基于MATLAB的液压支架四连杆机构的力学分析
基于matlab的四杆机构运动分析
基于matlab的四杆机构运动分析一、四杆机构基本概念四杆机构是一种通过变换连杆长度，改变机构运动形态的机械系统。
四杆机构通常由固定连杆、推动连杆、连接杆和工作连杆四个连杆组成，其中固定连杆和推动连杆固定不动，连接杆和工作连杆则沿固定轴线的方向做平动或旋转运动。
四杆机构的基本构造如下图所示：四杆机构的四个连杆的长度和构造参数，以及驱动机构的运动决定了机构的运动特性。
在进行四杆机构运动分析时，需要通过求解运动学关系式和动力学方程，得到连杆的运动规律和力学特性。
二、四杆机构运动学分析1.运动学基本方程四杆机构的运动学分析基本方程是连杆长度变化的定理，即:l₁²+l₂²-2l₁l₂cosθ₂=l₃²+l₄²-2l₃l₄cosθ₄其中，l₁，l₂分别为固定连杆和推动连杆长度；l₃，l₄分别为连接杆和工作连杆长度；θ₂，θ₄分别为推动连杆和工作连杆的夹角。
2.运动学求解方法根据四杆机构运动学基本方程，可以求解机构中任意连杆的角度和位置，从而分析机构运动规律。
在matlab程序中，运动分析可以采用分析法或图解法。
分析法通常采用向量法或坐标法，即将四杆机构中各连杆和运动副的运动量表示为向量或坐标，然后根据连杆长度变化的定理，求解四个未知角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄。
图解法则先通过画图确定机构的运动规律，在图上求解连杆的角度。
比如可以采用伯格（Bourgeois）图法或恰普利恩（Chaplygin）图法等。
四杆机构动力学分析基本方程包括平衡方程和力平衡方程。
平衡方程：当四杆机构处于平衡状态时，连杆的受力关系可以表示为：ΣF=0其中ΣF为各连杆受力的合力。
ΣF=m×a其中，m为每个连杆的质量，a为连杆的加速度。
四杆机构动力学求解方法以matlab为工具，可借助matlab的求解器完成求解。
具体可以利用matlab的优化工具箱、控制工具箱和系统动态学工具箱等，来实现机构模型的动态模拟、仿真和优化设计。
液压支架四连杆机构设计及运动学分析
01 引言
03 参考内容
目录
02 机构设计
引言
液压支架是煤矿井下综采工作面的重要设备之一，用于支撑顶板和护帮，以 保证作业安全。四连杆机构是液压支架的重要组成部分，对支架的支撑力和稳定 性有着重要影响。本次演示将介绍液压支架四连杆机构的设计及运动学分析，旨 在为优化支架性能提供理论支持。
在仿生机器人的研究领域中，四足仿生马机器人是一种非常经典的案例。四 足动物，尤其是马，具有非常优异的运动性能和适应能力，因此模仿其运动特征 的机器人具有广泛的应用前景。本次演示将介绍一种凸轮连杆组合机构驱动的四 足仿生马机器人的构型设计与运动学建模分析。
该仿生马机器人主要由凸轮连杆组合机构、驱动装置和四肢关节等组成。其 中，凸轮连杆组合机构是机器人的核心组成部分，其作用是模拟马腿部的运动特 征，包括马腿的伸展和收缩。驱动装置则是控制凸轮连杆组合机构运动的关键部 件，其作用是提供动力，使机器人可以自主运动。四肢关节则是连接凸轮连杆组 合机构和驱动装置的枢纽，其作用是传递运动和动力。
1、降低摩擦损失：减少活塞、连杆和曲轴之间的摩擦是提高内燃机效率的 重要途径。我们可以采用低摩擦材料和润滑技术来降低摩擦损失。
2、优化结构布局：通过改变活塞、连杆和曲轴的结构布局，可以改善力的 传递路径，提高机构的稳定性和效率。例如，可以改变活塞形状、连杆长度和曲 轴半径等参数来优化结构布局。
3、精确控制燃烧过程：燃烧过程是内燃机工作的核心过程之一。通过精确 控制燃烧过程，可以优化燃烧效率，减少废气排放。例如，可以通过精确控制燃 油喷射、点火时间和进气流量等参数来优化燃烧过程。
4、优化冷却系统：内燃机的冷却系统对于保证其正常运行和延长使用寿命 具有重要意义。通过优化冷却系统的设计，可以降低内燃机的温度，减少热损失， 提高效率。例如，可以通过优化散热器、冷却风扇和循环管道等部件的设计来优 化冷却系统。
基于MATLAB的四连杆机构运动分析
Abstract: In or der t o supply SD cards for low end embedded pr oducts, this paper pr esent s a design based on t he A RM 7 pr o cessor S 3C 44B 0X and taking W 86L 388D contr ol chip o f SD card as the co re . In this pa per , the har dw ar e circuit has been designed and the SD car d contr ol agr eement has been analy zed, the cor r esponding soft war e desig n metho d has been g iv en, and the dr iver pr og ra m has been co mpiled . F inally , the v iability of this pr oject has been analy zed thr ough actual testing . Key words: embedded systems; S3C44B0X; SD card; W 86L 388D
Design of SD Card Control System Based on ARM7
ZHANG Yu, ZHANG Yun-sheng, WANG Jian-ping
( Facult y of Inf or mat ion Engin eer ing and A ut omation , Ku nming U niversit y of Science and T echnol og y, K u nming 650051, China)
(完整)基于matlab的四杆机构运动分析
1平面连杆机构的运动分析1。
1 机构运动分析的任务、目的和方法曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最基本的由转动副组成的四杆机构，它可以用来实现转动和摆动之间运动形式的转换或传递动力。
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。
还可以根据机构闭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.机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。
当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时,采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。
而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时,采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘制机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计.1。
2 机构的工作原理在平面四杆机构中，其具有曲柄的条件为:a.各杆的长度应满足杆长条件，即：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,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）。
在如下图1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。
1.3 机构的数学模型的建立1。
3。
1建立机构的闭环矢量位置方程在用矢量法建立机构的位置方程时,需将构件用矢量来表示，并作出机构的封闭矢量多边形。
如图1所示,先建立一直角坐标系.设各构件的长度分别为L1 、L2 、L3 、L4 ，其方位角为、、、.以各杆矢量组成一个封闭矢量多边形，即ABCDA。
其个矢量之和必等于零。
液压支架四连杆机构设计分析
液压支架四连杆机构设计分析摘要：针对一种液压支架四连杆机构的进行分析设计，完成一款满足现场使用的液压支架结构。
首先利用经验分析的方法确定方案，然后利用传统方法进行机构设计，再利用Simulink 进行机构的运动精度验证和优化校正，最终实现对机构参数的影响因素探明和达到设计效果。
关键词：液压支架；四连杆机构；设计分析1引言液压支架是一个多连杆机构，整个液压支架连杆机构的运动取决于顶梁、底座和前、后连杆组成的四连杆机构。
四连杆机构作为液压支架机构组成，不仅具有约束位移的作用，还应有提高支架的稳定性和其他功能，所以对支架系统简化而出的四连杆机构作分析和设计是十分必要的。
2液压支架连杆机构的几何特性液压支架的简化图，如下图1示。
连杆机构有且仅有一个自由度，可以通过立柱和均衡千斤顶约束这个仅存的自由度，让连杆机构实现定位支撑和稳定机架的功能。
液压支架简化图承载的过程中需要顶梁保持水平，所以顶梁的主要承载防护能力将和E点的位置相关联。
在设计液压支架的时候需要重点研究去掉顶梁、立柱和均衡千斤顶后的四连杆机构，该机构由底座、前后连杆和掩护梁组成。
依照四连杆机构的运行轨迹经验，在保证顶梁水平的同时，E点和顶梁前点的轨迹类似于一条S形曲线，使用中如果这条S型曲线的水平误差e越大，越不利于支撑护顶。
所以需要合理的设计机构参数，控制顶梁前端的水平误差e 。
另外，四连杆机构不仅具有定位功能，同时兼备支撑防护和放顶煤的功能，所以需要对机构各杆件的行程做出一定的约束，这也是液压支架四连杆设计的主要约束条件。
（1）支架在HMAX与HMIN之间升降时，为了保证可靠的支护范围，顶部梁前端与煤壁间的距离e变化应该小于0.1m,最优取值为0.07m左右。
（2）支架在HMAX与HMIN，对顶梁与掩护梁之间的夹角P以及后部连杆与底端平面的夹角Q要求如下：支架在HMAX时，为防止连杆机构发生摩檫力条件下的自锁行为需要对掩护梁和后连杆的垂向夹角做出一定的约束，按照工程设计经验一般要求PMAX=52~62°，QMAX=75~85°。
第三章 四连杆之MATLAB程式
第三章四連桿之MATLAB程式第三章中之四連桿分析可以參考相關資料。
本節則針對四連桿之動作程式加以說明。
目前所設計之程式有f4bar.m、drawlinks.m、fb_angle_limits.m、drawlimits.m 等四個程式，茲分別說明如下：圖一、四連桿之關係位置及各桿名稱一、f4bar函數：f4bar函數之呼叫格式如下：function [values,form] = f4bar(r,theta1,theta2,td2,tdd2,sigma,driver)輸入變數：.r(1:4) = 各桿之長度，r(1)為固定桿，其餘分別為曲桿、結合桿及被動桿。
.theta1 = 第一桿之水平角，或為四連桿之架構角，以角度表示。
.theta2 = 驅動桿之水平夾角，以角度表示。
一般為曲桿角，但若為結合桿驅動，則為結合桿之水平夾角。
.td2 = 驅動桿(第二桿或第三桿)之角速度(rad/sec)。
.tdd2 = 驅動桿(第二桿或第三桿)之角加速度(rad/sec^2)。
.sigma = +1 or -1. 組合模式，負值表示閉合型，正值為分支型，但有時需視實際情況而定。
.driver = 0 (驅動桿為第二桿); 1 (驅動桿為第三桿)輸出變數：.form = 組合狀態，0 ：表示無法組合；1：可以正確組合.values = 輸出矩陣，其大小為 4 X 7，各行之資料分配如下：其中第一行之連桿位置向量，屬於單桿的位置向量。
第二行為各桿之水平夾角，第三及第四行為各桿之角度速度及角加速度。
第五至七行則為P點與Q點之速度與加速度量，第五行為向量，第六行為絕對量，第七行為夾角。
值得一提的是第一行、三行、四行及五行之向量表示法屬於複數之型式。
故若要得到其絕對值僅需在MATLAB指令檔中，以abs()這一個函數指令即可求得，而以函數angle()則可求得其夾角，雖然第二行與第七行之輸出亦有相對應之夾角。
例一：為第二桿為驅動桿[val,form]=f4bar([3 2 4 2],0,60,10,0,-1,0)val = Columns 1 through 33 0 01 + 1.7321i 60 103.8682 - 1.0182i -14.7465.40781.8682 + 0.71389i 20.913 16.549 Columns 4 through 60 1 + 1.7321i 20 1.8682 + 0.71389i 2-127.58 173.21 - 100i 200-236.27 364.19 - 953.09i 1020.3 Column 76020.913-30-69.087form = 1 (表示可以組合)本例中，有框線者表示其為輸入值。
基于MATLAB的四连杆机构运动分析软件设计开题报告
基于MATLAB的四连杆机构运动分析软件设计开题报告云南农业大学本科生毕业设计开题报告工程技术学院车辆工程专业( 工科) 2008级设计题目:基于MATLAB的四连杆机构运动分析软件设计人机交互界面的设计云南农业大学教务处制2011年10月8日云南农业大学毕业设计开题报告1(本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述目前，MATLAB软件是功能强大的科学计算软件，被国内外高校和科研单位所使用。
尤其是基于矩阵运算的数据处理，还可用符号运算计算解析解;还可以实现数值分析、图像处理等若干个领域的计算和图形显示功能。
在工程技术界，MATLAB 也被用来解决一些实际课题和数学模型问题。
典型的应用包括数值计算、算法预设计与验证，以及一些特殊的矩阵计算应用，如自动控制理论、统计、数字信号处理(时间序列分拆)等。
平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构。
对它的分析及设计一直是机构学研究的一个重要课题。
但传统方法对于常见的连杆机构的运动学、动力学分析仍然是非常繁琐,以至于很难对它进行深入的研究,如果建立一个连杆机构的仿真系统,使设计人员在进行设计时,从复杂的机构分析和烦琐的计算中摆脱出来,集中精力从事于创新工作,那将是很有意义的。
基于这样一种考虑,本课题尝试建立一个平面连杆机构的运动学仿真系统。
应用Matlab/Simulink对机构领域中应用广泛的基本机构——双曲柄机构、曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构等的连杆点轨迹作仿真,该方法编程工作量小、轨迹图形显示便捷,所建模型只需作少量更改即可适应四杆机构的不同特征值,并可推广至多杆机构情况。
建立四杆机构的优化设计模型,用 MATLAB 优化工具箱实现四杆机构的优化设计及仿真,得到的优化结果有足够的精度,能满足设计需求,同时表明MATLAB 优化工具箱在四杆机构优化设计及其相关问题中具有较好的应用前景。
2(本人对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析由于连杆机构的性能受机构上繁多的几何参数的影响,呈复杂的非线性关系,无论从性能分析上还是性能综合上都是一个比较困难的工作。
基于MATLAB的四杆变幅机构结构参数分析(1)
作者简介:黄鹤辉(1947-),男,广西宜州市人,广西工学院副教授。
收稿日期:2002-12-17基于M A TLAB 的四杆变幅机构结构参数分析黄鹤辉,陈 晨(广西工学院机械工程系,广西柳州 545006)摘要:本文介绍利用M A TLAB [1]数值计算和数据可视化功能对门座式起重机四杆变幅机构结构参数进行分析,各参数变化时对运动规律的影响。
关键词:门座式起重机;四杆变幅机构;结构分析中图分类号:TB 11 文献标识码:A :1004-2148(2003)01-0029-04引言 四杆变幅机构是门座式起重机应用最广泛的一种装置。
它的设计要求是:在变幅过程中由物品引起的臂架力矩要尽量地小,变幅轨迹的最大铅垂落差要尽量地小,速度要均匀,机构重量要轻等。
由于四杆变幅机构结构参数较多,用一般的解析法或图解法很难分析其运动规律。
本文介绍利用M A TLAB 强大的数值计算功能和数据可视化功能,当初步选定某一结构方案后,计算臂架一定转角范围内象鼻梁端点(起吊点)的轨迹坐标和臂架力矩值并绘制曲线,并在其它参数确定的情况下将某一参数在一定范围内取不同值绘制轨迹曲线和力矩曲线,分析各参数对轨迹、力矩曲线的影响规律,为合理确定各参数提供直观、可靠的依据。
在此基础上,也可借助M A TLAB 优化工具箱的函数进行优化计算[2],最后再次将优化结果绘制曲线验证。
由于M A TALB 语言书写简洁,且无须设计者进行复杂的优化计算基础编程工作,易于在实际设计工作中推广应用。
1 四杆变幅机构运动分析[3] 四杆变幅机构结构简图如图1所示。
图中S m ax ,S m in —机构最大、最小的变幅值: h —起升高度;(x ,y )—象鼻梁E 点坐标;(x 0,y 0)—拉杆固定支点B 0的坐标;l 0—A 0B 0间的长度;l 0—臂架A 0D 的长度;l 2—象鼻梁后臂DB 的长度;l 3—拉杆B 0B 的长度;l 4—象鼻梁前臂D E 的长度;图1 四杆变幅机构Η—象鼻梁前后臂之间的夹角;Α—臂架的摆角;Β—拉杆的摆角;Υ—象鼻梁前臂与x 轴的夹角。
基于matlab的平面四连杆机构设计以及该机构的运动分析参考模板
基于matlab的平面四连杆机构设计以及该机构的运动仿真分析摘要四连杆机构因其结构方便灵活,能够传递动力并实现多种运动形式而被广泛应用于各个领域,因此对其进行运动分析具有重要的意义。
传统的分析方法主要应用几何综合法和解析综合法,几何综合法简单直观,但是精确度较低;解析法精确度较高,但是计算工作量大。
随着计算机辅助数值解法的发展,特别是MATLAB软件的引入,解析法已经得到了广泛的应用。
对于四连杆的运动分析，若应用MATLAB 则需要大量的编程，因此我们引入proe软件，我们不仅可以在此软件中建立实物图，而且还可以对其进行运动仿真并对其运动分析。
在设计四连杆时，我们利用解析综合法建立数学模型，再根据数学模型在MATLAB中编程可以求得其他杆件的长度。
针对范例中所求得的各连杆的长度，我们在proe软件中画出其三维图（如图4）并在proe软件中进行仿真分析得出CB,的角加速度的变化，从而得到CB,两接触处所受到的力是成周期性变化的，可以看出CB,两点处的疲劳断裂，我们提B,两点处极易疲劳断裂，针对C出了在设计四连杆中的一些建议。
关键字：解析法 MATLAB 软件 proe 软件 运动仿真建立用解析法设计平面四杆机构模型对于问题中所给出的连架杆AB 的三个位置与连架杆CD 的三个位置相对应，即三组对应位置为：332211,,,,,ψϕψϕψϕ，其中他们对应的值分别为： 52,45,82,90,112,135，为了便于写代数式，可作出AB 与CD 对应的关系，其图如下：图—2 AB 与CD 三个位置对应的关系通过上图我们可以通过建立平面直角坐标系并利用解析法来求解，其直角坐标系图如下：φααi θi φi图—3 平面机构直角坐标系通过建立直角坐标系OXY ，如上图所示，其中0α与0φ为AB 杆与CD 杆的初始角，各杆件的长度分别用矢量d c b a ,,,,表示，将各矢量分别在X 轴与Y 轴上投影的方程为⎩⎨⎧=++=+)sin(*)sin(*)sin(*)cos(*)cos(*)cos(*φθαφθαc b a c d b a在上述的方程中我们可以消除θ，从而可以得到α与φ之间的关系如下：)cos(2)cos(2)cos(2)(2222αφαφab ac cd b d c a +-=+-++ (1) 为便于化简以及matlab 编程我们可以令：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-++=c d H a d H ac b d c a H 32222212 (2) 通过将（2）式代入（1）式中则可以化简得到如下等式： )cos()cos()cos(321αφαφH H H +-=+ （3）我们可以通过（3）式将两连架杆对应的位置带入（3）式中，我们可以得到如下方程：⎪⎩⎪⎨⎧+-=++-=++-=+)cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos(333332123222211311121ϕψϕψϕψϕψϕψϕψH H H H H H H H H （4） 联立（4）方程组我们可以求得321,,H H H ，再根据（2）中的条件以及所给定的机架d 的长度，我们可以求出其它杆件的长度为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-++===1222322acH d c a b H d c H d a （5）四连杆设计范例：在日常生活中，我们经常看到消防门总能自动关上，其实它是利用四连杆机构与弹簧组成的。
基于MATLAB软件的铰链四杆机构运动分析仿真软件开发
文章编号: 1009-3818(2002)02-0047-03基于MATLAB 软件的铰链四杆机构运动分析仿真软件开发覃虹桥1 魏承辉2 罗佑新2(1华中科技大学材料学院 湖北武汉430074)(2常德师范学院机械工程系 湖南常德415003)摘 要: 建立了铰链四杆机构运动分析的数学模型,以MATLAB 程序设计语言为平台,将参数化设计与交互式相结合,设计了铰链四杆机构仿真软件,该软件具有方便用户的良好界面,并给出界面设计程序,从而使机构分析更加方便、快捷、直观和形象.设计者只需输入参数就可得到仿真结果,再将运行结果与设计要求相比较,对怎样修改设计做出决策.它为四杆机构设计提供了一种实用的软件与方法.关键词: 铰链四杆机构;按钮;界面;仿真中图分类号: TH 311.52;TH 113.2+2 文献标识码: A铰链四杆机构的运动学分析是机构学中典型的机构运动分析之一,如果设计铰链四杆机构时能及时图示其运动轨迹和速度分析,从而将图示结果与设计要求相比较,可以及时修改设计中的偏差.目前,MALTAB 已经不再是/矩阵实验室0,而成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具,以及一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言,它在国内外高校和科研部门正扮演着越来越重要的角色,功能也越来越大,不断适应新的要求提出新的解决办法.可以预见,在科学运算与科学绘图领域,MATLAB 语言将长期保持其独一无二的地位.然而,国内至今尚未见到采用MATLAB 开发的有关机构学的软件,笔者以MATLAB 的科学运算与绘图的强大功能开发了铰链机构运动仿真软件.1 铰链四杆机构运动轨迹仿真软件1.1 程序功能与数学模型1)程序功能 本程序可以进行铰链四杆机构的运动分析及位置求解.用户在铰链四杆机构运动分收稿日期:2002-12-10基金项目:湖南省教育厅科研资助项目(00C289)第一作者:覃虹桥(1959-)男高级工程师研究方向:机械设计制造析仿真软件里输入各种参数,即可自动演示不同的铰链四杆机构(曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构)的运动.2)数学模型 已知AB=a ,BC =b ,C D =c ,AD=d .AB 为主动杆,以匀角速度逆时针旋转,AD 为机架,见图1.图1 铰链四杆机构运动简图Fig.1 plame four-linkage motion diagram分析:求B C 的运动轨迹,可找B 、C 两点坐标与转动角度51的关系,然后求51+d 51及B 、C 两点的坐标,即可求出运动轨迹.由图1有矢量方程:AB +BC =AD +DC ,则其分量方程为:a c os 51+b cos 52=d +c cos 53(1)a sin 51+b sin 52=c sin 53(2)将式(1)、(2)联立消去52并整理得:a 2+c 2+d 2-b 22ac +d c os 53a -d cos 51c -cos (51-53)=0(3)再改写为:sin 51sin 53+(cos 51-da)cos 53+a 2+c 2+d 2-b 22ac -d c os 51c=0(4)令r 1=sin 51,r 2=cos 51-d a ,r 2222第14卷第2期常德师范学院学报(自然科学版)Vol.14No.22002年6月Journal of Changde Teachers University(Natural Science Edition)Jun.2002则(4)化为:r 1sin 53+r 2cos 53=r 3(5)由三角恒等式求得:53=2arctg r 1?r 21+r 22-r 23r 2+r 3(6)式(6)两个解对应于机构的两种不同装配形式./+0对应于图1的实线,而/-0对应于图1的虚线.B 点坐标:B x =A x +a cos 51,B y =A y +a sin 51C 点坐示:C x =D x +c cos 53,C y =D y +a sin 53从运动杆的转角53,对时间求导可得DC 的角速度,由式(1)、(2)解出52按速度合成可求得BC 的转动角速度[2].1.2 程序框图以曲柄摇杆机构的运动仿真程度为例,程序框图如下:图2 程序框图Fig.2 Programming frame diagram1.3 程序代码采用MATLAB 开发图形界面,程序如下:%fourlinkages.mh_main=figure(.Units .,.normalized .,.Position .,[.3,.3,.5,.5],,.MenuBar .,.none .,.Name .,.四杆机构仿真.,.Number Title .,,.off .,.Resize .,.off .);h_axis=axes(.Units .,.normalized .,.Position .,[.12,.15,.6,.6],,.Tag .,.axPlot .,.Visible .,.on .,.XLim .,[-50,80<,.YLim .,-60,80]);h_text1=uicontrol (.Style .,.Text .,.Tag .,.myText1.,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.78,0.55,.05,.38],.String .,,.输入已知参数.,,.HorizontalAlignment .,.right .);h_te xt2=uicontrol(.Style .,.Text .,.Tag .,.myText2.,.Units .,,.nor malized .,.Position .,[0.15,0.90,.35,0.05],.String .,,.正在仿真,,OK !.,,.HorizontalAlignment .,.right .);a =20;b =50;c =40;d =50;fai =60;four_linkages0(a,b ,c,fai );%初始化图形h_edit1=uicontrol(.Style .,.Edit .,.Tag .,.myEdit1.,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.86,.85,.10,.1],.String .,.20.,,.HorizontalAlignment .,.right .);h_edit2=uicontrol(.Style .,.Edit .,.Tag .,.myEdit2.,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.86,.75,.10,.1],.String .,.50.,,.HorizontalAlignment .,.right .);h_edit3=uicontrol(.Style .,.Edit .,.Tag .,.myEdit3.,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.86,.65,.10,.1],.String .,.40.,,.HorizontalAlignment .,.right .);h_edit4=uicontrol(.Style .,.Edit .,.Tag .,.myEdit4.,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.86,.55,.10,.1],.String .,.60.,,.HorizontalAlignment .,.right .);h_list=uic ontrol(.Style .,.ListBox .,.Tag .,.myList .,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.78,.35,.20,.15],.String .,.正置|反置.,,.HorizontalAlignment .,.right .,.Value .,1);k=1;h_button1=uicontrol(.Style .,.PushButton .,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.78,.25,.2,.1],.String .,,.运动轨迹仿真.,.CallBack .,,.hd1=findobj(gcf,..Tag ..,..myEdit1..);.,,.a =eval(get(hd1,..String ..));.,,.hd2=findobj(gcf,..Tag ..,..myEdit2..);.,,.b =eval(get(hd2,..String ..));.,,.hd3=findobj(gcf,..Tag ..,..myEdit3..);.,,.c =eval(get(hd3,..String ..));.,,.hd4=findobj(gcf,..Tag ..,..myEdit4..);.,,.d =eval(get(hd4,..String ..));.,,48常德师范学院学报(自然科学版)2002年.kk =get(findobj(gcf,..Ta g ..,..myList ..),..Value ..);.,,.four_linkages(a,b,c,d,kk ).]);%调用回调函数轨迹仿真.h_button2=uicontrol(.Style .,.PushButton .,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.78,.15,.2,.1],.String .,,.角速度分析.,.CallBack .,.four_linkages1(a,b,c,d ,kk ).);h_button3=uicontrol(.Style .,.PushButton .,.Units .,,.normalized .,.Position .,[0.78,.05,.2,.1],,.String .,.退出.,.CallBack .,.four_linkages2.);%调用回调函数退出系统在主程序中有3个回调函数和一个初始化函数,回调函数分别用轨迹仿真、运动分析和退出系统.回调函数程序按前述数学模型编程(程序略);初始化函数用程序运行时初始化界面的图形.运行程序产生以下界面(图3).图3 程序运行界面Fi g.3 Programming Interface在界面中输入已知参数,则可生成相应的图形.当输入a =20,b =50,c =40,d =60,装配形式选取正置时,如果选运动轨迹仿真,则得仿真轨迹(图4);如果装配形式选反置,进行轨迹仿真(图5).(注:图4 运动轨迹仿真(装配形式正置)Fi g.4 Moti on track simulation(positiveset)图5 运动轨迹仿真(装配形式为反置)Fig.5 Motion track simulation (in reverse positive set)在图4、5中为节省篇幅,这两个图形只选了对应图3的图形部分,界面的其它部分未剪取.).而当选取装配形式进行轨迹仿真后,可再选角速度分析,得到连杆与摇杆的角速度图形(略).2 结论1)自动演示不同的四杆机构的运动,模拟仿真运动轨迹与从动件的速度分析,有助于分析机构的速度、加速程度和机构的工作性能;2)采用MATLAB 语言开发机构仿真运动分析软件,开发界面容易,运行程序时无需编辑、连接,给使用者以极大的方便.只要输入数据,即可得到结果.将运行结果与设计要求相比较,从而引导设计者修改设计.参 考 文 献1 薛定宇.科学运算程序MATLAB5.3程序设计与应用[M ].北京:清华大学出版社,2000.2 孟宪源.现代机构手册(上)[M].北京:机械工业出版社,1994.3 王沫然.Si mulink4建模及动态仿真[M].北京:电子工业出版社,2002.THE DEVELOPMENT OF EMULATIONAL SOFTWARE FOR ANALYSIS OF MOTION IN PLANE GEMEL FOUR -LINKAGEBASED ON MATLAB SOFTWAREQING Hong -qiao 1 WEI CH eng -hui 2LU O You -xin 2(1T he material institute,Cen tral China University of Science and T echnology,Wuhan Hubei,430074)(2Department of Mechanical Engineering,Changde Teachers University,Changde Hunan 415003)Abstract A mathematical model of motion analysis was estab -lished in plane four-linkage,and emulational software was deve-loped .The software adop ted Matlab5.3.1as a desi gn language.It combined parametric design with interactive design and had good in -terface for user.Thus,i t was fas ter and more convenient to analyse linkage.The emulational result was obtained as soon as input param -eters was imported and the devisers can make decision-making of modification by the comparing emulational result with design de -mand.It provides an applied software and method for linkage.Key words Gemel Four -Linkage;button;interface;emula -tion(责任编校:谭长贵)49第2期覃虹桥 魏承辉 罗佑新 基于MATLAB 软件的铰链四杆机构运动分析仿真软件开发。
基于MATLAB给定连杆预定位置的四杆机构设计
第14卷第2期2019年6月Vol.14No.2Jun.2019陕西工业职业技术学院学报Journal of Shaanxi Polytechnic Institute基于MATLAB给定连杆预定位置的四杆机构设计韩二豹(陕西工业职业技术学院土木工程学院，陕西咸阳712000)摘要：连杆机构是一种典型的机械机构，运动设计是一个比较复杂和困难的问题，给定连杆预定位置的四杆机构的设计常用的设计方法主要为解析法。
本文以MATLAB语言为基础，利用计算机对给定连杆预定位置的四杆机构进行设计。
结果表明，此方法设计过程简洁，结果合理，准确，效率高。
关键词：四杆机构；MATLAB；预定位置中图分类号:TB121文献标识码:A文章编号=9459-2019(2)-0006-03A MATLAB-based Design of Four-bar Linkage with PresetPosition of Connecting RodHan Erbao(School of Civil Engineering,Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang Shaanxi712000,China)Abstract:Connecting rod is a typical mechanical linkage and its motion design is complex and ually, analytical method is the main method used in the design of four一bar linkage with preset position of connecting rod. In the study,a MATLAB一based design of four bar mechanism was made to link the preset position given by com・puter.The results show that the design process is simple Key words:Four bar linkage；MATLAB；Preset positiono引言MATLAB是一种高级技术语言和发展环境，特提供了一个人机交互的系统环境，并以矩阵作为基础的数据结构，节省编程时间，语法简单、容易掌握、调试方便，可以设置调试断点、快速查找程序错误等优点，可以将使用者从繁重重复的计算中解脱出来，已经被大家认可和广泛使用，充分展现其高效、直观、简单的特点⑷。
基于MATLAB的液压支架四连杆机构优化设计
ｌ ｋ ｇ ｔ ｃｕ ｅｆｏ ｏ ｔ ｚ ｄ ｄ ｓｇ ｔｔｅ ｎ ｅ ｗ ｎ ｗ ｓｅ — ａｒｏ ｂ ｔ ｔＴ ｎ ｇ ｔ ｅ ｒ ａ ｅ ｗ ｉ ｈ ｆｃ ｎ ｅ ｔｏ ｏ ． ｉ ａ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｒ ｍ ｐ ｉ ｅ ｅ ｉｎ ｍｅ ｈ ｅ ｄ ｏ ｓ ｉ ｇ ｏ ｔ ｉｔｄ ｐ ｉ ｒ ｉ Ｃｎ ｅ ａ ｄ ｍｉｈ ｃ ｅ ｓ ｅ ｇ ｔ ｏ ｎ ｃｉｎ ｒｄ ｎ ｕ ｍｉ ｆ ｆ ｄ ｏ １ ｉ ｏ ｔ ｚ ｄ ｄ ｓｇ ｙ ｔｍ ｕ ｓｉ ｔｄ ａ ｔ ｃａ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｌ ｒ ｅｙ ｓ ｏ ｅ ｅ ｅ ｉｎ ｐ ｒ ｄ ａ ｄ ｉ ｒｖ ｄ ｄ ｓｇ ｒ ｃｓｏ ． ＇ ｓ ｐｉ ｅ ｅ ｉｎ ｓ ｓ ｈ ｍｉ ｅ ｓ ｂ ｔ ｕ ｅ ｒｉ ｉ ｄ ｓｇ ｎ ａ ｇ ｌ ｈ ￣ ｎ ｄ ｄ ｓ ｅ ｏ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｉｎ ｐ ｅ ｉ ｎ ｔ ｉ ｆ ｌ ｇ ｉ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｗ ｒ ｄ ｓ ｐ ｏｔ ｏ ｒｂ ｒｌ ｋ ｇ ｔ ｃｕ ｅ ｐ ｉ ｚ ｄ ｄ ｓｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｅ ｅ ｕ ｐ ｒ ；ｆ ｕ — ａ ｉ ａ ｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ；ｏ ｔ ｎ ｒ ｍｉｅ ｅ ｉｎ；
Ｏｐ ｉ ｉｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｕｒ ｂａ ｎｋ ｇ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｗｅ ｅ ｕｐ ｒ ｓ ｄ ｎ Ⅳ【 ｔｍ ｚ ｄ ｓｇ ｆ ｒ Ｆｏ － ｒ Ｌｉ ａ ｅ Ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｆＰｏ ｒ ｄ Ｓ ｐｏ ｔＢａ ｅ ｏ ＡＴＬＡＢ
ＷＡＮＧ Ｊａ — ｕ ｉｎ ｇ ｏ
量。液压 支架 四连杆机构优化设计 系统代替 了人工设计 ，大大缩短 了设计周期杆机构 ；优化设计 ［ 中图分类 号］Ｔ ３ ５４ Ｄ５ ．１ ［ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号］ １０ －２５ （０ ０ ２０７ －３ ０ ６６ ２ ２ １ ）０ － ００ ０
运用MATLAB解决四杆机构问题
MATLAB 解题1.设有如图所示四杆机构，其中→R 4为机架（常矢），→R1为主动杆，→R3为从动杆，→R 2为连杆。
设在某一工作位置时各杆的角速度和角加速度分别取如下值：ω1=20 rad/s, ε1= 0；ω2=8.5 rad/s, ε2=－10 rad /s 2；ω3=13 rad/s, ε3=－160rad /s 2.试根据上述要求确定该机构尺寸比。
根据图（2），回路闭合方程可写为：→R 1 +→R 2 +→R 3＝－→R 4 回路闭合方程对时间求导一次，利用（6）式，可得： 图2 ω1→R 1 +ω2→R 2 +ω3→R 3 ＝ 0回路闭合方程对时间求导两次，利用（7）式，可得c 1→R 1 + c 2 →R 2 + c 3→R 3 ＝ 0其中 c 1=ε1+j ω12 ， c 2=ε2+j ω22， c 3=ε3+j ω32解关于→R 1 ，→R 2 和→R 3的线性方程组：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡→→→001111321321321R R R c c c ωωω→R 4 （13） 可得 →R 1=DDx →R 4， →R 2=DDy →R 4 ， →R 3=DDz →R 4注意到上述解中含有相同的分母D,它是一个复数，不妨记为D ＝k<j α|，被它除的效果是把各杆的长度都缩小k 倍，同时方向都顺时针旋转α角，相当于机构不动，坐标轴逆时针旋转α角。
设计机构时，重要的是机构的形状与尺寸比例。
基于这种考虑，可设→R 4 / D ＝1，则有→R 1=D x =32320111c c ωω-=1230－j497.3 ； →R 2= D y =311030111c c ωω-＝－3200－j1820 ； →R 3= D z =001112121c c ωω-＝200+j1955 . 于是：→R 4 = －(→R 1 +→R 2+→R 3) = 1770+j362.3在坐标系上作出上述各杆矢量图，根据各杆矢量图作出机构的闭合矢量图，再根据实际需要选定某一杆长度，其它各杆长度按图比例相似放大。
基于液压支架四连杆机构参数特点分析与研究
基于液压支架四连杆机构参数特点分析与研究摘要：本文主要针对液压支架四连杆机构的功能及影响四连杆性能的设计因素进行探索。
其中重点介绍了液压支架四连杆机构的构成及特点，并从影响四连杆参数设计的九个方面进行了详细论述。
关键词：液压支架；四连杆机构；梁端距；掩护梁背角；双扭线中图分类号：TD355 文献标识码：A1 液压支架四连杆机构的构成与功能1.1 液压支架四连杆机构的构成液压支架四连杆机构的构成从表面上看只有前连杆和后连杆，实际上掩护梁和底座是组成四连杆机构的另外一个连杆，掩护梁和底座除了构成四连杆机构以外，还承担着掩护功能、推移功能、抬底功能等其它的功能。
前后连杆也具有挡矸、管环、阀架等功能。
因此，四连杆设计首先是运动机构设计，还包括各部件的其它功能设计。
液压支架四连杆机构有正负之分，正四连杆机构被广泛采用，反四连杆多用于放顶煤过渡支架。
在反四连杆机构中由于处于掩护梁位置的部件已不再承担掩护功能，通常被改称为斜梁。
1.2 液压支架四连杆机构的功能液压支架四连杆机构有三个功能：一是纵向与横向的稳定功能，即承接外部施加到支架上的横向、纵向的水平力，使支架顶梁不会出现大幅度的水平扭转和横向纵向翻转，使支架立柱免受水平力。
要实现这一功能，设计中应确保组成四连杆机构的各个零部件具有足够的强度，要进行机构受力分析和零部件强度校核计算。
二是将顶梁所受到来自顶板的外载通过四连杆机构传递到底座上。
这一功能我认为是四连杆机构负面效应。
三是让支架顶梁在升降过程中，顶掩铰接点的运动轨迹近似为一条垂线。
实质是让支架在升降过程中，顶梁或前梁的前端至采煤工作面煤壁的距离基本保持不变，使得因空顶距变化量带来的支架顶梁前端的支护效果变化量最小。
液压支架四连杆机构中顶掩铰接点的运动轨迹一般呈“双扭线”状，水平运动范围被称为“摆幅”。
MT/T556-1996《液压支架设计规范》有具体的规定：“具有四连杆机构的支架梁端水平位移量在支架使用高度范围内应不大于80mm。
基于MATLAB的液压支架四连杆机构的力学分析
参考文献 1. 黄 滨, 王 秦辉. 优 化课程 结构 的探 索与实 践[ J] . 教 书育 人, 2002
155
三、结语 总之, 对于 变电站 的自 动化 系统, 要 充分 掌握 接地 干扰 的途径、原理、以及可能会受干扰 的设备, 并针 对他们 采取有 效地预防措施。通过 这些 有效 的措 施保 证变 电站 的自 动化 系统的安全、高效的运行 。变电 站的自 动化系 统是一 个复杂 的系统, 在实际的运行当 中, 要结 合实际 情况, 不断地 进行改 造、完善, 以确保变电站能够安全的生产。
154
标函数对支架四连杆机构进行优化设计。 一、输入液压支架基本参数 在进行液压支架四连杆机构优 化设计时 , 首 先要根 据四
连杆液压支架尺寸 结构 确立 科学 合理 的数 学模 型。参照 简 图根据实际工况的 条件和 四连 杆的几 何运 动轨 迹把 合理 的 参数输入到图 1 中, 如 图 1 所示。 也 可以 用 导入 按 钮在 . txt 格式的文件中直接 导入数 值, 最后 运算合 理的 数值可 通 过导出按钮直接导出到 . txt 格式的文件中保存。
基于MatlabSimulink的液压支架四连杆机构动力学分析
ｋｇ / ｍ３ ꎮ 假设铰接点 Ｃ 在液压支架升降过程中匀速
运动ꎬ利用 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模型对四连杆机构动力学进行
数值仿真ꎮ
图 ５ 和图 ６ 分别给出了液压支架四连杆机构运
动过程中 各 铰 接 点 在 ｘ 和 ｙ 方 向 上 的 约 束 反 力
曲线ꎮ
连杆与机架的铰接点 Ｅ 的约束反力最大ꎬ表明 Ｅ 点
１６５４５ / ｊ. ｃｎｋｉ. ｃｍｅｔ. ２０２１. ０１. ０１６
基于 Ｍａｔｌａｂ / Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的液压支架四连杆
机构动力学分析
张宝龙
( 平顶山天安煤业股份有限公司ꎬ 河南 平顶山 ４６７０００)
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摘 要: 在连杆质心运动分析的基础上ꎬ基于牛顿￣欧拉法推导了液压支架四连杆机构各构件的
第 ４２ 卷 第 １ 期
２０２１ 年 ２ 月
煤
矿
机
Ｖｏｌ. ４２ Ｎｏ. １
Ｆｅｂ. ２０２１
电
Ｃｏｌｌｉｅｒｙ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
张宝龙. 基于 Ｍａｔｌａｂ / Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的液压支架四连杆机构动力学分析[ Ｊ] . 煤矿机电ꎬ２０２１ꎬ４２(１) :６１￣６３. ｄｏｉ:１０.
２０２１ 年第 １ 期
张宝龙:基于 Ｍａｔｌａｂ / Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的液压支架四连杆机构动力学分析
得各连杆的位置和速度值ꎬ再将这些运动参数输入
６ ３
至动力学模块中进行求解ꎮ
图 ４ 动力学 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真模型
３ 仿真实例
从图中可以看出ꎬ铰接点 Ｃ 所受到的约束反力
ｏｆ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｊｏｉｎｔ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｆｏｕｒ￣ｂａｒ ｌｉｎｋａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｃａｎ ｂｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ
用matlab分析四杆机构
首先创建函数 FoutBarPosition ，函数 fsolve 通过他确定 。
function t=fourbarposition(th,th2,L2,L3,L4,L1) t=[L2*cos(th2)+L3*cos(th(1))-L4*cos(th(2))- L1; …L2*sin(th2)+L3*sin(th(1))-L4*sin(th(2))];主程序如下：% 曲柄输入角度从 0 至 360 度，步长为 pi/6 th34=zeros(length(th2),2); %建立一个 N 行2列的零矩阵，第一列存放options=optimset('display','off'); %0 _3 ,第二列存放 0 _3figure(1)'k--A',x,y,'ko',xx,yy,'ks') title （' 连杆 3 的几个位置点 '） xlabel(' 水平方向 ') ylabel(' 垂直方向 ') axis equal %XY 坐标均衡 % 重新细分曲柄输入角度 0 _2，步长为 5 度th34=zeros(length(th2),2); options=optimset('display','off'); for m=1:length(th2)disp ' * * * 平面四杆机构的运动分析L1=304.8;L2=101.6;L3=254.0;L4=177.8;% 给定已知量，各杆长 L1,L2,L3,L4th2=[0:1/6:2]*pi;for m=1:length(th2) %建立for 循环，求解 0 _3 0 _4th34(m,:)=fsolve('fourbarposition',[1 1],…%调用fsove 函数求解关于 0 _3 0 _4options,th2(m),L2,L3,L4,L1); % 的非线性超越方程，结果保存在 th34 中end y=L2*sin(th2)+L3*sin(th34(:,1)'); % 连杆 3 的 D 端点 Y 坐标值 x=L2*cos(th2)+L3*cos(th34(:,1)'); % 连杆 3 的 D 端点 X 坐标值xx=[L2*cos(th2)]; % 连杆 3 的 C 端点 X 坐标值 yy=[L2*sin(th2)];% 连杆 3 的 C 端点 Y 坐标值plot([x;xx],[y;yy],'k',[0 L1],[0 0],%绘制连杆3的几个位置点th2=[0:2/72:2]*pi;th34(m,:)=fsolve('fourbarposition',[1 1], options,th2(m),L2,L3,L4,L1); endfigure(2) plot(th2*180/pi,th34(:,1)*180/pi,th2*180/pi,th34(:,2)*180/pi)% 绘制摇杆 4 的角位移关于曲柄 2 的角位移图axis([0 360 0 170]) % 确定 XY 边界值 grid % 图形加网格xlabel(' 主动件转角 \theta_2( 度 )') ylabel(' 从动件角位移 (度 )') title(' 角位移线图 ') text(120,120,' 摇杆 4 角位移 ') text(150,40,' 连杆 3 角位移 ') w2=250; % 设定曲柄角速度 for i=1:length(th2)A=[- L3*sin(th34(i,1)) L4*sin(th34(i,2)); L3*cos(th34(i,1)) -L4*cos(th34(i,2))]; B=[w2*L2*sin(th2(i)); -w2*L2*cos(th2(i))]; w=inv(A)*B; w3(i)=w(1); w4(i)=w(2); end figure(3)plot(th2*180/pi,w3,th2*180/pi,w4);% 绘制角速度线图axis([0 360 -175 200]) text(50,160,' 摇杆 4 角速度 (\omega_4)') text(220,130,' 连杆 3 角速度 (\omega_3)')plot(th2*180/pi,th34(:,1),th2*180/pi,th34(:,2)) 图%绘制连杆 3的角位移关于曲柄 2 的角位移grid xlabel(' 主动件转角 \theta_2( 度 )') ylabelC 从动件角速度(rad'cdot s^-l})') title （' 角速度线图 '） for i=1:length(th2)C=[-L3*sin(th34(i,1)) L4*sin(th34(i,2)); L3*cos(th34(i,1)) -L4*cos(th34(i,2))];D=[w2A2*L2*cos(th2(i))+w3(i)A2*L3*cos(th34(i,1))-w4(i)A2*L4*cos(th34(i,2));... w2A2*L2*si n( th2(i))+w3(i)^2*L3*s in (th34(i,1))-w4(i)A2*L4*si n( th34(i,2))]; a=inv(C)*D; a3(i)=a(1); a4(i)=a(2); endfigure(4) plot(th2*180/pi,a3,th2*180/pi,a4);axis([0 360 -70000 65000]) text(50,50000,' 摇杆 4 角加速度 (\alpha_4)') text(220,12000,' 连杆 3 角加速度 (\alpha_3)') grid曲柄转角 连杆转角 -摇杆转角 -连杆角速度 -摇杆角速度 -连杆加速度 -摇杆加速度 1.0e+004 *0 0.00440.0097 -0.0125-0.0125-0.54784.8458%绘制角加速度线图 xlabel （' 从动件角加速度 ')ylabel （' 从动件角加速度 (rad\cdot s^{-2})') title （' 角加速度线图 '）disp ' 曲柄转角连杆转角 -摇杆转角 -连杆角速度 -摇杆角速度 -连杆加速度 -摇杆加速度 ' ydcs=[th2'*180/pi,th34(:,1)*180/pi,th34(:,2)*180/pi,w3',w4',a3',a4']; disp(ydcs) >>* * * 平面四杆机构的运动分析0.0005 0.0042 0.0094 -0.0126 -0.0107 0.2300 5.5630 0.0010 0.0039 0.0092 -0.0124 -0.0086 0.8946 6.0520 0.0015 0.0037 0.0091 -0.0119 -0.0065 1.4143 6.2982 0.0020 0.0034 0.0090 -0.0114 -0.0043 1.7801 6.3174 0.0025 0.0032 0.0089 -0.0107 -0.0021 2.0027 6.1467 0.0030 0.0030 0.0089 -0.0100 0.0000 2.1046 5.8339 0.0035 0.0028 0.0089 -0.0093 0.0020 2.1134 5.4272 0.0040 0.0026 0.0090 -0.0085 0.0038 2.0566 4.9687 0.0045 0.0025 0.0091 -0.0078 0.0054 1.9578 4.4918 0.0050 0.0023 0.0092 -0.0072 0.0069 1.8356 4.0198 0.0055 0.0022 0.0093 -0.0065 0.0082 1.7040 3.5680 0.0060 0.0021 0.0095 -0.0060 0.0094 1.5725 3.1450 0.0065 0.0019 0.0097 -0.0055 0.0104 1.4474 2.7545 0.0070 0.0018 0.0099 -0.0050 0.0113 1.3328 2.3968 0.0075 0.0017 0.0102 -0.0045 0.0121 1.2307 2.0702 0.0080 0.0017 0.0104 -0.0041 0.0128 1.1425 1.7716 0.0085 0.0016 0.0107 -0.0037 0.0134 1.0687 1.4971 0.0090 0.0015 0.0110 -0.0034 0.0138 1.0095 1.2426 0.0095 0.0014 0.0112 -0.0030 0.0142 0.9653 1.0035 0.0100 0.0014 0.0115 -0.0027 0.0145 0.9364 0.7752 0.0105 0.0013 0.0118 -0.0024 0.0148 0.9232 0.5530 0.0110 0.0013 0.0121 -0.0020 0.0149 0.9269 0.3319 0.0115 0.0013 0.0124 -0.0017 0.0150 0.9485 0.1069 0.0120 0.0012 0.0127 -0.0014 0.0150 0.9899 -0.1276 0.0125 0.0012 0.0130 -0.0010 0.0149 1.0530 -0.3773 0.0130 0.0012 0.0133 -0.0006 0.0147 1.1404 -0.6481 0.0135 0.0012 0.0136 -0.0002 0.0145 1.2544 -0.9455 0.0140 0.0012 0.0139 0.0002 0.0141 1.3967 -1.2743 0.0145 0.0012 0.0142 0.0008 0.0136 1.5677 -1.63680.0150 0.0012 0.0144 0.0013 0.0129 1.7648 -2.0314 0.0155 0.0012 0.0147 0.0020 0.0121 1.9807 -2.4495 0.0160 0.0013 0.0149 0.0027 0.0112 2.2018 -2.8735 0.0165 0.0013 0.0151 0.0035 0.0101 2.4071 -3.2754 0.0170 0.0014 0.0153 0.0044 0.0089 2.5697 -3.6186 0.0175 0.0015 0.0155 0.0053 0.0076 2.6616 -3.8650 0.0180 0.0016 0.0156 0.0063 0.0063 2.6609 -3.9849 0.0185 0.0018 0.0157 0.0072 0.0049 2.5591 -3.9674 0.0190 0.0019 0.0158 0.0080 0.0035 2.3638 -3.8244 0.0195 0.0021 0.0159 0.0088 0.0022 2.0959 -3.5866 0.0200 0.0023 0.0159 0.0095 0.0010 1.7823 -3.2931 0.0205 0.0025 0.0159 0.0100 -0.0001 1.4487 -2.9815 0.0210 0.0027 0.0159 0.0105 -0.0011 1.1152 -2.6809 0.0215 0.0029 0.0159 0.0108 -0.0020 0.7942 -2.4103 0.0220 0.0031 0.0158 0.0111 -0.0028 0.4916 -2.1794 0.0225 0.0033 0.0158 0.0112 -0.0035 0.2086 -1.9913 0.0230 0.0036 0.0157 0.0112 -0.0042 -0.0565 -1.8450 0.0235 0.0038 0.0156 0.0111 -0.0048 -0.3071 -1.7375 0.0240 0.0040 0.0155 0.0110 -0.0054 -0.5475 -1.6650 0.0245 0.0042 0.0154 0.0108 -0.0060 -0.7817 -1.6233 0.0250 0.0044 0.0153 0.0104 -0.0065 -1.0139 -1.6089 0.0255 0.0046 0.0151 0.0100 -0.0071 -1.2479 -1.6181 0.0260 0.0048 0.0150 0.0096 -0.0077 -1.4868 -1.6480 0.0265 0.0050 0.0148 0.0090 -0.0082 -1.7336 -1.6955 0.0270 0.0052 0.0146 0.0084 -0.0088 -1.9905 -1.7574 0.0275 0.0054 0.0145 0.0076 -0.0095 -2.2588 -1.8304 0.0280 0.0055 0.0143 0.0068 -0.0101 -2.5391 -1.9100 0.0285 0.0056 0.0141 0.0058 -0.0108 -2.8305 -1.9910 0.0290 0.0057 0.0138 0.0048 -0.0115 -3.1300 -2.06600.0295 0.0058 0.0136 0.0037-0.0122 -3.4326 -2.1255 0.0300 0.0059 0.0133 0.0024 -0.0130 -3.7297 -2.1572 0.0305 0.0059 0.0131 0.0011 -0.0137 -4.0091 -2.1451 0.0310 0.0059 0.0128 -0.0004 -0.0145 -4.2538 -2.0696 0.0315 0.0059 0.0125 -0.0019 -0.0152 -4.4419 -1.9079 0.0320 0.0058 0.0122 -0.0035 -0.0158 -4.5473 -1.6352 0.0325 0.0058 0.0119 -0.0051 -0.0163 -4.5411 -1.2273 0.0330 0.0056 0.0115 -0.0066 -0.0166 -4.3954 -0.6661 0.0335 0.0055 0.0112 -0.0081 -0.0167 -4.0889 0.0551 0.0340 0.0053 0.0109 -0.0095 -0.0166 -3.6129 0.9243 0.0345 0.0051 0.0105 -0.0106 -0.0161 -2.9781 1.9058 0.0350 0.0049 0.0102 -0.0115 -0.0152 -2.2178 2.9395 0.0355 0.0047 0.0099 -0.0122 -0.0140 -1.3857 3.9473 0.03600.00440.0097-0.0125-0.0125-0.54784.8458图形输出图2连杆3的几个位置点-liOO•50 0 50 WQ 150200 苫 030a水平方向连秆了的几牛位,e 点从动件鶴速屋. 0)- hg § S O g §— 2g 8从动件fte移〔度)M Ilf■、III--疋■=r fcTi - ■-rl-Tr-r u TT ■ r r ■ T h T\ ［搖杆個加速度圍V :・MlL50 100 ISO 200 250 m 350乩动斧S 加逋度图5角加速度线图11 I II…….丄J江谨杆埔加逮政幻Jj\IMl。
第三章 四连杆之MATLAB程式讲解
第三章四連桿之MATLAB程式第三章中之四連桿分析可以參考相關資料。
本節則針對四連桿之動作程式加以說明。
目前所設計之程式有f4bar.m、drawlinks.m、fb_angle_limits.m、drawlimits.m 等四個程式，茲分別說明如下：圖一、四連桿之關係位置及各桿名稱一、f4bar函數：f4bar函數之呼叫格式如下：function [values,form] = f4bar(r,theta1,theta2,td2,tdd2,sigma,driver)輸入變數：.r(1:4) = 各桿之長度，r(1)為固定桿，其餘分別為曲桿、結合桿及被動桿。
.theta1 = 第一桿之水平角，或為四連桿之架構角，以角度表示。
.theta2 = 驅動桿之水平夾角，以角度表示。
一般為曲桿角，但若為結合桿驅動，則為結合桿之水平夾角。
.td2 = 驅動桿(第二桿或第三桿)之角速度(rad/sec)。
.tdd2 = 驅動桿(第二桿或第三桿)之角加速度(rad/sec^2)。
.sigma = +1 or -1. 組合模式，負值表示閉合型，正值為分支型，但有時需視實際情況而定。
.driver = 0 (驅動桿為第二桿); 1 (驅動桿為第三桿)輸出變數：.form = 組合狀態，0 ：表示無法組合；1：可以正確組合.values = 輸出矩陣，其大小為 4 X 7，各行之資料分配如下：其中第一行之連桿位置向量，屬於單桿的位置向量。
第二行為各桿之水平夾角，第三及第四行為各桿之角度速度及角加速度。
第五至七行則為P點與Q點之速度與加速度量，第五行為向量，第六行為絕對量，第七行為夾角。
值得一提的是第一行、三行、四行及五行之向量表示法屬於複數之型式。
故若要得到其絕對值僅需在MATLAB指令檔中，以abs()這一個函數指令即可求得，而以函數angle()則可求得其夾角，雖然第二行與第七行之輸出亦有相對應之夾角。
例一：為第二桿為驅動桿[val,form]=f4bar([3 2 4 2],0,60,10,0,-1,0)val = Columns 1 through 33 0 01 + 1.7321i 60 103.8682 - 1.0182i -14.7465.40781.8682 + 0.71389i 20.913 16.549 Columns 4 through 60 1 + 1.7321i 20 1.8682 + 0.71389i 2-127.58 173.21 - 100i 200-236.27 364.19 - 953.09i 1020.3 Column 76020.913-30-69.087form = 1 (表示可以組合)本例中，有框線者表示其為輸入值。
088-基于MATLAB的液压支架四连杆机构优化设计
基于M A T L A B 的液压支架四连杆机构优化设计王建国(天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013)[摘 要] 通过对液压支架设计变量分析,采用M A T L A B 软件开发了一套液压支架四连杆机构优化设计系统。
通过人机交互界面把支架设计变量输入到该系统,实现了对四连杆机构结构尺寸和铰接点坐标的优化设计;优化设计的四连杆机构满足双扭线轨迹曲线偏摆量,并可以降低支架连杆的重量。
液压支架四连杆机构优化设计系统代替了人工设计,大大缩短了设计周期,提高了设计精度。
[关键词] 液压支架;四连杆机构;优化设计[中图分类号]T D 355.41 [文献标识码]A [文章编号]1006-6225(2010)02-0070-03O p t i m i z e d D e s i g nf o r F o u r -b a r L i n k a g e S t r u c t u r e o f P o w e r e dS u p p o r t B a s e do n MA T L A BW A N GJ i a n -g u o(C o a l M i n i n g ＆D e s i g n i n gD e p a r t m e n t ,T i a n d i S c i e n c e ＆T e c h n o l o g y C o .,L t d ,B e i j i n g 100013,C h i n a )A b s t r a c t :B y a n a l y z i n g d e s i g np a r a m e t e r s o f p o w e r e ds u p p o r t ,t h i s p a p e r a p p l i e dM A T L A Bs o f t w a r et o d e v e l o p i n g as e t o f o p t i m i z e d d e s i g ns y s t e mo f f o u r -b a r l i n k a g e s t r u c t u r e o f p o w e r e ds u p p o r t .I n p u t t i n g d e s i g n p a r a m e t e r s i n t o t h i s s y s t e mw i t h h u m a n -m a c h i n e i n t e r -a c t i v e i n t e r f a c e ,i t r e a l i z e do p t i m i z e dd e s i g nf o r s t r u c t u r es i z eo f f o u r -b a r l i n k a g e s t r u c t u r e a n dc o o r d i n a t e o f l i n k a g e p o i n t .F o u r -b a r l i n k a g e s t r u c t u r e f r o mo p t i m i z e dd e s i g n m e t t h e n e e do f s w i n g o f t w i s t e d -p a i r o r b i t c u r v e a n dm i g h t d e c r e a s e w e i g h t o f c o n n e c t i o nr o d .T h i s o p t i m i z e d d e s i g ns y s t e ms u b s t i t u t e d a r t i f i c i a l d e s i g n a n dl a r g e l y s h o r t e n e dd e s i g np e r i o da n d i m p r o v e dd e s i g n p r e c i s i o n .K e yw o r d s :p o w e r e d s u p p o r t ;f o u r -b a r l i n k a g e s t r u c t u r e ;o p t i m i z e d d e s i g n ;[收稿日期]2009-10-29[作者简介]王建国(1973-),男,山东济宁人,硕士,工程师,从事液压支架设计工作。
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图 2 数值计算
参考文献 1. 王国法, 史元伟, 陈忠怒. 液压 支架技术[ M ] . 北京: 煤炭工 业出版社, 1999 2. 王春华, 刘文 武. 基于 V B 反 四连 杆液 压 支架 可视 化 实现 [ J] . 煤矿机械, 2006 3. 王国法. 高端液压支架 及先进 制造技 术[ M ] . 北 京: 煤炭工 业出版社, 2010 4. 中华人民共和国煤炭行业标准. M T 312- 2000 液压支架通 用技术条件[ S] , 北京: 煤炭工业出版社, 2010
电位的升高; 设备 的 接地 线要 直 接 连接 于 地网 导 体的 交 叉 处; 避雷针等避雷设备 要采用 2 根以上 的接地 线, 并且要 使 接地网络更加的紧密, 避雷针等 避雷设备 的电阻 要充分 的考 虑自动化系统对接地的要求; 增加变电站的 各个设备的接地 处的网络互连线; 变电站的变压器的高压侧 和低压侧要安装 金属氧化物的避雷设备。
( 上接第 198 页) 积 极性, 达到 有 效 地利 用 课堂 教 学时 间 的 目的。
实施建筑工程测量教学内容整 合的尝试 , 其 根本目 的在 于全面提高课堂教学质量。在教学 过程中, 我们 分析研 究教 学问题, 设计教学教学 方法及 教学过 程, 努 力探索 教学过 程 各要素、各环节相 互联系 和作 用的 最优 化, 教学 效果 得到 明 显提高, 也加强了 学生独 立解 决问 题的 能力, 对 提高 学生 综 合素质起到了很好的作用。
参考文献 1. 黄 滨, 王 秦辉. 优 化课程 结构 的探 索与实 践安全。四是当对二次回路 进行布线 时, 要尽可 能的隔 离, 以减少互感 耦合, 从 而防 止互 感耦 合的 干扰。 要尽 可能 的使控制电缆远离 高压 母线 或电 缆, 减少 平行 布线 的长 度。 同时, 避雷针和 避雷针 的接 地点、电 容式 电压 互感 器等 都是 高频率电流的入地 点, 所以, 在 设计 安装 时要 使控 制电 缆尽 量的离开他们, 减少耦合干扰。
图, 如图 3 所示, 判断图 1 中各个参数的合理性。
图 3 双纽线图 三、弯矩计 算和强度分析
弯矩 随 力的 大小 和 力的 作用 位 置而 变化, 计算 比 较复 杂, 利用 M A T L AB 软件可以把复杂的计算过程编译成 程序, 以据 M T 312 液压支架通用技术条件 中的压架试验规 则, 计 算支架所受力情况。再利用 M A T L A B 的图形界面准确的绘 制出顶梁、掩护 梁、底座的弯矩 图, 其图片 省略。通过 输入截 面板件尺寸可得到截面的惯性矩 和中心 位置, 根据截 面弯矩 值计算截面弯曲 应力 和安全 系数。 为设 计关 键部 位的 截面 提供依据。
三、结语 总之, 对于 变电站 的自 动化 系统, 要 充分 掌握 接地 干扰 的途径、原理、以及可能会受干扰 的设备, 并针 对他们 采取有 效地预防措施。通过 这些 有效 的措 施保 证变 电站 的自 动化 系统的安全、高效的运行 。变电 站的自 动化系 统是一 个复杂 的系统, 在实际的运行当 中, 要结 合实际 情况, 不断地 进行改 造、完善, 以确保变电站能够安全的生产。
二、数值计算
图 1 参数输入
根据绝对值之和最小为目标函 数, 通 过建立 的四连 杆数
学模型, 运用 M AT LA B 语言编程, 进 行数学运算 求解, 最终
得到图 1 中所要的液压支架的各个 参数的的 精确值, 通 过计
算结果数值导出按钮, 输出 到. txt 文件 内保存。 并且可 以编 译液压支架的 受 力动 画演 示, 通 过 液压 支 架的 运 动双 纽 线
基于 MAT LAB 的液压支架四连杆机构的力学分析
贾维维 张少秋 周 俊 郝 玲 杨 鹏 李建光 张洪峰
摘 要 应用 M A T L A B 软件强大的数学运 算功能和良好的数据可视化性能, 直观 的对两柱式 液压支架 四连杆机构 进行力学 分析, 得到液压支架的运动学参数和运动轨迹 图, 根据弯矩计算和强度校核对四连杆机构进行精确 地优化设计。
基于以上原因本文应用 M AT LA B 软件对两柱掩护式液压支 架的四连杆机构进行力学优 化设计分 析。M A T L A B 作为一 种直译式的程序语言, 具有强大的科学 计算能 力和良 好的数 据可视化 性 能, 同 时其 程 序结 构 具 有扩 展 性。应 用 M AT LA B 对液压支架四连杆机 构进 行优化 设计 可大 大缩短 设计 时间, 提高设计 参数建 立支 架四 连杆 机构 数学 模型, 在 满足 支架梁端距变化的约束条件下, 以四连杆机构重量最轻为目
( 三) 隔离措施。一 是在 变电 站内 监控 系统 设备 和自 动 化设备的电源很容 易受到 变电 站内 的交 流电 的影 响, 所以, 安装隔离变压器和 滤波 器是 避免 干扰 的最 有效 的方 法。因 为安装滤波器能够尽可能的简短使 滤波器之 前的电 源进线。 二是为了有效的避免电网的低频正 常状态下 的干扰, 可 以通 过在线式 U PS 给监 控机 供电, 利 用电 力系 统的 专用 逆变 电 源来给自动化系统 供电。三 是变 电站 自动 化系 统是 一个 复 杂的系统, 其各个 子系统 间的 联系 是非 常紧 密的, 为 此必 须 在串口通信的接口 处安装 一个 数字化 光电 隔离 以保 证设 备
( 二) 二 次系统的接地。二次系统的接地一方面是为 了保 证工作人员的安全和变电站内的设 备的安全 而安装 的接地; 另一方面是为了保 证变电 站的 自动化 系统 的正 常运 行避 免 其他干扰而安装的 接地。对 于这 一部 分的 接地 要遵 守以 下 的几点要求; 要尽 可能的 较少 阻抗; 由 于变 电站 是由 多个 电 子器件构成的, 所 以 要将 各个 电 子 器件 的 接地 线 连接 在 一 起, 使它们通过一 点与接 地网 安全 的连 接起 来; 各个 接地 网 点的电位要尽可能的保持一致。
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标函数对支架四连杆机构进行优化设计。 一、输入液压支架基本参数 在进行液压支架四连杆机构优 化设计时 , 首 先要根 据四
连杆液压支架尺寸 结构 确立 科学 合理 的数 学模 型。参照 简 图根据实际工况的 条件和 四连 杆的几 何运 动轨 迹把 合理 的 参数输入到图 1 中, 如 图 1 所示。 也 可以 用 导入 按 钮在 . txt 格式的文件中直接 导入数 值, 最后 运算合 理的 数值可 通 过导出按钮直接导出到 . txt 格式的文件中保存。
关键词 M A T L AB; 液压支架; 四连杆机构; 力学分析 作者单位 贾维维( 1982~ ) , 女, 河北沧 州人, 三一重型装备装有限公司工程师; 研究方向: 机械设计
张少秋, 周俊, 郝玲, 杨鹏, 李建光, 张洪峰; 三一重型装备装有限公司
液压支架的前连 杆、后连 杆、掩护 梁和 底座 铰接 成一 个 四连杆机构, 该机构是液压支 架的核心 结构。四 连杆机 构设 计的优劣, 决定了 液压支 架顶 梁的 运动 轨迹、支 架连 杆和 掩 护梁的受力状况, 以及支 架轮 廓尺 寸的 大小 变化, 这 些都 将 影响到支架的稳定、性 能、重量 和成 本。通 常采 用图 解法 和 解析法来进行液压支架四连杆机构 设计, 但因其 作图和 计算 工作量大、精度差, 在实际工程设计 应用中有 很大的 局限性。
参考文献 1. 陆鸿禧. 接地 方式 对变 电站 自动 化系 统的 影响. [ J] . 电力 自动化设备 2. 高学立. 变电站的接地 方式探讨. [ J] . 黑龙江科技信息 3. 肖燕彩 陈 秀 海. 变 电站 自 动 化 设备 抗 干 扰 问题 的 研 究. [ J] . 华北电力技术 4. 闫效康. 变电 站综 合自 动化 系统 的可 靠性 研究. [ J] . 山西 电力
建筑工程测量是一 门基 础理 论性 和实 践性 都很 强的 学 科。建筑工程测量的 实际工 作由 于测 量对 象的 多样 化而 多
变, 如建筑有多层、高 层 甚至 超高 层建 筑, 有民 用建 筑、工业 建筑和军事建筑, 有砖混 结构、砼 结构和 钢结构 建筑等, 不同 类型的建筑或同一 类型 建筑 的不 同施 工阶 段, 其测 量内 容、 方法、技术和要 求都有较大的差别。而 提高无 机化学 教学质 量的方法也是多样化的, 需要我们不 断的讨 论、探索和实 践, 为培养更多的高素质的现代化建设人才而努力。