MATLAB程序設(shè)計(jì) 課件 第9章 機(jī)械工程設(shè)計(jì)

MATLAB程序設(shè)計(jì)CONTENTS目錄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析7.3平面機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)7.2尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.曲柄存在條件在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中有曲柄的條件:a.各桿的長(zhǎng)度應(yīng)滿足桿長(zhǎng)條件，即:a.最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度≤其余兩桿長(zhǎng)度之和。b.組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度滿足桿長(zhǎng)時(shí)，與最短桿相連轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副。而其余的轉(zhuǎn)動(dòng)副則是擺動(dòng)副。當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu);當(dāng)最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架時(shí)則為雙曲柄機(jī)構(gòu);否則為雙搖桿機(jī)構(gòu)。尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中有曲柄的條件為a±e<=b尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.傳動(dòng)角為了使機(jī)構(gòu)傳動(dòng)質(zhì)量良好，一般規(guī)定機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角Ymin≥40°。

尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角最大壓力角:

尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)曲柄滑塊設(shè)計(jì)已知行程速比系數(shù)K，行程h，偏距e，求曲柄長(zhǎng)度a和連桿長(zhǎng)度b。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)處于極限位置時(shí)，各構(gòu)件位置關(guān)系如下圖所示。

尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

編制設(shè)計(jì)該條件下的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)函數(shù)文件如下:尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

建立坐標(biāo)系:得:尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)兩連架桿對(duì)應(yīng)位置數(shù)N>5時(shí)，一般不能求得精確解，可用最小二乘法近似求解。當(dāng)兩連架桿對(duì)應(yīng)位置數(shù)N<5時(shí)，可預(yù)選No=5-N個(gè)尺度參數(shù)，此時(shí)有無(wú)窮解。尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)%d為機(jī)架長(zhǎng)度;alph和delta為兩連架桿對(duì)應(yīng)初始位置%thetal和theta3為兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)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:尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.2平面機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)其數(shù)學(xué)模型一般可寫為，求設(shè)計(jì)變量X=[x1,x2，…,xn]T使目標(biāo)函數(shù)F(X)=f(x1,x2，…,xn)極小(或極大);并滿足約束條件在進(jìn)行機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，通常以機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與期望的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之間的差異及運(yùn)動(dòng)誤差作為評(píng)價(jià)目標(biāo)。常見(jiàn)的目標(biāo)函數(shù)有以下兩種形式:約束條件機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可針對(duì)機(jī)構(gòu)的具體特性要求建立約束條件。以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(圖9-1)為例，AB桿為曲柄，并作為主動(dòng)件。尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.2平面機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)傳動(dòng)角條件:

尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.3平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析對(duì)四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的意義是:在機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)已知的情況下，假定主動(dòng)件（曲柄)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，撇開力的作用，僅從運(yùn)動(dòng)幾何關(guān)系上分析從動(dòng)件（連桿、搖桿)的角位移、角速度、角加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化情況。

還可以根據(jù)機(jī)構(gòu)團(tuán)環(huán)矢量方程計(jì)算從動(dòng)件的位移偏差。上述這些內(nèi)容，無(wú)論是設(shè)計(jì)新的機(jī)械，還是為了了解現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)性能，都是十分必要的，而且它還是研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)性能和動(dòng)力性能提供必要的依據(jù)。

方法:機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。機(jī)構(gòu)工作原理：組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿，且其最短桿為連架桿或機(jī)架。(當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)，四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu);當(dāng)最短桿為機(jī)架時(shí)，則為雙曲柄機(jī)構(gòu))。在如圖9-8所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件AB為曲柄，則B點(diǎn)應(yīng)能通過(guò)曲柄與連桿兩次共線的位置。尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.3平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

角位移方程的分量形為，閉環(huán)矢量方程分量形式對(duì)時(shí)間求一階導(dǎo)數(shù)(角速度方程)為，尚德敏學(xué)唯實(shí)惟新9.3平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析（2）建立機(jī)構(gòu)的閉環(huán)矢量