基于matlab的GUI设计——机械原理教学演示系统

机械原理教学演示系统——基于matlab的GUI设计xxx指导老师：20年月日目录一、功能简介 (3)二、总界面 (3)三、凸轮模块 (4)四、齿轮模块 (6)五．参考书目 (6)六．附录（部分程序源代码） (7)一、功能简介本系统能实现机械原理教学过程中凸轮模块与齿轮模块的设计与运动仿真，加深对机械原理课程学习的理解。

二、总界面总界面标题设置：set(gcf,'name','机械原理教学演示系统 made by 翟鲁鑫');背景图片设置：ximg=imread('机械原理课本.jpg');imshow(ximg);背景声音播放：Fs=44100;[ywav,Fs]=wavread('夜的钢琴曲 - 六3.wav');sound(ywav,Fs);到各个模块：到凸轮模块clcclose(gcf);clear allGUItulun到齿轮模块clcclose(gcf);clear allGUIchilun关闭系统：clcquestion='真的要退出吗？';title='确认退出？';button=questdlg(question,title,'是','否','是'); switch buttoncase'是'clear allclosecase'否'returnend三、凸轮模块设计要点：1.背景声音设置方法同主界面2.推程角、远休角、回程角之和不能大于360度的判别条件；基圆半径、滚子半径、行程不能为0的判别条件sr0=get(handles.edit2,'string');r0=str2num(sr0);if isequal(r0,0)errordlg('基圆半径不能为0,请重新输入','出错');returnendsrr=get(handles.edit3,'string');rr=str2num(srr);if isequal(rr,0)errordlg('滚子半径不能为0,请重新输入','出错');returnendsh=get(handles.edit4,'string');h=str2num(sh);if isequal(h,0)errordlg('行程不能为0,请重新输入','出错');returnendn3=phi01+phi02+phi03; %推程角、远休止角与回程角的总和if n3>360errordlg('角度之和大于360，请重新输入','出错');end3.仿真程序。

采用for 循环以及m(j)=getframe之前要先使用moviein函数Initialize movie frame memory，否则要提示错误4.仿真之前要先清除绘图时留下的图像，命令如下cla(handles.axes1);5.回主界面之前要先clear all，关闭音乐、清空global定义的全局变量，以防全局变量影响下一程序6.图像保存。

绘制出的图像可以保存供以后查看。

主要命令有uiputfile()、imwrite()[sfilename,sfilepath]=uiputfile({'*.jpg';'*.bmp';'*.tif';'*.*'},...'保存图像文件','unititled.jpg');if ~isequal([sfilename,sfilepath],[0,0])sfilefullname=[sfilepath ,sfilename];h_tulun = getframe(handles.axes1);imwrite(h_tulun.cdata,sfilefullname);elsemsgbox('您按了取消，保存失败','保存失败','error');end四、齿轮模块设计要点：大部分与凸轮模块相同1.画齿轮齿廓时用到的rot90()2.画整个齿形时用到的旋转矩阵法。

五．参考书目1. 杨家军主编《机械原理》华中科技大学出版社2. 曹弋主编《matlab教程及实训》机械工业出版社3. 李滨城、徐超编著《机械原理计算机辅助分析》机械工业出版社六．附录（部分程序源代码）1、GUImain.mfunction GUImain_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) set(gcf,'name','机械原理教学演示系统 made by 翟鲁鑫');ximg=imread('机械原理课本.jpg');axes(handles.axes1);imshow(ximg);Fs=44100;[ywav,Fs]=wavread('夜的钢琴曲 - 六3.wav');sound(ywav,Fs);clear globalfunction totulun_Callback(hObject, eventdata, handles)clcclose(gcf);clear allGUItulunfunction tochilun_Callback(hObject, eventdata, handles)clcclose(gcf);clear allGUIchilunfunction close_Callback(hObject, eventdata, handles)clcquestion='真的要退出吗？';title='确认退出？';button=questdlg(question,title,'是','否','是');switch buttoncase'是'clear allclosecase'否'returnend2、GUItulun.mfunction GUItulun_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) clear allset(gcf,'name','凸轮设计与仿真 made by 翟鲁鑫 Version 1.0');Fs=44100;[ywav,Fs]=wavread('夜的钢琴曲 - 六.wav');sound(ywav,Fs);function huitu_Callback(hObject, eventdata, handles) global r0 %定义全局变量，仿真用global rrglobal hglobal eglobal phi01global phi02global phi03global seglobal xpglobal ypglobal n2global n3global hdglobal duglobal ctcla(handles.axes1) %清除上一次的图形，很有用axes(handles.axes1);sr0=get(handles.edit2,'string');r0=str2num(sr0);if isequal(r0,0)errordlg('基圆半径不能为0,请重新输入','出错');returnendsrr=get(handles.edit3,'string');rr=str2num(srr);if isequal(rr,0)errordlg('滚子半径不能为0,请重新输入','出错');returnendsh=get(handles.edit4,'string');h=str2num(sh);if isequal(h,0)errordlg('行程不能为0,请重新输入','出错');returnendse=get(handles.edit5,'string');e=str2num(se);sphi01=get(handles.edit6,'string');phi01=str2num(sphi01);sphi02=get(handles.edit7,'string');phi02=str2num(sphi02);sphi03=get(handles.edit8,'string');phi03=str2num(sphi03);% sw=get(handles.edit4,'string');% w=str2num(sw);hd=pi/180; %每一角度代表的弧度数du=180/pi; %每一弧度代表的角度数se=sqrt(r0*r0-e*e); %滚子中心B与偏距圆相切点的距离，为以后画凸轮的理论廓线做准备n2=phi01+phi02; %推程角与远休止角之和，以后画图用n3=phi01+phi02+phi03; %推程角、远休止角与回程角的总和if n3>360errordlg('角度之和大于360，请重新输入','出错');end%————凸轮曲线设计————n=360;for i=1:n %凸轮转过的角度为 i%————计算推杆运动规律————if i<=phi01/2 %升程阶段s(i)=2*h*i^2/phi01^2; %升程前阶段等加速，求位移v(i)=4*h*i*hd/(phi01*hd)^2; %升程前阶段等加速，求速度v=v(i);a(i)=4*h*hd^2/(phi01*hd)^2; %升程前阶段等加速，求加速度a=a(i);elseif i>phi01/2&i<=phi01s(i)=h-2*h*(phi01-i)^2/phi01^2; %升程后阶段等减速，求位移v(i)=4*h*hd*(phi01-i)/(phi01*hd)^2; %升程后阶段等减速，求速度v=v(i);a(i)=-4*h*hd^2/(phi01*hd)^2; %升程后阶段等减速，求加速度a=a(i);elseif i>phi01&i<=n2 %远休止阶段s(i)=h;v=0;a=0;elseif i>n2&i<=n3 %回程阶段s(i)=0.5*h*(1+cos(pi*(i-n2)/phi03)); %回程阶段余弦加速度运动，求位移v(i)=-h*pi*hd*sin(pi*(i-n2)/phi03)/(2*phi03*hd); %回程阶段余弦加速度运动，求速度v=v(i);a(i)=-h*pi^2*hd^2*cos(pi*(i-n2)/phi03)/(2*(phi03*hd)^2); %回程阶段余弦加速度运动，求加速度a=a(i);elseif i>n3&i<=n %近休止阶段s(i)=0;v=0;a=0;end%————计算凸轮轨迹曲线————xx(i)=(se+s(i))*sin(i*hd)+e*cos(i*hd); %计算理论轮廓曲线yy(i)=(se+s(i))*cos(i*hd)-e*sin(i*hd);dx(i)=(v-e)*sin(i*hd)+(se+s(i))*cos(i*hd); %计算导数dy(i)=(v-e)*cos(i*hd)-(se+s(i))*sin(i*hd);xp(i)=xx(i)+rr*dy(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2); %计算实际轮廓曲线 yp(i)=yy(i)-rr*dx(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2);end%————输出凸轮轮廓曲线————hold on;grid on;axis equal;axis([-(r0+h) (r0+h+40) -(r0+h+10) (r0+rr+80)]);text(r0+h+3,4,'X');text(3,r0+rr+3,'Y');text(-6,4,'O');xlabel('x/mm');ylabel('y/mm');plot([-(r0+h-40) (r0+h)],[0 0],'k'); %绘制十字交叉线plot([0 0],[-(r0+h) (r0+rr)],'k');plot(xx,yy,'r-'); %绘制凸轮理论轮廓曲线ct=linspace(0,2*pi);plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),'g'); %绘制凸轮基圆plot(e*cos(ct),e*sin(ct),'c-'); %绘制凸轮偏距圆plot(e+rr*cos(ct),se+rr*sin(ct),'k'); %绘制滚子圆plot(e,se,'o'); %绘制滚子圆中心plot([e e],[se se+30],'k'); %绘制推杆plot(xp,yp,'b'); %绘制凸轮实际轮廓曲线function huitu_Callback(hObject, eventdata, handles)global r0 %定义全局变量，仿真用global rrglobal hglobal eglobal phi01global phi02global phi03global seglobal xpglobal ypglobal n2global n3global hdglobal duglobal ctcla(handles.axes1) %清除上一次的图形，很有用axes(handles.axes1);sr0=get(handles.edit2,'string');r0=str2num(sr0);if isequal(r0,0)errordlg('基圆半径不能为0,请重新输入','出错');returnendsrr=get(handles.edit3,'string');rr=str2num(srr);if isequal(rr,0)errordlg('滚子半径不能为0,请重新输入','出错');returnendsh=get(handles.edit4,'string');h=str2num(sh);if isequal(h,0)errordlg('行程不能为0,请重新输入','出错');returnendse=get(handles.edit5,'string');e=str2num(se);sphi01=get(handles.edit6,'string');phi01=str2num(sphi01);sphi02=get(handles.edit7,'string');phi02=str2num(sphi02);sphi03=get(handles.edit8,'string');phi03=str2num(sphi03);% sw=get(handles.edit4,'string');% w=str2num(sw);hd=pi/180; %每一角度代表的弧度数du=180/pi; %每一弧度代表的角度数se=sqrt(r0*r0-e*e); %滚子中心B与偏距圆相切点的距离，为以后画凸轮的理论廓线做准备n2=phi01+phi02; %推程角与远休止角之和，以后画图用n3=phi01+phi02+phi03; %推程角、远休止角与回程角的总和if n3>360errordlg('角度之和大于360，请重新输入','出错');end%————凸轮曲线设计————n=360;for i=1:n %凸轮转过的角度为 i%————计算推杆运动规律————if i<=phi01/2 %升程阶段s(i)=2*h*i^2/phi01^2; %升程前阶段等加速，求位移v(i)=4*h*i*hd/(phi01*hd)^2; %升程前阶段等加速，求速度v=v(i);a(i)=4*h*hd^2/(phi01*hd)^2; %升程前阶段等加速，求加速度a=a(i);elseif i>phi01/2&i<=phi01s(i)=h-2*h*(phi01-i)^2/phi01^2; %升程后阶段等减速，求位移v(i)=4*h*hd*(phi01-i)/(phi01*hd)^2; %升程后阶段等减速，求速度v=v(i);a(i)=-4*h*hd^2/(phi01*hd)^2; %升程后阶段等减速，求加速度a=a(i);elseif i>phi01&i<=n2 %远休止阶段s(i)=h;v=0;a=0;elseif i>n2&i<=n3 %回程阶段s(i)=0.5*h*(1+cos(pi*(i-n2)/phi03)); %回程阶段余弦加速度运动，求位移v(i)=-h*pi*hd*sin(pi*(i-n2)/phi03)/(2*phi03*hd); %回程阶段余弦加速度运动，求速度v=v(i);a(i)=-h*pi^2*hd^2*cos(pi*(i-n2)/phi03)/(2*(phi03*hd)^2); %回程阶段余弦加速度运动，求加速度a=a(i);elseif i>n3&i<=n %近休止阶段s(i)=0;v=0;a=0;end%————计算凸轮轨迹曲线————xx(i)=(se+s(i))*sin(i*hd)+e*cos(i*hd); %计算理论轮廓曲线yy(i)=(se+s(i))*cos(i*hd)-e*sin(i*hd);dx(i)=(v-e)*sin(i*hd)+(se+s(i))*cos(i*hd); %计算导数dy(i)=(v-e)*cos(i*hd)-(se+s(i))*sin(i*hd);xp(i)=xx(i)+rr*dy(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2); %计算实际轮廓曲线 yp(i)=yy(i)-rr*dx(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2);end%————输出凸轮轮廓曲线————hold on;grid on;axis equal;axis([-(r0+h) (r0+h+40) -(r0+h+10) (r0+rr+80)]);text(r0+h+3,4,'X');text(3,r0+rr+3,'Y');text(-6,4,'O');xlabel('x/mm');ylabel('y/mm');plot([-(r0+h-40) (r0+h)],[0 0],'k'); %绘制十字交叉线plot([0 0],[-(r0+h) (r0+rr)],'k');plot(xx,yy,'r-'); %绘制凸轮理论轮廓曲线ct=linspace(0,2*pi);plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),'g'); %绘制凸轮基圆plot(e*cos(ct),e*sin(ct),'c-'); %绘制凸轮偏距圆plot(e+rr*cos(ct),se+rr*sin(ct),'k'); %绘制滚子圆plot(e,se,'o'); %绘制滚子圆中心plot([e e],[se se+30],'k'); %绘制推杆plot(xp,yp,'b'); %绘制凸轮实际轮廓曲线function tomain_Callback(hObject, eventdata, handles)clcclear globalclose(gcf)clear allGUImainfunction tochilun_Callback(hObject, eventdata, handles)clcclear globalclose(gcf)clear allGUIchilunfunction pushbutton6_Callback(hObject, eventdata, handles) [sfilename,sfilepath]=uiputfile({'*.jpg';'*.bmp';'*.tif';'*.*'},... '保存图像文件','unititled.jpg');if ~isequal([sfilename,sfilepath],[0,0])sfilefullname=[sfilepath ,sfilename];h_tulun = getframe(handles.axes1);imwrite(h_tulun.cdata,sfilefullname);elsemsgbox('您按了取消，保存失败','保存失败','error');endfunction pushbutton9_Callback(hObject, eventdata, handles)clear allclose。