基于MATLAB铰链四杆机构的运动分析代码

基于MATLAB的RRR—RSSR摇杆空间机构运动学仿真

基于MATLAB的RRR—RSSR摇杆空间机构运动学仿真崔卫国（五邑大学机电学院，广东江门529020）摘要：本文以RRR—RSSR摇杆空间机构为研究对象，建立了摇杆机构、RRRⅡ机构、RSSR机构的运动学模型，并对此机构模型进行运动参数分析、运动学特性分析，应用代数解析法建立了该连杆机构的各部分数学模型，并通过MATLAB对其机构进行运动仿真，建立起M函数的仿真，最终得出了该机构运动的位置、速度、加速度的解析方程和运动学曲线。

关键词:运动学；连杆机构；数学模型；MATLAB仿真分析；运动特性Abstract: This article to the RRR-RSSR rocker space agencies as the object of study, rocker mechanism, RRR Ⅱinstitutions, RSSR kinematics model, and this institutional model for the motion parameters analysis, kinematics characteristic analysis, the application of algebraic analytical method part of the mathematical model of the link mechanism, and their institutions through MATLAB simulation exercise to establish the simulation of the M function, and ultimately reached the position of the kinematic speed, acceleration analytical equations and kinematics curves.Keywords: kinematics; linkage; mathematical model; the MATLAB simulation analysis; motion characteristics1前言机构是由构件组成的系统，用来传递运动或力的装置，它涉及到所有有关一般机器及机构的设计理论、运动学与动力学分析与综合、机器人机构学、微观机械和仿生机械等。

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)

基于MATLAB空间四连杆引纬机构运动仿真

基于MATLAB空间四连杆引纬机构运动仿真徐永康;张雷【摘要】In order to analyze kinematics characteristics of apace four bar linkage weft insertion mechanism, this paper built mathematical models of every parts of the mechanism with algebra analytical method to obtain motion curve through MATLAB programming, as well as studied of quantitative analysis the influence of movement law induced by the change of rotate speed and crank length. The results show that the motion characteristics curve can meet the weft inserting requirements, and it is feasible to optimize motion curve via adjusting the rotate speed and crank length. [Ch,9 fig. 2 tab. 9 ref. ]%为了分析探讨剑杆织机空间四连杆引纬机构参数变化对其运动学特性的影响,通过代数解析的方法建立了该机构各部分数学模型,编制了MATLAB程序对其进行运动仿真,得出了运动特性曲线,同时定量分析了转速和曲柄长度变化对引纬机构运动规律的影响.分析结果表明,所得的运动特性曲线符合所需引纬要求,可以通过调节转速和曲柄长度优化运动规律曲线.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2012(030)003【总页数】5页(P17-21)【关键词】剑杆织机;空间引纬机构;MATLAB;仿真分析;运动规律【作者】徐永康;张雷【作者单位】浙江理工大学机控学院,浙江杭州310018;浙江理工大学机控学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TH112.1;TS103.1340 引言无梭织机代替有梭织机已经成为不可逆转的大趋势。

MATLAB基本杆组-运动学仿真

⎡ ri cos (θ i + π ) ⎤ 2 ⎡ xC ⎤ ⎡ xB ⎤ ⎡ ri cos (θ i + π 2 ) ⎤ ⎢ y ⎥ = ⎢ y ⎥ + ⎢ r sin θ + π 2 ⎥ θi + ⎢ r sin θ + π ⎥ θi ( i )⎦ ⎣ i ( i )⎦ ⎣ C⎦ ⎣ B⎦ ⎣ i
xC = xB − riθi sin (θi ) = xD − rjθ j sin (θ j ) yC = yB + riθi cos (θi ) = yD + rjθ j cos (θ j )
再次对时间t求导数，得到点C的加速度为
xC = xB − riθi sin (θi ) − riθi2 cos (θi ) = xD − rjθ j sin (θ j ) − rjθ j2 cos (θ j ) yC = yB + riθi cos (θi ) − riθi2 sin (θi ) = yD + rjθ j cos (θ j ) − riθ i2 sin (θ j )
( (
) )
§5-1 曲柄的MATLAB运动学仿真模块
xB = ri cos (θi ) + rj cos (θ j ) yB = ri sin (θi ) + rj sin (θ j )
对时间分别求两次导数
xB = − rjθ j sin (θ j ) xB = − rjθ j sin (θ j ) − rjθ j2 cos (θ j )
求导数
−riθi sin (θi ) + rjθ j sin (θ j ) = xD − xB riθi cos (θi ) − rjθ j cos (θ j ) = yD − yB

基于MATLAB的平面四连杆机构优化设计

有志，有恒，有识，有为
基于 MATLAB 的四连杆机构的优化设计
陈伟斌
（汕头大学，工学院）
[摘要] 对平面四连杆机构进行数学建模，要求实现预期的传递函数运动轨迹。利用 MATLAB 强大的运算功能，快速精确地计算出优化结果。再利用 MATLAB 编写程序检验得出的运动轨迹是否达到期望目标。 [关键词] 连杆、轨迹、优化设计、MATLAB。
Optimized design for four bar linkage mechanism of crushing machine based on MATLAB
Terry Chen (Shantou University, Engineering College)
[Abstract] Analyze the model of four bar linkage mechanism and try to satisfy the movement locus that we excepted. With the strong functions of MATLAB, we can calculate and get the best result quickly. Then write a program to simulate the movement locus of the output and examine whether it satisfy our requirement. [Key Words] Linkage, Movement locus , Optimized Design, MATLAB
l 2, l 3 两个独立变量。设
l 2 x1; l 3 x 2; 可以得出本题是二维优化问题。
有志，有恒，有识，有为

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. ４２Ｎｏ. １
Ｆｅｂ. ２０２１
电
ＣｏｌｌｉｅｒｙＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
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
６３

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
ｏｆｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｒｅａｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｐｏｉｎｔｏｆｆｏｕｒ￣ｂａｒｌｉｎｋａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｃａｎｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄꎬ ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅ

基于Matlab的空间四连杆转向装置的设计与分析

主动件与从动件回转轴空间交错场合下的转向机构在各种机械中起到很重要的作用，可满足空间转向要求
的机构有多种，常用的有空间四杆机构、凸轮摇杆机构和
正弦机构。而其中空间四杆机构凭借结构紧凑、灵活性高
且易于实现复杂运动的特点，被应用最为广泛。正因为空
间四杆机构灵活性高，其运动特性更为多变，设计与分析
难度较高。为此，本文力求减少设计工作量，对空间四杆机构做出一些简化。得到一种新的设计方法。
１空间四连杆转向装置设计
１．１转向机构的主要类型在某些场合，特别是精密机械，对传动精度和调节精度的要求极高，同时还应便于拆装和维护。目前被广泛应用的机构有凸轮机构、正弦机构和空问四杆机构，其中凸轮机构最易于实现预设的复杂运动，而其机构占用空间较大，一定程度上影响到机构的极限尺寸；正弦机构可用于实现从动件的正弦运动，其对于导轨安装精度要求较高，安装调节难度较大Ⅲ ：ＲＳＳＲ空间四连杆机构具有结构
４１０１２８）
要：为了提高空间四连杆转向机构的设计精度，设计了ＲＳＳＲ空间四连杆转向装置，并建立了该装置的数据模型和设计了Ｍａｄａｂ

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 Simulink的平面四连杆机构仿真(优选.)

基于MATLAB/Simulink的平面四连杆机构仿真一、题目及自由度分析如图1所示，该平面四杆机构中有三根运动的均质钢杆，其中有两根钢杆的一端与接地点连接，第三根杆就与这两根杆剩下的端点连接起来，两个接地点就可认为是第四杆，机构中相关尺寸如图2所示。

计算结构自由度，三个运动杆被限制到平面内运动，因此每个杆都有两个移动和一个转动，即在考虑约束之前，自由度为：3×(2+1)=9但是由于每个杆都受到约束，所以并不是每个自由度都是独立的。

在二维状态下，刚体间的连接或者刚体与接地点的连接就会增加两个约束。

这样就会使得刚体其中一端不能够作为独立的自由运动点，而是要受到邻近刚体的约束。

该题中有四个刚体--刚体或刚体—接地点的连接，这就隐含8个约束。

那么最后的自由度为9-8=1.虽然有四个转动自由度，但是，其中三个都是非独立的，只要确定其中一个，就可确定其余三个。

二、模型建立及参数设置1应用MATLAB/Simulink建立初始模型2在初始模型的基础上添加Joint Sensor模块3依题意设置相关参数⑴配置Ground模块由图2可得系统的基本尺寸为：①固定构件长86.7厘米②Ground_1表示接地点，在World CS坐标轴原点右边43.3cm处③Ground_2表示接地点，在World CS坐标轴原点左边43.4cm处④最下端的铰处于X-Z平面内原点以上4cm图5Ground_1模块参数设置图6Ground_2模块参数设置4配置Joint模块三个没有接地的联杆都是在X-Y平面内的，所以Revolute轴必须是Z轴。

⑴依次打开Revolute参数对话框，保持默认值，即Axis of rotation[x y z]默认设置为[001]，Reference csys都是WORLD。

图7Revolute坐标设置⑵根据连接情况依次设置Revolute参数对话框中的Connection parameters参数图8Revolute模块参数对话框Connection parameters参数图9Revolute模块参数对话框Connection parameters参数图10Revolute模块参数对话框Connection parameters参数图11Revolute模块参数对话框Connection parameters参数5配置Body模块本题中Body模块（即Bar）定位方式不是直接相对于WORLD坐标系统，而是采用相对坐标形式，Bar1的CS1相对于Ground_1，Bar2的CS1相对于Bar1，以此类推。

铰链四连杆机构的运动学

铰链四连杆机构的运动学1. 连杆的位置和速度研究如图所示的机构。

当角度θ1和θ2给定时，θ3和θ4由下式给出：L 2cos θ2+L 3cos θ3-L 4cos θ4-L 1cos θ1=0L 2sin θ2+L 3sin θ3-L 4sin θ4-L 1sin θ1=0 （1）为方便起见，令θ1=0。

如果连杆２的角速度给定，则连杆３和连杆４的角速度分别是：ω3=)sin()sin(4333422θθθθω--L L ω４=)sin()sin(3443222θθθθω--L L其中θ3，θ4由公式（1）得到。

连杆2端部的线速度是Ｖ2=Ｌ2ω2，连杆端部的线速度是：Ｖ４=Ｌ4ω4=Ｖ2)sin()sin(3432θθθθ--每一速度在角速度ωj 的方向上分别垂直于杆Ｌj 。

连杆3和连杆4的角加速度是：a 3=)sin()cos()cos()sin(43324434233242222422θθωθθωθθωθθ---+-+--L L L L a La 4=)sin()cos()cos()sin(43423343244232222322θθωθθωθθωθθ---+---L L L L a L用代数求解法可以从式（1）直接获得θ3和θ4的表达式，但很烦琐。

应该使用fsolve 函数来求解。

例铰链四杆机构的位置、速度和加速度的图形化表示在L 1=0.8，L 2=2，L 3=2,L 4=3的情况下，画出连杆3的方向，在另一幅图绘出速度比V 4/V 2和ω2=4 rad/s 及2α=5 rad/s 2时的加速度4α。

首先创建函数FourBarPosition ，函数fsolve 通过它确定θ3和θ4。

这样，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))]；其中th(1)=θ3,th=θ4。

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。

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。

最新毕业设计：在MATLAB环境下开发平面连杆机构运动分析系统

河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：在MATLAB环境下开发平面连杆机构运动分析系统THE DEVELOPMENT OF SYSTEM FOR ANALYSIS OF MOTION IN PLANE FOUR BAR MECHANISM BASED ONMATLAB SOFTWARE学生姓名：樊新乾所在院系：机电学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：杜家熙卞平艳完成时间：2009年05月20日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 plane four - linkage , and analytical software was developed. The software adopted Matlab as a design language. It combined parametric design with interactive design and had good interface for user. Thus, it was faster and more convenient to analyse linkage. The analytical result was obtained as soon 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 (3)2.1平面四连杆机构的运动分析 (3)2.2 机构的数学模型的建立 (3)2.2.1 建立机构的闭环矢量位置方程 (3)2.2.2 求解方法 (5)3 基于MATLAB程序设计 (7)3.1 程序流程 (7)3.2M文件编写 (9)3.3程序运行结果输出 (13)4 基于MATLAB图形界面设计 (20)4.1界面设计 (20)4.2代码设计 (21)5 结论 (30)致谢 (30)参考文献 (31)1 绪论连杆机构的应用十分广泛，它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应用[1]。

四连杆机构设计

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
3.14 -0.932 -0.719 3.25 2.68 1.99 1.85 0.454 0.212 0.192 0.000538
2.21 Hessian modified 1.34 4.59 Hessian modified 0.852 0.468 0.148 0.0634 0.00521 0.00024 Hessian modified 1.6e-006 Hessian modified 3.17e-006 Hessian modified
1. 问题描述如图所示，设计要求铰链四杆机构近似地实现期望函数 y log x , 1 x 2 ,试设计此四杆机构。
MAT LAB 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 ,同时程序结构具有扩展性。应用 MATLAB 对机构进行优化设计可以大大缩短设计时间，提高设计精度。
Jason Zhang (Shantou University, Engineering College)
[Abstract] Analyze the model of four bar linkage mechanism and try to satisfy the movement locus that we excepted. With the strong functions of MATLAB, we can calculate and get the best result quickly. Then write a program to simulate the movement locus of the output and examine whether it satisfy our requirement. [Key Words] Linkage, Movement locus , Optimized Design, MATLAB