltotal=L1+L2+L3+L4;Lmax=max([L1L2L3L4]);[Lmin,I]=min([L1L2L3L4]);m=100;b=0;while(Lmax+Lmin)>=(Ltotal/2)5什='雙搖桿機(jī)構(gòu)'；b=1;breakendwhile(Lmax+Lmin)<(Ltotal/2)ifI==45什='雙曲柄機(jī)構(gòu)'；elseifI==1||I==3str='曲柄搖桿機(jī)構(gòu)’；elseifI==25什='雙搖桿機(jī)構(gòu)'；b=1;endendendbreakendswitchbcase0m=100;x=linspace(0,2*pi,m);%確定隱函數(shù)自變量的范圍y0=0.7341; %第一個(gè)方程的初值case1a=0.58;m=80;x=linspace(a,(2*pi-a),m);y0=1.2465;endy=[];f=[];fork=1:mp=x(k);[y1,fval,exitflag,output]=fzero('dd',y0);y0=y1;y=[y,y1];f=[f,fval];endfigureplot(x(1:m),y(1:m),'r.-'), %繪制隱函數(shù)圖形gridon3、計(jì)算w2的文件w_figure.mglobalL1L2L3L4w1w1=100;symsxxyy%xx為輸入桿轉(zhuǎn)角，yy為輸出角轉(zhuǎn)角F=L1*cos(xx)+L2*(1-((L3*sin(yy)-L1*sin(xx))/(L2))八2)八(1/2)-L3*cos(yy)-L4;w=(-1)*(diff(F,xx)/diff(F,yy))*w1;w21=subs(w,{xx,yy},{x,y});%用隱函數(shù)求導(dǎo)t=x/w1;w22=diff(y)./diff(t);%直接數(shù)值求導(dǎo)plot(w21,'r')holdonplot(w22,'k')4、實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)文件siliangan.mpic=figure('name',str);set(pic,'color','white');axisequalgridonaxis([-10,30,-10,20]);axisonglobalL1L3L4xa=0;ya=0; %A點(diǎn)坐標(biāo)xd=L4;yd=0; %D點(diǎn)坐標(biāo)xb=L1*cos(x(1));yb=L1*sin(x(1));%B點(diǎn)坐標(biāo)xc=L3*cos(y(1))+L4;yc=L3*sin(y(1));%C點(diǎn)坐標(biāo)stick_1=line([xa;xb],[ya;yb],'color','red','linewidth',5,'linestyle','-');stick_2=line([xb;xc],[yb;yc],'color','g','linewidth',5,'linestyle','-');stick_3=line([xc;xd],[yc;yd],'color','b','linewidth',5,'linestyle','-');stick_0=line([xd;xa],[yd;ya],'color','y','linewidth',5,'linestyle','-');dot_a=line(xa,ya,'color','r','linestyle','.','markersize',30);dot_b=line(xb,yb,'color','black','linestyle','.','markersize',30);dot_c=line(xc,yc,'color','r','color',[0.10.70.3],'linestyle','.','markersize',30);dot_d=line(xd,yd,'color','r','linestyle','.','markersize',30);dt=2*pi/m;k=1;while1ifk>m;k=1;endxb=L1*cos(x(k))+xa;yb=L1*sin(x(k))+ya;xc=L3*cos(y(k))+L4;yc=L3*sin(y(k));set(stick_1,'xdata',[xa;xb],'ydata',[ya;yb]);set(st