基于Matlab的翻板式遥控车库门提升连杆机构的设计方法

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基于MATLAB的货车举升机构运动分析及优化

科学技术1 引言随着计算机技术的发展和应用，50年代发展起来的以线性规划和非线性规划为主要内容的新的数学分支一数学规划被应用于解决工程设计问题，形成了工程设计的新理论和新方法，即工程优化设计理论与方法。

特别从60年代以来，最优化技术发展迅速，而且得到了广泛的应用。

在汽车工业发达的欧、美、日等国家，汽车优化设计理论和方法己应用于汽车诸多领域的很多环节，从汽车发动机、底盘、车身等主要总成的优化到整车动力传动系统的匹配，优化设计使他们的汽车工业保持了世界领先地位。

2 国内自卸货车优化的意义我国在机械设计中采用最优化技术的历史很短，但其发展速度却是十分惊人的。

无论在机构综合、通用零部件设计，还是各种专业机械的设计都有最优化技术应用的成果。

张宝生等编著的《汽车优化设计理论与方法》对汽车主要总成和主要参数的优化设计进行了较为系统的介绍。

自卸货车举升机构的优化设计正从研究、探讨走向实际应用阶段。

优化设计作为一种新的设计方法具有综合的本质，它能够把过去的设计开发经验加以总结，寻找出更优的结构。

优化技术将越来越得到更为广泛的应用。

在自卸货车的分析与设计当中，液压举升机构的设计一直处于重要的地位，这是由于液压举升机构是自卸货车的重要工作系统，其设计方案的优劣直接影响着货车的多个主要性能指标；应用软件分析机构在举升过程中的主要参数变化，可以总结运动规律、分析运动特征；运用优化方法进行液压举升机构的设计，可以寻求得到最优的设计方案，对提高液压举升机构的设计质量和效率具有重要的意义。

3 液压举升机构简述目前在货车上广泛采用液压举升机构，根据油缸与车厢底板的连接方式，常用的举升机构有两种形式：油缸直接推动式和连杆组合式两大类。

直推式举升机构利用液压油缸直接举升货箱倾斜货物。

此结构布局简单、结构紧凑、举升效率高。

按油缸布置位置不同，直推式举升机构可分为前置式和后置式两种。

油缸与车厢底板之间通过连杆机构相连接，这种举升机构称为连杆组合式举升机构。

基于MATLAB的连杆机构设计

基于MATLAB的连杆机构设计陈婀娜【期刊名称】《贵州科学》【年(卷),期】2012(030)001【摘要】Traditional design of a four-bar mechanism is complicated and has larger design error. Based on MAT- LAB software, establishment of related mathematical model can easily and accurately design of a four-bar mecha- nism, by means of determining kinematical geometric relations of a four-bar mechanism. The design effect is better than the traditional design.%传统的连杆机构设计比较繁复，误差也大。

基于MATLAB软件，通过确定连杆机构运动几何关系，建立相应的数学模型，可以方便、精确地完成连杆机构设计，设计效果优于传统的设计方法。

【总页数】3页(P76-77,90)【作者】陈婀娜【作者单位】贵州师范大学机械与电气工程学院,贵阳550001【正文语种】中文【中图分类】TH112.1【相关文献】1.基于MATLAB的平面四连杆机构的解析设计方法 [J], 贝天宝;林兴发2.基于matlab的平面四连杆机构优化设计 [J], 宋志强3.基于MATLAB的连杆机构的运动系统设计 [J], 刘艳4.基于MATLAB的连杆机构的运动系统设计 [J], 刘艳5.基于MATLAB的高压断路器连杆机构优化设计 [J], 刘明辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于matlab的连杆机构设计

基于maｔlａｂ的连杆机构设计————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：目录１平面连杆机构的运动分析 (1)1．2 机构的工作原理 (1)1.３机构的数学模型的建立 (1)1.３.1建立机构的闭环矢量位置方程．.....．.......．...．....．...．..．．．..．....．...．．．...．１1.3.２求解方法..．..．..．.．..................．．...．........．....．...．．．..．．.．..．..．．．2２基于MATLAB程序设计 (4)2.1 程序流程图 (4)2．2 M文件编写 (6)２.３程序运行结果输出 (7)3 基于MATLAB图形界面设计 (11)3.1界面设计……………………………………………………………………………………………１13.2代码设计……………………………………………………………………………………………１24 小结 (17)参考文献 (18)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。

基于matlab的平面连杆机构优化设计

基于matlab的平面连杆机构优化设计
基于Matlab的平面连杆机构优化设计是指利用Matlab软件平台，对平面连杆机构进行优化设计的过程。

平面连杆机构是一种常见的机械传动机构，广泛应用于各种机械系统中，如机械手、凸轮机构等。

优化设计是指通过数学建模、计算和分析，寻求满足一定性能要求的最优设计方案。

在基于Matlab的平面连杆机构优化设计中，通常需要建立机构的数学模型，包括几何模型和运动学模型。

几何模型描述机构的几何形状和尺寸，而运动学模型则描述机构的位置、速度和加速度等运动参数。

然后，利用Matlab 进行数值计算和分析，以确定最优的设计参数。

具体来说，基于Matlab的平面连杆机构优化设计可以分为以下几个步骤：1.建立数学模型：根据实际问题，建立平面连杆机构的几何模型和运动学模
型，将实际问题转化为数学问题。

2.定义优化目标：根据设计要求，定义优化目标函数，如最小化某个性能参
数、最大程度满足某个约束条件等。

3.确定设计变量：选择影响优化目标的主要参数作为设计变量，如连杆长度、
角度等。

4.约束条件：根据实际应用需求和机构运动特性，定义约束条件，如角度范
围、位移范围等。

5.求解优化问题：利用Matlab的优化工具箱进行数值计算，求解优化问题，
得到最优设计方案。

6.结果分析和验证：对优化结果进行分析和验证，确保最优设计方案的有效
性和可行性。

总之，基于Matlab的平面连杆机构优化设计是一种通过数学建模和数值计算来寻求最优设计方案的方法。

它可以帮助设计师快速找到满足性能要求的设计方案，提高设计效率和产品质量。

基于MATLAB优化工具箱的平面连杆机构的设计

化设计工作。ＭＡＴＡＢ优化工具箱可进行线性规划、Ｌ非线性规划、次规划、目标规划等问题的求实际中的应用非常广泛，不
仅因其结构简单、制造容易、工作可靠，还因为平面连
杆机构能承受很大的载荷、实现多种运动规律和运能动轨迹。但是连杆机构的１个显著缺点就是设计方法
机为工具，从众多的设计方案中寻求最佳设计方案。优
化设计的主要内容就是确定设计变量，立１要优建个
化的数学函数，目标函数，提出对设计变量的现实即再
讯分别对应于摇杆在右极限位置时曲柄和摇杆的位置角，它们是以机架ＡＤ为基线逆时针度量的角度。现要求设计１曲柄摇杆，个当曲柄由铷转至铷＋时，摇杆的输出角与曲柄转角之间有如下的关系
比较复杂。随着生产的发展，人们对机械提出越来越复杂的要求，使得连杆机构的设计难度也随之增大。连杆机构设计的基本问题可归结为按给定的运动规律和给定的运动轨迹设计２大类。常对这２问题都是采用通类函数逼近法，但计算复杂，当机构的设计参数较少并时，近精度不高。若采用最优化方法对机构进行设逼
关键词ＡＡ优化工具箱；ＭＴＬＢ平面连杆机构；计设
中图分类号：Ｈ１３２ＴＰ９．Ｔ１．；３１７

基于MATLAB的平面连杆机构运动分析及动画毕业论文

基于MATLAB的平面连杆机构运动分析及动画摘要建立了平面机构运动分析的数学模型，利用MATLAB进行了编程并设计了计算交互界面进而求解，为解析法的复杂计算提供了便利的方法，此方法也同样适用于复杂平面机构的运动分析，并为以后机构运动分析的通用软件的设计提供了基础。

建立了平面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，设计了平面四杆机构仿真软件，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。

以一种平面六连杆为例建立了平面多连杆机构的运动分析数学模型，应用MATLAB 软件进行了优化设计和仿真分析，为机构优化设计提供了一种高效、直观的仿真手段，提高了对平面多连杆机构的分析设计能力。

同时，也为其他机构的仿真设计提供了借鉴。

关键词：解析法，平面连杆机构，MATLAB，运动分析，运动仿真Based on the MATLAB Planar Linkage Mechanism MotionAnalysis and AnimationABSTRACTThis article established the kinematical mathematic model of the planar mechanism ,which is programmed and solved with designing the mutual interface of the calculation by MATLAB.This convenient method is provided for the complicated calculation of the analysis and also applicable to the kinematical analysis of the complex planar mechanism.A mathematical model of motion analysis was established in planar four- linkage ,and emulational software was developed. The software adopted MATLAB as a design language. It combined parametric design with interactive design and had good interfacefor user. Thus,it was faster and more convenient to analyse linkage. The emulational result was obtained as soon as input parameters was imported and the devisers can make decision-making of modification by the comparing emulational result with design demand. It provides an applied software and method for linkage.This paper took a planar six-linkage mechanism as a example to set up the mathematics model of planar multi-linkage mechanisms, and made the optimization design and simulation by the MATLAB software. It gave a efficiently and directly method to optimization design of mechanisms, and improved the ability of analyzing and designing the planar multi-linkage mechanisms. At the same time, it also provides a use for reference to the design and simulation for other mechanisms.KEY WORDS: analysis, planar linkage mechanisms, MATLAB, kinematical analysis, kinematical simulation目录1.1 平面连杆机构的研究意义 (1)1.2 平面连杆机构的研究现状 (1)1.3 MATLAB软件介绍 (2)1.3.1 MATLAB简介 (2)1.3.2 MATLAB软件的特点 (4)1.3.3 用MATLAB处理工程问题优缺点 (5)第2章平面机构运动分析的复数矢量解 (6)第3章平面四杆机构运动分析 (8)3.1 铰链四杆机构曲柄存在条件 (8)3.2 平面四杆机构的位移分析 (9)3.3 平面四杆机构的速度分析 (14)3.4 平面四杆机构的加速度分析 (15)第4章基于MATLAB的平面四杆机构运动分析 (17)4.1 基于MATLAB的平面四杆机构运动参数输入界面 (17)4.2 基于MATLAB的平面四杆机构运动参数计算 (21)4.3 基于MATLAB的平面四杆机构运动分析界面 (24)4.4 基于MATLAB的平面四杆机构运动仿真 (26)4.5 基于MATLAB的平面四杆机构运动参数清空及退出 (30)第5章平面六杆机构运动分析 (32)5.1 构建平面六杆机构数学模型 (32)5.2 平面六杆机构的运动分析 (33)5.2.1 曲柄导杆机构的运动分析 (33)5.2.2 摆动滑块机构的运动分析 (36)第6章基于MATLAB的平面六杆机构运动分析 (39)6.1 基于MATLAB的平面六杆机构运动参数输入界面 (39)6.2 基于MATLAB的平面六杆机构运动参数计算 (45)6.3 基于MATLAB的平面六杆机构运动分析界面 (49)6.4 基于MATLAB的平面六杆机构运动仿真 (52)6.5 基于MATLAB的平面六杆机构运动参数清空及退出 (56)结论 (57)参考文献 (59)第1章前言1.1 平面连杆机构的研究意义机构运动分析是不考虑引起机构运动的外力的影响，而仅从几何角度出发，根据已知的原动件的运动规律（通常假设为匀速运动），确定机构其它构件上各点的位移、速度、加速度，或构件的角位移、角速度、角加速度等运动参数。

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。

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。

(完整版)在MATLAB环境下开发平面连杆机构运动分析系统毕业设计

在MATLAB环境下开发平面连杆机构运动分析系统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分析软件 ,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分析结果 ,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：平面四杆机构，MATLAB软件，运动分析，分析THE DEVELOPMENT OF SYSTEM FOR ANALYSIS OF MOTION IN PLANE FOUR BAR MECHANISM BASED ONMATLAB SOFTWAREAbstractA mathematical model of motion analysis was established in planefour - linkage , and analytical software was developed. The software adopted Matlab as a design language. It combined parametric design with interactive design and as input parameters was imported and the devisers can make decision - making of modification by the comparing analytical result with design demand. It provides an applied software and method for linkage.Key words:Plane Four Bar Mechanism, MATLAB, Analysis of Motion, Analyze目录1 绪论 (1)2 平面连杆机构的设计分析 (4)2.1平面四连杆机构的运动分析 (4)2.2 机构的数学模型的建立 (4)2.2.1 建立机构的闭环矢量位臵方程 (5)2.2.2 求解方法 (7)3 基于MATLAB程序设计 (8)3.1 程序流程 (8)3.2M文件编写 (8)3.3程序运行结果输出 (12)4 基于MATLAB图形界面设计 (23)4.1界面设计 (23)4.2代码设计 (24)5 结论.......................................................................................... 错误！未定义书签。

基于Matlab实现曲柄摇杆机构的运动设计

实用数值方法(Matlab)小论文题目：基于Matlab实现曲柄摇杆机构的运动设计小组成员：毛晓雯学号：201202070607班级：机自6 班2014-2015(1)学期提交日期：2014年12月29日基于Matlab 实现曲柄摇杆机构的运动设计1 问题提出与数学模型的建立曲柄摇杆机构是铰链四杆机构中的一种，在实际工程应用中，该机构应用广泛，如缝纫机踏板机构、搅拌机机构等。

现要求设计一曲柄摇杆机构，能同时实现以下几个要素：1）为提高机构的急回特性，极位夹角θ应尽可能大（017θ<≤︒）；2）为改善机构的传力性能，当该机构曲柄与连杆重叠共线时，最大压力角尽可能小（max 055α<≤︒）；3）该摇杆摆角=60ψ∆︒。

1.1 设计变量的确定设1234,,,l l l l 分别为该四杆机构的杆长，考虑计算的方便性，令111l l =，()211lx l =，()312l x l =，()413l x l =，于是设计变量为()()()T X=123x x x ⎡⎤⎣⎦。

图1-1 曲柄摇杆机构简图1.2 目标函数的建立当曲柄摇杆机构的各杆长度确定后，该机构的摇杆摆角、最大压力角及极位夹角都会确定下来，即该机构的各项性能也能确定下来。

这里，将摇杆摆角=60ψ∆︒这个目标处理为无限接近60︒这个目标值，定义为一目标函数，求之同60︒之差的绝对值的最小值。

由图1-1及设计要求，可列出该设计的分目标函数。

因为23=C AD C AD θ∠-∠，由余弦定理可得极位夹角的目标函数：()()()()()()()()()()1222222()11321132arccos arccos 23112311f x x x x x x x x x x x θ=--+-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦=---+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦对于曲柄摇杆机构来说，当主动曲柄与机架共线的两位置之一处，压力角达到最大。

在这里，我们很容易知道当3B 点位于A 和D 之间的这种情况，压力角最大（如图1-2所示）。

基于matlab的连杆机构设计

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。

基于MATLAB的车门启闭机构优化设计及摩擦学分析

如图 2 所示, 在车门启闭机构中, 当曲柄 AB 转
动时, 要求曲柄 CD 按已知运动规律
=-
+
13 6
[ 收稿日期] [ 基金项目] [ 作者简介]
2010- 11- 25 延边大学科研项目( 延大研科合字 2010 第 29 号) 张周周( 1986- ) , 男, 延边大学工学院硕士研究生, 研究方向: 机械摩擦学; 任靖日( 1960- ) , 男, 博士 , 延边大学工学院教授, 硕士生导师, 主要研究方向: 材料摩擦学特性、生物材料性能特性。
设反平行四边形机构实际实现的函数为再现函
数[ 6] : = F ( ) 。
1. 3 边界条件 ( 1) 曲柄存在的条件。根据最短杆条件和杆长
条件得约束条件[ 9] : 0 < l1 = l 3, 0< l 2 = l4 , l1 l 2, 即 x 1 x 2,
所以, g1 ( x ) = - x 1 < 0; g 2 ( x ) = - x 2 < 0; g3 ( x ) = x1 - x2 0。
张周周, 任靖日
( 延边大学工学院, 吉林延吉 133002)
摘要利用 M A T LAB 优化工具箱, 通过建立车门启闭机构的数学模型和调用优化函数, 对车门启闭机构进行了优化设计及摩擦学分析。结果表明: 得到的优化及摩擦学分析数据具有足够的精度, 能满足设计需求, 较好地控制了摩擦磨损量, 有效地节约了材料。
29
2011 年 2 月
廊坊师范学院学报( 自然科学版)
第 11 卷第 1 期
运动, 而在反平行四边形机构中两个相对杆的长度
分别相等, 且机构起始角的大小可根据实际情况事

基于MATLAB的连杆机构设计

真，实现了运动曲线的可视化。并
般地，连杆机构的设计方法主要有作图法、实
２设计方法
按给定两连架杆对应转角设计机构，是以机就
验法和解析法等。作图法直观、晰、清简单易行，但误差比较大，误差不能事先计算和控制；验法虽然且实比较直接，但实验步骤烦琐；析法虽然精确，解但很难
各尺寸参数（孙恒等，０）２６。现以铰链四杆机构为０
例，分析基ＭＡＬＢ的设计方法。ＴＡ图１所示为铰链四杆机构。已知机构的主动件ＡＢ和与从动件ＣＤ之间的位置对应关系：
１引言
在平面连杆机构中，连杆上各点的运动轨迹都
是不同形状的曲线。由于曲线形状随着连杆各构件相对长度的改变而改变，因而可利用连杆曲线，究研
色的图形处理功能，程序语言简单，需简单编程且只
收稿日期：０ｔ０ —８；回日期：０１０－０２１－９１修２１－９３作者简介：陈婀娜（９２）女，科生。研究方向：械制造及自动化。１７一，本机
Ｅ— ｉ：ｕｏｇ０５＠１３ｃｒｍａｌｓｋｎ２０６．ｏｎ
ｔａｅｔａｉｉｎｌｄｅｉ．ｈｎｔｒｄｔａｓｇｈｏｎＫｅｒ：ｆｕ — ａｃａｓ，ｋｉｍａｉａｙｔｅｉｅ，ＭＡＴＬＡＢｙｗｏｄｓｏｒｂｒｍｅｈｎｉｍｎｅｔｃｓｎｈｓｚｌ

基于MATLAB运动仿真的平面多连杆机构优化设计

１２３３．３Ｌ８（ｍｍ）１９８８
７５４．４７５２．６１
δ３４
δ６７
５３°１７′６″ ２９°１４′３４″
２机构仿真
２．１连杆机构的运动分析
仍将连杆机构拆分为３个２级机构，依次求得各部分的速
度，加速度，最后求得滑块的速度和加速度（限于篇幅详细推导过程参考文献［１］）。
数学模型进行求解。建立目标函数文件和包含八个约束的非线
性约束函数文件，再将变量的上下界约束列入ｌｂ和ｕｂ向量，运
算结果如表１所示：
运算结果
变量ｘ（ｍｍ）ｙ（ｍｍ）Ｌ１（ｍｍ）Ｌ２（ｍｍ）Ｌ３（ｍｍ）Ｌ４（ｍｍ）
优化值１０６１．８８２４．２７４９８．３３ｌ５（ｍｍ）Ｌ６（ｍｍ）Ｌ７（ｍｍ）８１２．７１６２０．８８６３．３７
综上所述，本机构优化设计的数学模型为求
Ｘ＝［ｘ１，ｘ２，．．．．．．，ｘ１２］Ｔ使得
２１１
Ｆ（ｘ）＝１ #｜Ｓ｜$ｍｉｎ１０４ #＝１０７
ｓ．ｔ．ｇ（ｕＸ）０（ｕ＝１，２，．．．．．．，１０）
ＸＬ≤Ｘ≤ＸBiblioteka 利用Ｍａｔｌａｂ７．０软件优化工具箱［２］的Ｆｍｉｎｃｏｎ（）函数，对上述
２．２仿真结果的显示
图４滑块机构
图５最大值、最小值示意
１．２．２考虑工艺及结构要求
首先，要求滑块行程有上下限；其次，机构运动时，上角架在
最高位置必须与立柱留有足够的间隙，下角架不允许同横梁相
碰。可建下列约束函数
ｇ（６ｘ）＝ｘ９＋ｘ１０≤２７９１ｇ（９ｘ）＝－Ｓ３ｘｍａｘ≤－８３０

基于MATable的一种连杆机构的计算机设计

基于MATable的一种连杆机构的计算机设计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的和困难的问题，常用的设计方法有几何综合法，解析综合法。

文章以MATLAB语言为基础，利用计算机对连杆机构进行运动分析，结果表明，此方法能够有效降低由于几何法和解析法的所带来的设计和计算难度，设计效率高，效果好。

标签：连杆；MATLAB；运动分析引言MATLAB是一种高级技术语言和发展环境。

是用于分析数据开发算法和应用面向函数的语言，可以方便的进行工程数值分析、优化分析、数据处理、自动控制也可以实现计算可视化，图形绘制图像处理、仿真等功能，在工业和研究领域具有极大的使用价值，逐渐成为优化领域的主要工具之一。

通过MATLAB快速解决传统解决办法解决的问题，在实际应用中有很大的优势。

1 设计步骤（1）针对连杆运动，建立连杆机构数学参数模型。

（2）根据参数的数学模型运用Mtable进行编程，确立主程序和子函数并进行调试和运算。

（3）输入相应的参数，估算初始值。

利用非线性方程组的数值求解函数，得到结果。

2 连杆机构的设计分析（给定连杆极限位置和最小传动角）上面式中表明了连杆机构的运动几何关系，共有8个参数，已知极位夹角θ（行程速比系数K）摇杆长度l3和摆角Ψ的条件下，再补充最小传动角γmin 曲柄长度l3，机架长度l2等结构参数中的其他条件，通过非线性方程得到未知其他桿的长度，以及在左极限时摇杆的位置Ψ0。

3 实例分析及结果已知行程速比系数k=1.2，l3=200mm，Ψ=30°，要求机构的最小传动角γmin？芏40°。

该设计中已知参数4个，求解4个，采用传统的不管是图解和综合法在效率和精度上都存在很大困难。

考虑采用Mtable计算机辅助分析。

先建立运动几何方程函数文件，输入极位夹角，摇杆长度l3等已知条件，估计待求初始值，运用非线性方程组的数值求解FSLOVE 函数求解。

程序文件和运算结果4 结束语针对连杆机构的运动设计解析法和综合法的复杂性和困难性，根据机构运动几何关系，在建立数学模型的基础上，运用MATable中求解非线性方程，线性方程组和优化计算功能，可以方便快捷的得到准确的计算结果。

matlab四杆机构优化算法

matlab四杆机构优化算法四杆机构是机械工程中常用的一种机构，广泛应用于机械传动、机械臂以及其他工程领域。

四杆机构由四个连杆组成，其中两个连杆为主动连杆，另外两个连杆为从动连杆。

四杆机构的运动特性和性能对于机械系统的设计和优化具有重要意义。

本文将介绍一种基于Matlab的四杆机构优化算法，以提高机构的运动性能和效率。

需要明确优化算法的目标。

在四杆机构的优化中，常见的目标包括最小化机构的运动误差、最大化机构的工作范围、最小化机构的能量消耗等。

根据具体应用的需求，可以选择不同的优化目标。

本文以最小化机构的运动误差为例进行讨论。

在四杆机构中，运动误差是指机构在理想情况下应有的运动轨迹与实际运动轨迹之间的差异。

运动误差的大小直接影响到机构的精度和稳定性。

为了最小化运动误差，可以采用以下步骤进行优化。

需要建立四杆机构的运动学模型。

四杆机构的运动学模型描述了机构各个连杆之间的几何关系和运动规律。

根据四杆机构的结构和运动约束条件，可以建立四杆机构的运动学方程。

在Matlab中，可以利用符号运算工具箱求解运动学方程。

需要确定优化的变量和约束条件。

四杆机构的运动性能受到各个连杆的长度、角度等参数的影响。

在优化中，可以将这些参数作为优化的变量，通过调整这些变量来最小化运动误差。

同时，还需要考虑到机构的实际制造和使用条件，设置相应的约束条件，如连杆长度的范围、运动角度的限制等。

接下来，可以采用优化算法对四杆机构进行优化。

常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。

这些算法可以在给定的变量范围内搜索最优解，通过迭代的方式逐步优化机构的运动性能。

在Matlab中，可以利用优化工具箱中的相应函数进行优化计算。

需要对优化结果进行评估和验证。

优化算法得到的结果可能并不是唯一的最优解，因此需要对优化结果进行评估，判断其是否满足设计要求。

可以通过仿真和实验验证的方式对优化结果进行验证，进一步改进和优化机构的设计。

基于Matlab的四杆机构优化算法可以帮助改善机构的运动性能和效率。