基于MATable的一種連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)

摘 要：連桿機(jī)構(gòu)是一種典型的機(jī)械機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的和困難的問題，常用的設(shè)計(jì)方法有幾何綜合法，解析綜合法。文章以MATLAB語言為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，結(jié)果表明，此方法能夠有效降低由于幾何法和解析法的所帶來的設(shè)計(jì)和計(jì)算難度，設(shè)計(jì)效率高，效果好。

關(guān)鍵詞：連桿；MATLAB；運(yùn)動(dòng)分析

引言

MATLAB是一種高級(jí)技術(shù)語言和發(fā)展環(huán)境。是用于分析數(shù)據(jù)開發(fā)算法和應(yīng)用面向函數(shù)的語言，可以方便的進(jìn)行工程數(shù)值分析、優(yōu)化分析、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制也可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算可視化，圖形繪制圖像處理、仿真等功能，在工業(yè)和研究領(lǐng)域具有極大的使用價(jià)值，逐漸成為優(yōu)化領(lǐng)域的主要工具之一。通過MATLAB快速解決傳統(tǒng)解決辦法解決的問題，在實(shí)際應(yīng)用中有很大的優(yōu)勢(shì)。

1 設(shè)計(jì)步驟

（1）針對(duì)連桿運(yùn)動(dòng)，建立連桿機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)參數(shù)模型。（2）根據(jù)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型運(yùn)用Mtable進(jìn)行編程，確立主程序和子函數(shù)并進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)算。（3）輸入相應(yīng)的參數(shù)，估算初始值。利用非線性方程組的數(shù)值求解函數(shù)，得到結(jié)果。

2 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析（給定連桿極限位置和最小傳動(dòng)角）

上面式中表明了連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)幾何關(guān)系，共有8個(gè)參數(shù)，已知極位夾角θ（行程速比系數(shù)K）搖桿長(zhǎng)度 l3和擺角Ψ的條件下，再補(bǔ)充最小傳動(dòng)角γmin 曲柄長(zhǎng)度l3，機(jī)架長(zhǎng)度l2等結(jié)構(gòu)參數(shù)中的其他條件，通過非線性方程得到未知其他桿的長(zhǎng)度，以及在左極限時(shí)搖桿的位置Ψ0。

3 實(shí)例分析及結(jié)果

已知行程速比系數(shù)k=1.2， l3=200mm，Ψ=30°，要求機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin？芏40°。該設(shè)計(jì)中已知參數(shù)4個(gè)，求解4個(gè)，采用傳統(tǒng)的不管是圖解和綜合法在效率和精度上都存在很大困難。考慮采用Mtable計(jì)算機(jī)輔助分析。先建立運(yùn)動(dòng)幾何方程函數(shù)文件，輸入極位夾角，搖桿長(zhǎng)度l3等已知條件，估計(jì)待求初始值，運(yùn)用非線性方程組的數(shù)值求解FSLOVE 函數(shù)求解。

程序文件和運(yùn)算結(jié)果

4 結(jié)束語

針對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)解析法和綜合法的復(fù)雜性和困難性，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)幾何關(guān)系，在建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用MATable中求解非線性方程，線性方程組和優(yōu)化計(jì)算功能，可以方便快捷的得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。

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作者簡(jiǎn)介：韓二豹（1978-），男，漢，陜西，講師，工程碩士，2003年7月，畢業(yè)于陜西科技大學(xué)，過程裝備與控制工程專業(yè)；2003年8月至今，在陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院任教，研究方向：機(jī)械制造及自動(dòng)化；學(xué)生管理教育。