基于MATLAB的捣固装置机构运动仿真

合集下载

基于Matlab的挖掘装载机挖掘装置回转过程的仿真研究

r的取值使回转过程
所用时间 t值有所不同 ,对时间的影响比较小。
图 4 回转半径 r与时间 t的关系曲线
·44·
表 1 该液压缸主要参数
型号
缸径 (mm ) 杆径 (mm )
D (mm )
XV (mm )
ZL (mm ) 工作压力 (MPa) 最大行程 (mm ) 最大静回转阻力矩 M j (N ·m ) 油缸起始驱动力 P起 (MPa) 油缸内径 A1 (mm2 ) 活塞杆直径 A2 (mm2 )
、h
和
r的值不变且等于样机给
定值时
,角
β 0
的不同取值对
ε m
ax的值有明显影响
:
当
β 0
取
45°～90°之间的值时 ,εmax的值相对较大 ,且受
β 0
影响较大
;而
β 0
取
0°～45°和
60°～90°之间的值
时
,εm ax的值相对小
,且几乎不受
β 0
影响
。从图
4可
看出
r对
t影响较大
,而
β 0
、h
和
HSGK01 - 90 /45 E
90 45 114 < 230 307 101. 79 (推力 ) 、76. 347 (拉力 ) 2000 1. 4 ×103 17. 5 6. 36 ×103 4. 77 ×103
(3) 由于 2个回转油缸安装在蛙式支腿上 ,能绕铰接点左右摆动。可看出两油缸安装轴的中心距离 X 受蛙式支腿结构的限制 ,而且要使机构在回转过程中即使发生摆动两油缸也不干涉。这种约束反映在数学表达式上为 : X +D < 550。

MATLAB机构动态仿真

双击 Matlab Fuction 模块图标，改变函数名为 compvel。双击 Mux 块、DeMux 模块改变输入或输出信号路数。不同端口之间的连线实现方法：在第一个端口处按下左键不松，移动鼠标到第二个端口处松开。
将适当的信号联网到 Mux 模块。注意：不同信号根据 compvel 函数输入参数次序连接到 Mux 模块的相应端口。
5000 4000 3000 2000 Piston Speed (mm/s) 1000 0 -1000 -2000 -3000 -4000 -5000
0
0.01
0.02
0.03 0.04 Time (sec)
0.05
0.06
0.07
三通过运动学仿真求解加速度对曲柄连杆机构的闭环矢量方程求二阶导数，可得到机构的加速度特性：
2 2 sin 2 r22 3 sin 3 r332 cos 3 r2 cos 2 r3 r 1 2 2 cos 2 r22 3 cos 3 r332 sin 3 0 r2 sin 2 r3
(4)
130
120
Piston Displacement (in)
110
100
90
80
70
0
0.01
0.02
0.03 0.04 Time (sec)
0.05
0.06
0.07
类似地，连杆的速度变化规律可由下述命令画出： plot(tout,yout(:,2)); xlabel('Time (sec)'); ylabel('Connecting Rod Speed (rad/s) '); grid on;

基于matlab的机械结构仿真程序

基于matlab的机械结构仿真程序基于Matlab的机械结构仿真程序是一种用于模拟和分析机械系统动态行为的工具。

通过使用Matlab编程语言和Simulink仿真环境，我们可以构建出具有各种结构和运动特性的机械系统，并对其进行仿真和优化。

以下是一个基于Matlab的机械结构仿真程序的探讨：1. 简介在介绍这个仿真程序之前，我们首先明确一下机械结构仿真的定义和意义。

机械结构仿真是指通过建立数学模型和运用仿真技术，对机械系统进行虚拟化，以便通过模拟和分析机械系统的行为，获得系统的性能指标和设计优化。

2. Matlab的仿真环境Matlab是一种强大的科学计算软件，具有丰富的工具箱和编程语言。

Simulink是Matlab的一个附属工具，用于建立、模拟和分析动态系统。

Simulink提供了一个直观的图形化界面，使得机械结构仿真程序的搭建更加便捷。

3. 机械结构建模在进行机械结构仿真前，我们需要首先建立机械系统的数学模型。

这包括建立机械结构的几何模型、物理模型和动力学模型。

通过使用Matlab的数学工具箱，可以方便地表示机械结构的运动学和动力学方程，从而实现仿真程序的搭建。

4. 动力学仿真一旦机械结构的数学模型建立完毕，我们可以使用Matlab的仿真工具对机械系统的动态行为进行仿真。

仿真可以模拟机械结构在不同工况下的运动和响应，例如负载变化、初始条件变化等。

通过对仿真数据的分析，我们可以获得机械系统的性能指标，如速度、加速度、力矩等。

5. 仿真结果分析仿真结果的分析是机械结构仿真程序中非常重要的一环。

通过使用Matlab的数据处理和可视化工具，我们可以对仿真结果进行综合分析。

通过绘制机械系统的运动轨迹图、动力学响应曲线和频谱图，我们可以更直观地理解系统的行为特性，并进一步对机械结构进行优化。

6. 优化设计基于仿真结果的分析，我们可以对机械结构的设计进行优化。

通过改变机械结构的几何参数、材料选择和工艺参数等，可以改善系统的性能和可靠性。

基于MATLAB的装载机工作装置运动过程动态仿真

·56 ·
黑龙江工程学院学报 (自然科学版) 第 20 卷
图 3 给出了利用上述程序在 MATLAB 平台上实现的装载机工作装置工作过程动态仿真的实现界面。
图 3 装载机工作装置工作过程动态仿真的实现界面
4 结论
如果需要对很多型号或一个系列的装载机进行分析、设计 ,可以事先将这些不同型号装载机的工作装置的主要结构尺寸按特定的格式建立一个数据库。然后再根据其具体型号从数据库中调用参数 , 按照上述方法进行工作过程动态仿真。
立如图 1 所示的平面直角坐标系 XO Y ,使用相对坐
标系的向径法推导出各铰接点坐标的计算公式如表
2 所示 ,式 (1) ～式 ( 7) 给出了计算这些坐标所需中
间变量的计算公式。
图 1 反转六杆机构装载机工作装置分析模型
表 2 工作装置各铰接点的坐标计算公式
铰点
X 坐标
六杆机构 Y 坐标
Y D = Y G - R 5cos( U G + U G2) Y E = Y D + R 6sinβ
F X F = R 8sin ( U G1)
Y F = Y G - R 8cos ( U G1)
C X C = X D - R 4cos <
Y C = Y D - R 4sin <
A X A = L sin ( U G)
装载机是一种用途较广的铲运、施工机械。广泛应用于建筑、公路、铁路、水电、港口、矿山、林业、国防等工程中 ,对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本都发挥着重要的作用。近年来 ,无论国内还是国外 ,装载机的品种和质量都得到了迅猛的发展 ,已成为工程机械的主导产品之一。开展装载机工作装置的研究 ,推广现代设计理论与方法 ,提高我国装载机的设计水平与产品质量 ,具有十分重要的理论意义与现实意义。

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ADAMS和MATLAB的挖掘机工作装置动力学仿真

基于ADAMS和MATLAB的挖掘机工作装置动力学仿真韩鹏太原重工股份有限公司技术中心摘要：根据我公司某机械式挖掘机的结构及运动特性，采用多体动力学仿真的方法，联合ADAMS与MA TLAB建立该挖掘机工作装置的虚拟样机，对其进行动力学仿真分析，得到挖掘过程中铲斗内物料重力，挖掘阻力以及提升、推压方向的位移、速度、作用力等关键参数的变化曲线。

结果表明，虚拟样机参数选择准确，仿真结果合理，可以快速地预测工作装置的性能，为工作装置的性能设计提供合理依据。

关键词：机械式挖掘机；工作装置；动力学仿真Dynamic simulation of working device of excavator based onADAMS and MATLABHan PengTechnical Center, Taiyuan Heavy Group Co., Ltd., Taiyuan 030024, Shanxi, China Abstract: According to the configuration and characteristics of a mechanical excavator, the virtual prototype of the working device was established with ADAMS and MATLAB based multi-body dynamics method. The dynamic simulation and analysis were conducted, and the variation curves of the gravity of material in bucket, the excavating resistance, the pushing force and the elevating force etc. during excavating process were obtained. The results showed that the selection of virtual prototype parameter was accurate, and the simulation results were reasonable. The simulation method can predict the performance of the working device quickly, and provide reasonable basis for the performance design of the working device.Key Words: mechanical excavator, working device, dynamic simulation大型机械式挖掘机是露天矿山开采的重要装备，直接关系着采矿工作的效率[1]，因此对挖掘机工作装置的性能设计提出了非常高的要求。

基于Matlab的挖掘机工作装置动力学建模与仿真

程：
＝＋＋ ∑
’
（，，２４３）
）＋
（）７
（）８
Ｍ（＋（） ‰ Ｆ｛ｌＧ／）＝ “ ｜ｘ１￣ｉｘｏＩ－
（＝，。）２３４
式中：为杆件ｉ１Ｆ－对杆件ｉ约束力，，的表示杆件【ｉ＋１对杆件ｉ约束力；，为杆件（１对杆件ｉ的约束）的ｉ）－上力矩，为杆件（１对杆件ｉ的约束力矩，）＋上为
ＰｌＸ（尸Ｆ广Ｐｌｘ — ｒＫ广ｍ＋ｏ２ｌＸ０＋ｏＪ（【２－－
偶、与
的作用力，与为斗杆油缸作用在动臂和斗杆上的作
用力，为铲斗油缸对斗杆的作用力，为摇臂对斗杆凡的作用力，为连杆对铲斗的作用力，、构成为凡凡、
、
（一一ｍ
Ｐ＋ＩＰｌ尸２Ｆ（）尸Ｉｌｘ（ｂ × １ｘ＋＋Ｆ０）
的正向为逆时针方向，与：为一对作用反力为一对作用反力偶；。动臂油缸对动臂为
Ｍ２一３ｌＰｘ — ）Ｐｌ『ＰＩ＝２＋２ｏ（ｍ＋＋ｏｘＢｏｘｌ
式中：为杆件ｉ的惯性力，为杆件ｉ性力矩，杆惯ｍ为件ｉ量，为杆件ｉ质Ｊｒｆ的转动惯量，、、ａ由式（）（）１、２、（）算得出。４计根据受力分析图，列出任一杆件的力和力矩平衡方
１３６ｇ・Ｉ，＝２ｋＩ，＝５ｋ ‘ Ｉ，＝５６ｇ５６ｋＩ，１８６ｇ・Ｉ，４２２ｇＩｍ２１６ｋ，ＴＴＴ

基于Matlab的挖掘机工作装置动力学建模与仿真

Ｙ１Ｚ１Ｏ１Ｘ１ＦＩＹ２Ｏ２Ｘ２Ｚ２ＪＢＡＥ１５２３４Ｚ４ＮＸ４Ｙ４Ｏ４Ｚ３Ｙ３Ｏ３Ｘ３ＫＬＤＰ!３!２图１挖掘机工作装置机构简图和运动坐标系１．回转平台２．动臂３．斗杆４．铲斗５．行走装置!４Ｃ→→基金项目：福建省自然科学基金资助项目（２００６Ｊ００２４）""""""""""""""""挖掘机的挖掘作业主要由其工作装置来完成，工作装置的受力十分复杂，其动力学模型是挖掘机结构设计与分析、液压系统与控制系统设计的基础［１，２］。

目前对挖掘机的动力学模型研究主要基于两种理论：牛顿－欧拉方程，拉格朗日方程。

前者对每个杆件进行运动和受力分析，分别建立牛顿－欧拉动力学方程，然后再综合求解，得到系统的运动微分方程；后者利用功能平衡原理消除对复杂内力的计算，引入广义坐标描述系统位形，运用数学分析手段来建立系统的运动微分方程［３］。

本文探讨基于经典牛顿－欧拉方程建立挖掘机工作装置动力学模型的方法，利用ｍａｔｌａｂ强大符号计算功能，通过编制Ｍ文件实现动力学方程的自动推导，以某中型挖掘机为例进行模型验证。

１建立运动坐标系用牛顿－欧拉法建立动力学方程必须先确定杆件转动角速度、角加速度以及杆件质心速度、质心加速度。

为了描述工作装置的运动，建立如图１所示的运动坐标系，约定所有坐标系的Ｘ轴和Ｙ轴位于工作装置对称面上，Ｚ轴垂直工作装置对称面指向纸外。

图１中，Ａ、Ｃ、Ｄ分别为回转平台与动臂、动臂与斗杆、斗杆与铲斗的铰接点，Ｎ为铲斗斗齿尖位置；Ｅ、Ｂ为动臂油缸两端的铰点，Ｉ、Ｆ为斗杆油缸两端的铰点，Ｊ、Ｋ为铲斗油缸两端的铰点；坐标系Ｏ１Ｘ１Ｙ１Ｚ１固定在回转平台上，原点Ｏ１与Ａ重合，Ｘ轴水平向右，Ｙ轴垂直向上；坐标系Ｏ２Ｘ２Ｙ２Ｚ２与动臂固接，原点Ｏ２与Ｃ重合，Ｘ轴位于Ａ和Ｃ的延长线上，Ｙ轴方向由右手准则确定；斗杆的随动坐标系Ｏ３Ｘ３Ｙ３Ｚ３和铲斗的随动坐标系Ｏ４Ｘ４Ｙ４Ｚ４方位的确定规则与坐标系Ｏ２Ｘ２Ｙ２Ｚ２相同。

基于Matlab的挖掘机工作装置动力学方程

SJ J
3P3U
=U9 *&1&2>
S:"@T表示矩阵的迹’对于 V阶方阵来说&其迹为它
的主对角线上各元素之和’
(,W 动能计算
集中在构件某点的微小质量 LX 的动能为
)OO LYG9 *1S:"@T
GG P9 * U9 *
QQ/G34PGKGKSJ
N R + )OO Q/G4 Q3U
SJ J
3P3U
为了确定动臂 -斗杆和铲斗之间相对运动关系 & 在动臂 -斗杆和铲斗上分别固接一个坐标系 ’假设固定回转台为基础坐标系&且记为 ./0&则与动臂固接的坐标系记为 .*0&与斗杆和铲斗固接的坐标系分别记为 .10和 .20’因为动臂 -斗杆和铲斗均在同一个垂直平面内运动&所以相对位置和相对运动都只是转角 3的函数’图 1给出斗杆坐标系 .10和铲斗坐标系 .20的设定位姿 ’
66 - I J4 7 B
B$ # @$ 3
)CDEF
GG’B=*@HB
G’B* ) G=#
KK
=@L
666 - I J4 7 B B )CDEF
B$ # @$ 3 &$ 3
G=G@’BG*=&HB
G’B* ) G=#
K
6 > >
=@=&%
7
&B’()
B$ #
GG’B=*#B+,B

基于CATIA的捣固车捣固装置运动仿真及分析_邹俊俊

４］。捣固镐是捣固装置度和力矩等参数的详细分析［
１捣固装置的运动特性
捣固装置主要由激振箱体、捣固臂、内外夹持液
２］，压缸、导柱和控制系统等组成［其总成图如图２所
示。
中的主要部件，因此选取镐尖为测量点，箱体坐标系为参考系，输出分析的各种图表与曲线。
３运动仿真结果及分析
４结语
）上位机发送地址信号，通过数据采集卡送入１接着发送命令让相应的ＭＣＵ内，ＭＣＵ判断地址，颜色传感器工作，颜色传感器工作中采集的颜色信并通过数号转换成频率信号传送到数据采集卡内，据采集卡送入上位机，由上位机显示采集的颜色。）由上位机处理接收的信号，减轻了ＭＣ２Ｕ的负担，保证了电路板工作的稳定性。ＭＣ对Ｕ地址信号的接收和处理保证了检测的针对性。）本文所提出的颜色信号采集方法简单易于实３
ＺＯＵＪｕｎｕｎｊ（ ’ ， ’ ）ＸｉａｎＲａｉｌｗａＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅＸｉａｎ７１００１４，Ｃｈｉｎａｙ：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅａｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｄｖａｎｔａｅｏｆｄｉｉｔａｌｍｏｃｋｔｅｃｈｎｏｌｏａｎｄａｎａｌｚｅｄＤ０９－３Ｘｔａｍｅｒ．ａｅｒｐｐｇｇｇｙｙｐｐｐＮｏｔｏｎｌｃｏｍｌｅｔｅｄｔｈｅｅｎｔｉｔｍｏｄｅｌｉｎａｎｄａｓｓｅｍｂｌｉｎｉｎｔｈｅＣＡＴＩＡｓｏｆｔｗａｒｅｓｓｔｅｍ，ｂｕｔａｌｓｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｄｉｉｔａｌｒｏｔｏ－ｙｐｙｇｇｙｇｐｔｅｏｆｔａｍｉｎｕｎｉｔｏｆｔａｍｅｒｗｉｔｈｏｕｔａｖｉｒｔｕａｌｒｏｔｏｔｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｒｏｔｏｔｅｓｅｔａｒｕｌｅｙｐｐｇｐｐｙｐｇｇｐｙｐ，ｏｆｍｏｖｅｍｅｎｔｆｏｒｄｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｉｔｃａｎｒｏｖｉｄｅｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｓｕｂｓｅｕｅｎｔａｎｄｉｍｒｏｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｏｆｄｅｓｉｎｂｖｅｒｉｆｉｅｄｙｐｑｐｙｇｙａｎｄａｎａｌｚｅｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔａｍｉｎｕｎｉｔａｃｃｏｒｄｉｎｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ．ｙｐｇｇ：，，ＫｅｗｏｒｄｓｔａｍｉｎｕｎｉｔｄｉｉｔａｌｍｏｃｋＣＡＴＩＡ，ｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｇｇｙ

曲柄滑块机构的运动学matlab仿真

代码实例[anim_zzy1.m]function f=anim_zzy1(K,ki)% anim_zzy1.m 演示红色小球沿一条封闭螺线运动的实时动画% 仅演示实时动画的调用格式为anim_zzy1(K) % 既演示实时动画又拍摄照片的调用格式为f=anim_zzy1(K,ki)% K 红球运动的循环数（不小于1 ）% ki指定拍摄照片的瞬间，取1 到1034 间的任意整数。

% f 存储拍摄的照片数据，可用image(f.cdata) 观察照片。

% 产生封闭的运动轨线t1=(0:1000)/1000*10*pi;x1=cos(t1);y1=sin(t1);z1=-t1;t2=(0:10)/10;x2=x1(end)*(1-t2);y2=y1(end)*(1-t2);z2=z1(end)*ones(size(x2));t3=t2;z3=(1-t3)*z1(end);x3=zeros(size(z3));y3=x3;t4=t2;x4=t4;y4=zeros(size(x4));z4=y4;x=[x1 x2 x3 x4];y=[y1 y2 y3 y4];z=[z1 z2 z3 z4];plot3(x,y,z, 'b' ), axis off % 绘制曲线% 定义" 线" 色、" 点" 型（点）、点的大小（40 ）、擦除方式（xor) h=line( 'Color' ,[1 0 0], 'Marker' , '.' , 'MarkerSize' ,40, 'EraseMode' , 'xor' );% 使小球运动n=length(x);i=1;j=1;while 1 % 无穷循环set(h, 'xdata' ,x(i), 'ydata' ,y(i), 'zdata' ,z(i)); % 小球位置drawnow; % 刷新屏幕<21>pause(0.0005) % 控制球速<22>i=i+1;ifnargin==2 &nargout==1 % 仅当输入宗量为2 、输出宗量为1 时，才拍摄照片if (i==ki&j==1);f=getframe(gcf); end % 拍摄i=ki时的照片<25>endif i>ni=1;j=j+1;if j>K; break ; endendend（2）在指令窗中运行以下指令，就可看到实时动画图形。

基于matlab GUI的平面四杆机构的运动分析

基于matlab GUI的平面四杆机构的运动分析一、目的通过matlab对平面四杆机构进行运动仿真，并以GUI界面方式实现输入输出的参数化，对平面四杆机构进行位置分析、速度分析、加速度分析和静力学分析。

此外，通过动画演示，更加形象直观地观察机构的运动过程。

最后，将程序编译成.exe独立可执行文件，可以在其它没有安装matlab的机器上运行。

二、设计思路通过matlab的GUI功能模块，创建一个图形用户界面，在自动生成的代码框架中对初始化函数和回调函数等进行编辑，建立与控件相关联的程序：控件属性、位置分析、速度分析、加速度分析、静力学分析、动画演示等。

图1是平面四杆机构的示意图，输入角q的运动规律为q=pi/50*t^2+q0，r1、r2是从动角。

对t时刻沿着杆长距离原点A的任意一点进行分析。

注意：输入输出角的单位为度，时间t的取值范围为0：0.05：10，任意点lx的取值范围为0～a1+a2+a3，估算的从动角r1、r2的迭代初始值不能偏离平衡位置太大。

图1、平面四杆机构示意图三、设计流程1、通过GUI模块创建图形用户界面命令方式：在Matlab命令窗口键入>>guide；菜单方式：在Matlab的主窗口中，选择File>New>GUI命令，就会显示GUI的设计模板。

如图1所示。

图2、创建图形界面2、设计图形界面在创建之后的图形界面中插入坐标轴axes，静态文本框static text，编辑文本框edit text，按钮push button等等。

如图所示。

图3、图形界面设计3、编辑回调函数1）位置分析：输入角的函数为：q=pi/50*t^2+q0。

在时间t=0~10s内，每一个时间点估算两个初始从动角，根据牛顿-拉普森迭代得到准确的机构位置。

10s刚好主动角经历了360度，记录每一时刻的位置，便可以动画演示。

2）速度分析：输入角速度为：dq=pi/25*t。

选择杆件上的任意一点（坐标表示为质点沿着杆件到原点A的距离）做分析，正确表达出角速度系数和速度系数，便可以求出质点的速度。

基于Matlab的机构动力学仿真分析

1 r2 sinθ2
v3 x
r1ω1 sinθ1
0 - r2 cosθ2 ω2 = r1ω1 cosθ1
(11)
1 r2 sinθ2
a3 x
0 - r2 cosθ2 ε2 =
- r1ε1 sinθ1 - r1ω21 cosθ1 - r2ω22 cosθ2
r1ε1 cosθ1 - r1ω21 sinθ1 - r2ω22 sinθ2
如图 2 所示。图中函数模块 sxh f1 是根据式 (9) 编
写的 M 函数对机构进行动力分析 ,计算约束反力和
力矩。函数模块 sxh m1 、sxh m2 ,是根据式 (10) 、
式 (12) 编写的 M 函数对机构进行运动分析 ,计算加
速度。工作阻力的方向随滑块速度方向变化而变
化 ,通过函数 sxh Fpx 来实现。在仿真运行之前还应确定图中 5 个积分器的初始条件。选择从 θ1 = 0 开始 ,则初始位置 θ2 = 0 , x3 = r1 + r2 ;ω1 = 100 radΠ s ,根据式 (10) 可求出速度初值 ω1 = - 20 radΠs , v3 x = 0 。最后设定仿真系统运行 0112 s ,机构运动约 2 个循环周期 ,执行仿真命令。仿真运动学结果保存在矩阵 simout 中 ,动力学结果保存在矩阵 simout1 中。
4 结语液压支架设计阶段综合运用 CAE ,借助于三维
造型对液压支架进行有限元分析 ,运动仿真 ,动力学分析 ,避免运动中的机构干涉现象 ,能够使设计中的 “虚拟样机”检验发挥强大作用 ,确保液压支架安全可靠 ,结构优化合理 ,探索液压支架设计的新思路 , 提高液压支架设计水平。
参考文献 : [1 ]赵慧设 ,等 1 基于 Internet 的三维模型协同浏览与批注系统 [J ]1

MATLAB-SimMechanics机构动态仿真

扑结构，但至少有一个构件是Ground模块，而且
有一个环境设置模块直接与其相连。
一个构件可能不止两个铰（Joint），即可以
产生分支。但是一个较只能连接两个构件。
（3）配置Body模块：双击模块，打开参数对话
框，配置质量属性（质量和惯性矩），然后确定
Body模块和Ground模块与整体坐标系或其他坐标
（6）选择、连接和配置Actuator和Sensor模块：从对应的模块库中添加所需模块至模型窗口，并依次连接。通过Actuator模块确定控制信号，通过 Sensor模块测量运动。Actuator、Sensor模块实现 SimMechanics模块与Simulink模块的连接。利用这两个模块就能够达到与Simulink环境实现信号传递。
2021/10/10
3
• 模块组包含刚体子模块组（Bodies）、约束与驱动模块组（Constraints&Drivers）、力单元模块组（Force Elements）、接口单元模块组（Interface Elements）、运动铰模块组（Joints）及传感器和激励器模块组（Sensors&Actuators）和辅助工具模块组（Utilities）。
2021/10/10
20
4.3 SimMechnics建模
1.建模基本步骤
不管模型有多么复杂都可以用同样的步骤建
立模型。这些步骤有些类似建造一个Simulink模
型。
（1）选择Groud、Body、和Joint模块：从
Bodies和Joints模块组中拖放建立模型所必需的
Body和Joint模块，还包括Machine Environment
Six-DoF（六自由度）、Spherical（球面铰，三

基于MATLAB的装载机工作装置运动过程动态仿真

基于MATLAB的装载机工作装置运动过程动态仿真
张荣沂;苏凌峰;刘颖;李胜杰
【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(020)004
【摘要】装载机是一种用途较广的铲运、施工机械.其工作装置是组成装载机的直接影响工作装置性能的好坏,进而影响整机的工作效率与经济性指标.通过装载机工作装置作业状态的分析,基于MATLAB对ZL50装载机进行运动过程动态仿真.【总页数】3页(P54-56)
【作者】张荣沂;苏凌峰;刘颖;李胜杰
【作者单位】黑龙江工程学院,机电工程系,黑龙江,哈尔滨,150050;中国舰船研究院,北京,100085;黑龙江工程学院,机电工程系,黑龙江,哈尔滨,150050;黑龙江工程学院,机电工程系,黑龙江,哈尔滨,150050
【正文语种】中文
【中图分类】TH164
【相关文献】
1.基于SolidWorks装载机工作装置的特征建模与三维动态仿真 [J], 赵建国;张琳娜;赵凤霞
2.基于Matlab的挖掘装载机挖掘装置回转过程的仿真研究 [J], 张小行
3.基于ADAMS的装载机工作装置动态仿真与力学分析 [J], 高铸成;张桂菊;周香涛;陈瑞科;毛泽军;
4.基于ADAMS的装载机工作装置动态仿真与力学分析 [J], 高铸成;张桂菊;周香
涛;陈瑞科;毛泽军
5.装载机工作装置运动特性动态仿真 [J], 方子帆;朱大林;曹振生
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于MATLAB的捣固装置机构运动仿真

基于MATLAB的捣固装置机构运动仿真华斌;迟毅林;王学军【摘要】捣固装置是铁路捣固车的核心设备,用于完成铁路道床石碴的捣固作业.通过其偏心轴的高频振动和液压缸的夹持运动,使铁路道床的道碴重新排列并变得密实.本文介绍了捣固装置工作原理和MATLAB软件中SimMechanics模块的功能,并建立了捣固装置机构仿真模型,通过对其运动进行仿真分析,得到了捣固镐头和夹持液压缸的相关运动特性参数,并指出了有关参数对捣固机构的影响.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P73-76)【关键词】捣固装置;MATLAB;运动分析【作者】华斌;迟毅林;王学军【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】U216.63+1捣固装置是捣固车的核心设备，专门用于捣固铁路线路钢轨两侧的轨枕底部道碴，提高枕底道碴的密实度，并且与起拨道装置配合，消除轨道的不平顺性，以增强轨道的稳定性[1]。

目前，国内外学者主要把研究的重点集中在捣固作业过程中道碴的密实度和道碴状态变化问题上，对于捣固装置本身的运动特性只作了理论上的分析，如振动加速度、激振力、夹持位移等。

本文以某型号的捣固装置为例，分析了捣固装置机构的运动特性。

1 捣固装置的工作原理及结构简图1.1 捣固装置的工作原理捣固装置是运用偏心轴连杆摇摆式振动、异步稳压捣固原理工作的。

捣固作业是一个不断循环的过程，作业时通过偏心振动轴的振动，驱动夹持液压缸动作，使捣镐产生振动；同时，捣镐把振动力传递给道碴，促使道碴产生振动且向较稳定的方向移动，以增加道床的密实度；利用捣镐的夹持力，把轨枕间的道碴向轨枕底部挤压，使轨枕底部的道碴更加密实，从而提高轨道的稳定性。

1.2 捣固装置的结构简图由于捣固装置是在液压马达的驱动下，通过偏心振动轴运动的，振动轴与内夹持液压缸的轴颈处有一定的偏心，装在偏心轴颈上的内液压缸在偏心振动轴的作用下作往复运动，推动捣镐镐臂左右摆动，从而使捣镐产生摆动式强迫振动。

基于MATLAB软件中SIMULINK的机构运动仿真

1matlab软件中的simulink仿真工具用于机械工程中机构的运动学仿真简单方?直观只需要一个m文件编写的运动学方程和特殊时刻的初始值就可以得到任意时刻的位置速度和加速度的值并可观察到它们在整个运动周期内的变化特性
第 3 期( 总第 124 期) 2004 年 6 月
机械工程与自动化 M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N
0, 2= - 62. 833 3rad/ s, 5 = 85. 273 8rad/ s, lBC = 75m m, lCD = 95m m, vBC= 0, vCD = 0。 3 无级变速器机构运动学的SIM UL INK 仿真
根据已知参数的值和加速度矢量方程, 建立仿真模块如图2。其中曲柄的角加速度和角速度作为输入, 运动中杆BC、CD 每个瞬时的杆长、位置、角速度、角加速度以及输出杆 DE 每个时刻的角速度、角加速度作为输出, 以向量存储在工作空间 A B C 和 CDE 中。
得到各构件角度的仿真曲线图( 见图 3) ;
jias udu- abc. m 的输入为 1, 2 , lBC, 2, v BC , 1, 1 ,
··
输出为 2, lB C 。jiasudu- cde. m 的输入为 2, 5, lCD ,
··
2 , v CD , 5 , 2, 输出为 5, lC D 。设定仿真的时间t =
参考文献: [ 1] 周进雄 . 机构动态仿真 ( 使用 M A T L A B 和 SIM U L IN K )
[ M ] . 西安: 西安交通大学出版社, 2002: 25-47. [ 2] 梁海顺. 平网印花机无级变速器的运动性能与优化设计

机构运动matlab仿真

已知：l ab=30mm,l bc=71mm,l cd=35.5mm,l de=28mm,l bs2=35.5,w1=10rad/s,m2=2kg,j s2=0.08kgm2 1,3,4,5上的惯性力和重力不计，构件5上作用阻力p=500N,l ef=20mm求，个运动副的反力和构件1上的平衡力矩MbPF解：分析：将机构分为rigid，RRP ，RRR.1.然后先赋初值：pa=0+0i; r1=0.03; r2=0.071;r4=0.0355;r5=0.028;rbs2=0.0355;w1=10;m2=2;js2=0.008;pe=-0.11+0.04i;t=0:135; phi1=t*pi/180; th1=3*pi/4+phi1;ve=0;ae=0;aa=0;va=0;e1=0;2.然后带入子程序：[ab,vb,pb]=rigid(aa,va,pa,w1,e1,r1,th1);m=-1;pw=-1000+0i;vbet=0;abet=0;bet=0;%导杆的运动参数[pc,th2,lwc,vc,w2,vwc,ac,e2,awc]=KRRP(pb,pw,vb,va,vbet,ab,aa,abet,r2,bet,m);m=-1;pcx=real(pc);[pd,th4,ths,vd,w4,w3,ad,e4,e3]=KRRR2(pe,pc,ve,vc,ae,ac,r5,r4,m);3.知道各点的运动参数，再求解力分析。

先求质点的运动规律。

ref=0.008;[af,vf,pf]=rigid(ad,vd,pd,w4,e4,ref,th4); %求受力点F的运动参数[as2,vs2,ps2]=rigid(ab,vb,pb,w2,e2,rbs2,th2);4.再求解力分析。

ps4=pc;m4=0;m5=0;js4=0;jf=0;fs4=0;ff=500;m04=0;m05=0;as4=ac;e3r=-e3;[fc,fe,fd]=FRRR(pc,pe,pd,ps4,pf,m4,m5,js4,jf,fs4,ff,m04,m05,as4,af,e3r,e4); %以cde为研究对象psc=pc;m2=2;m3=0;js3=0;f02=0;f03=real(fc);m02=0;m03=0;as3=ac;[fb,fc2,fca,lca]=FRRP(pb,pa,pc,ps2,psc,r2,m2,m3,js2,js3,f02,f03,m02,m03,as2,as3,e2,e3);ps1=pa;m1=0;js1=0;f01=0;m01=0;as1=aa;[fa,m1]=Fbody(pa,pb,ps1,m1,js1,fb,f01,m01,as1,e1);5.最后画出图像：phid=t*1+135; %将弧度转化为度；pcx=real(pc);vcx=real(vc);acx=real(ac);figure(1); plot(phid,pcx);title('c点的位移曲线')xlabel('θ1的角度（°）');ylabel('s(m)')figure(2); plot(phid,vcx)title('c点的速度曲线'); xlabel('θ1的角度（°）') ylabel('v(m/s)')figure(3); plot(phid,acx)title('c点的加速度曲线')xlabel('θ1的角度（°）'); ylabel('a(m/s/s)')figure(4); plot(phid,m1)title('构件1上的平衡力矩M1')xlabel('θ1的角度（°）'); ylabel('力矩（NM）')fex=real(fe);fey=imag(fe);fe=abs(fe);figure(5); plot(phid,fex,phid, fey,phid,fe) legend('X方向的分力','Y方向的分力','合力',1) title('绞点e点的所受的反力')xlabel('θ1的角度（°）'); ylabel('力（N）')fdx=real(fd);fdy=imag(fd);fd=abs(fd);figure(6); plot(phid,fdx,phid, fdy,phid,fd) legend('X方向的分力','Y方向的分力','合力',1) title('绞点d点的所受的反力')xlabel('θ1的角度（°）'); ylabel('力（N）')fcx=real(fc);fcy=imag(fc);fc=abs(fc);figure(7); plot(phid,fcx,phid, fcy,phid,fc) legend('X方向的分力','Y方向的分力','合力',1) title('绞点c点的所受的反力')xlabel('θ1的角度（°）'); ylabel('力（N）')fbx=real(fb);fby=imag(fb);fb=abs(fb);figure(8); plot(phid,fbx,phid, fby,phid,fb) legend('X方向的分力','Y方向的分力','合力',1) title('绞点b点的所受的反力')xlabel('θ1的角度（°）'); ylabel('力（N）')fax=real(fa);fay=imag(fa);fa=abs(fa);figure(9); plot(phid,fax,phid, fay,phid,fa) legend('X方向的分力','Y方向的分力','合力',1) title('绞点a点的所受的反力')xlabel('θ1的角度（°）'); ylabel('力（N）')6.源程序如下：%p68 题目2-4，位置，速度，加速度分析及动态静力分析。