鉸鏈四桿機構(gòu)創(chuàng)新課程設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著機器向自動化、高速化的不斷發(fā)展，機器人、機器手的日益興起，連桿機構(gòu)的作用愈加顯著，對它的設計與綜合方法的研究也更加引起人們的興趣。傳統(tǒng)的設計綜合中多采用圖解傳或?qū)嶒灧ǎ^程繁瑣、設計周期長，可行性差，很難準確實現(xiàn)設計要求，隨著計算機技術(shù)以及數(shù)值計算方法的迅速發(fā)展，解析法得到越來越廣泛的應用。特別是近年來可視化程序開發(fā)技術(shù)的

2、不斷豐富與發(fā)展，使得將連桿機構(gòu)綜合方法與綜合過程程序化、可視化就成為非常迫切而又有意義的研究問題。</p><p>　　針對于這種情況，本文對平面連桿機構(gòu)中應用最廣的鉸鏈四桿機構(gòu)，利用數(shù)值計算軟件MATLAB，文中以鉸鏈四桿機構(gòu)為研究對象，在對其進行運動分析的基礎上，建立數(shù)學模型，應用 MATLAB/GUI 工具箱，開發(fā)出了平面四桿機構(gòu)的運動學分析系統(tǒng)軟件。</p><p>　　關鍵詞：四

3、桿機構(gòu); 設計方法; MATLAB; 數(shù)學模型</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of machine in the direction of automation and high speed,connecting rod machanism is making more

4、notable impact on the developmeng of therobot day be day.As aresult,more antention will be paid to the research of synthsis and design of connecting rod mechanism.synthsis and design in the thadictional methods,such as g

5、raphic method and experimentation.,is difficult to meet design requiment,because its process is too complicated.its design cycle is lengthening,its inclination of</p><p>　　In the cireumstane,this thesis aims

6、 at flat four-bar mechanism that widely used in connecting rod mechanism,making use of the numerical computational softwale-MATLAB.In this paper, the four bar linkage Mechanism was studied.On the basis of the kinematic a

7、nalysis of themechanism, a mathematical model was established and a system for the kinematic analysis of the mechanism wasdeveloped with MATLAB/GUI. </p><p>　　Keywords:flat four-bar mechanism; design method

8、; MATLAB ; mathematics model</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要...............................................................I</p><p>　　Abstract...........................

9、.................................II</p><p>　　緒論........................................................ 1</p><p>　　1.1平面連桿機構(gòu)的簡介.......................................... 1</p><p>　　

10、1.2 課題的提出................................................. 1</p><p>　　鉸鏈四桿機構(gòu)數(shù)學模型的建立.................................. 3</p><p>　　2.1 設計問題................................................... 3<

11、/p><p>　　2.2 建立機構(gòu)的位置方程式并求解................................. 3</p><p>　　鉸鏈四桿機構(gòu)MATLAB編程................................... 5</p><p>　　3.1 MATLAB介紹........................................

12、........ 5</p><p>　　3.1.1MATLAB的主要功能....................................... 5</p><p>　　3.1.2 MATLAB的主要特點...................................... 6</p><p>　　3.1.3 MATLAAB應用范圍.........

13、..........................8 3.1.4為何用MATLAB設計鉸鏈四桿綜合軟件.......................9</p><p>　　3.2 程序框圖....................................................10 </p><p>　　3.3 MATLAB源程序...........

14、.....................................10</p><p>　　3.4 運算結(jié)果....................................................12</p><p>　　總結(jié)...............................................................13</p

15、><p>　　參考文獻...........................................................14</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1平面連桿機構(gòu)的簡介</p><p>　　18 世紀下半葉的第一次工業(yè)革命促進了機械工程學科的迅速發(fā)展，機

16、構(gòu)學在原來的機械力學的基礎上發(fā)展成為一門獨立的學科。機構(gòu)可分為連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇機構(gòu)等等，其中連桿機構(gòu)是其它機構(gòu)的理論結(jié)構(gòu)原型，是機構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論的主要研究對象。平面連桿機構(gòu)是由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的平面機構(gòu)，故又稱平面低副機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)全部采用低副連接，因而結(jié)簡單易于制造，結(jié)實耐用，不易磨損，適于高速重載；其運動低副具有良好的匣形結(jié)構(gòu)，無需保養(yǎng)，適用于極度污染或腐蝕而易出現(xiàn)問題的機器中，例如農(nóng)業(yè)、礦山、化工設備

17、中。連桿機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種多樣復雜的運動規(guī)律，而且結(jié)構(gòu)的復雜性不一定隨所需完成的運動規(guī)律性的復雜程度而增加；連桿機構(gòu)還具有一個獨特的優(yōu)點，就是可調(diào)性，即通過改變機構(gòu)中各桿件長度，即可方便地改變原機構(gòu)的運動規(guī)律和性能。連桿機構(gòu)由于結(jié)構(gòu)上的特點在各種機械行業(yè)中被廣泛的采用，是組成各種機械系統(tǒng)的基礎，如活塞發(fā)動機，各種紡織機械、印刷機械等，因此連桿機構(gòu)的研究一直是機構(gòu)學領域中的研究重點。</p><p><b>

18、;　　1.2 課題的提出</b></p><p>　　平面連桿機構(gòu)是由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的平面機構(gòu)，故又稱平面低副機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)構(gòu)件運動形式多樣，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動、擺動、移動和平面復雜運動，從而實現(xiàn)已知運動規(guī)律和已知軌跡。它的優(yōu)點是運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小;制造方便，易獲得較高的精度;兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機構(gòu)有時需用彈簧等力封閉

19、來保持接觸:連桿機構(gòu)還能起增力或擴大行程的用，若接長連桿，則能控制較遠距離的某些動作L。所以，平面連桿機構(gòu)廣泛地應用于各種機械、儀表和機電一體化產(chǎn)品中。但是它還存在著許多缺點:一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡，且設計較為復雜;當給定運動要求較多或復雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)往往較多，這樣就機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機構(gòu)運動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加;機構(gòu)中作平面復雜運動和作往復運動的

20、構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故機構(gòu)常用于速度較低的場合。以四桿機構(gòu)為代表的平面連桿機構(gòu)在工程機械中應用非常廣泛，其勢是能夠?qū)崿F(xiàn)設計者所期望的多種運動規(guī)律和運動軌跡的要求，而且結(jié)</p><p>　　近年來，隨著新技術(shù)的發(fā)展以及一些新興學科的出現(xiàn)，許多專家在原有的機構(gòu)分析方法上，綜合這些新的知識，將一些新的思想融入機構(gòu)的研究中，而無論是傳統(tǒng)還是新提出的研究方法，一個共同的特點就是完

21、成一次計算的工作量較大，因此，計算機輔助設計方法的研究就成了連桿機構(gòu)研究的主要方向。</p><p>　　連桿機構(gòu)的應用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機械和工程機械中得到廣泛應用，但連桿機構(gòu)的設計是一個比較復雜和困難的問題，常用的設計方法有圖解法和解析法。圖解法簡單直觀，但是精確度較低；解析法精度較高，但是計算工作量大，隨著計算機輔助數(shù)值解法的發(fā)展，解析法已經(jīng)得到廣泛的應用。本文利用MATLAB對四桿機構(gòu)進行設計。

22、</p><p>　　第二章 鉸鏈四桿機構(gòu)數(shù)學模型的建立</p><p><b>　　2.1 設計問題</b></p><p>　　已知鉸鏈四桿機構(gòu)的兩連架桿AB和CD的初始位置角==0°，它們中有三組對應的位置是，以及機架的長度l=50mm,要求設計該鉸鏈四桿機構(gòu)。</p><p>　　2.2 建立機構(gòu)的位置

23、方程式并求解</p><p>　　圖1 四桿機構(gòu)的輸入角與輸出角</p><p>　　在如圖1所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，以A為原點，機架AD為x軸建立直角坐標系Axy,則兩連架桿AB和CD相對于x軸的位置角之間有如下關系：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　因兩連架桿角位移的對應關系，只與各構(gòu)件

24、的相對長度有關，為此以AB的長度a為基準，并設</p><p>　　m=b/a,n=c/a,p=d/a (2)</p><p><b>　　將其帶入式（1）得</b></p><p><b>　　(3) </b></p><p>　　將上式等號兩邊平方后相加并

25、整理得</p><p><b>　　(4) </b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　若兩連架桿AB和CD第一位置線相對于x軸的夾角分別記為，則兩連架桿第i位置相對于x軸的夾角分別為。將式（4）用于兩連

26、架桿的第一和第i位置，有</p><p><b>　　（6）</b></p><p>　　式（6）中含有五個未知量，共有 n個方程，其有解的條件為 ，即鉸鏈四桿機構(gòu)最多能精確實現(xiàn)兩連架桿四組對應角位移，也即兩連架桿五組對應角位置。</p><p>　　本課題中給出三組角位置，帶入式（6）三個線性方程組可解出。將</p><

27、;p>　　代入式（5）即得各構(gòu)件的相對長度m,n,p.再根據(jù)實際需要選定構(gòu)件AD的長度d后，其它構(gòu)件的長度便可確定。</p><p>　　鉸鏈四桿機構(gòu) MATLAB編程</p><p>　　3.1 MATLAB介紹</p><p>　　3.1.1MATLAB的主要功能</p><p>　　進入MATLAB之后，會看到一個MATLAB C

28、ommand Window，稱為命令窗，它是最主要的窗口，既是鍵入命令也是顯示計算結(jié)果的地方。另外還有一個編程窗，專門用來編輯應用程序。還有一個主窗口，用來記錄已使用過的歷史命令和已打開的目錄，方便使用者查找。如果繪圖還會自動彈出一個繪圖窗，專門用來顯示繪制的圖形。MATLAB一般有3種進行計算的方法，第1種就如同使用計算器，直接輸入數(shù)值和運算符，立即從屏幕上獲得結(jié)果。第2種先對變量賦值，然后再輸入由變量構(gòu)成的表達式，也可立即獲得結(jié)果。

29、第3種，就是采用編程的方法來解決較復雜的，諸如含有判斷、循環(huán)、迭代、遞歸等算法的較復雜的問題。上述方法中，第2和第3包括了數(shù)組和矩陣運算，只要定義了數(shù)組和矩陣變量，就可以如同普通代數(shù)運算一樣直接用變量進行數(shù)學運算，十分方便。</p><p><b>　　(1)數(shù)值計算功能</b></p><p>　　利用FORTRAN和C等語言進行程序設計時，不僅需要對所利用的有關算

30、法有深刻的了解，還需要熟練掌握所用語言的語法和編程技巧。例如涉及到矩陣相乘運算時要編寫相應的子程序，程序以矩陣元素為處理對象而并非以矩陣整體為處理對象，工作效率和計算速度比較低，而MATLAB恰恰是以矩陣為運算單元的用MATLAB進行矩陣相乘時是以矩陣整體為計算單元的，我們不需要編寫算法實現(xiàn)程序，只需要按照MATLAB的語法規(guī)則輸入矩陣，一條簡單明了的相乘語句表達式‘A*B’就完成了幾十條FORTRAN或C語言語句才能完成的任務，對于我

31、們來說并沒有調(diào)用任何子程序。</p><p><b>　　(2)符號計算功能</b></p><p>　　數(shù)學計算有數(shù)值計算和符號計算之分，僅有優(yōu)異的數(shù)值計算功能并不能滿</p><p>　　足解決數(shù)學計算時的需要，在數(shù)學、應用科學和工程計算領域，常常會遇到符</p><p>　　號計算問題。利用符號運算，可以用有代表意

32、義的符號進行演算和分析而不用</p><p>　　每次都代入具體數(shù)值，這樣做既可以盡快得出規(guī)律而且省去了每次都要代入具</p><p>　　體數(shù)值的繁瑣，同時提高了軟件運行的速度。在方程和公式中的符號眾多的情</p><p>　　況下，利用MATLAB的符號計算功能可以清晰地獲得解的表達式，對于避免出錯</p><p>　　和提高程序的可讀性

33、均有很大的幫助。對于符號計算，一些高級語言對此要么</p><p>　　無能為力，要求必須將符號賦予具體數(shù)值才給與計算:要么非常煩瑣。而MATLAB</p><p>　　將符號運算變得非常容易，就如同在草稿紙上演算式子一樣方便。</p><p>　　(3)數(shù)據(jù)t分析和可視化功能</p><p>　　在科學計算和研究工作中，技術(shù)人員經(jīng)常會遇到大

34、量的原始數(shù)據(jù)，而對數(shù)</p><p>　　據(jù)的分析往往難于入手。MATLAB能將這些數(shù)據(jù)以圖形的方式顯示出來，不僅使</p><p>　　數(shù)據(jù)間的關系清晰明了，而且對于揭示其內(nèi)在本質(zhì)往往有著非常重要的作用。</p><p>　　MATLAB提供了良好的用戶界面，許多函數(shù)本身會自動繪制出圖形，而且會自動</p><p>　　選取坐標刻度，繪制出

35、直角坐標、極坐標、對數(shù)坐標下的二維和三維圖形，以</p><p>　　及條形圖、直方圖、等高線圖、餅形圖、離散數(shù)據(jù)圖和瀑布圖等專用圖形。</p><p><b>　　(4)文字處理功能</b></p><p>　　MATLABNotebook為用戶提供了強大的文字處理功能。 MATLABNotebook允</p><p>

36、;　　許用戶從一個文字處理程序(如 Micr0SoftWord)訪問MATLAB的數(shù)值計算和可視化結(jié)果。</p><p>　　3.1.2 MATLAB的主要特點</p><p>　　一種語言之所以能如此迅速地普及，顯示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語言的特點。正如同F(xiàn)ORTRAN和C等高級語言使人們擺脫了需要直接對計算機硬件資源進行操作一樣，被稱作為第四代計算機語言的MATLA

37、B，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。MATLAB的最突出的特點就是簡潔。MATLAB用更直觀的、符合人們思維習慣的代碼，代替了C和FORTRAN語言的冗長代碼。MATLAB給用戶帶來的是最直觀、最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。以下簡單介紹一下MATLAB的主要特點。</p><p>　?、僬Z言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。MATLAB程序書寫形式自由，利用其豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序

38、編程任務，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫函數(shù)都由本領域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性?？梢哉f，用MATLAB進行科技開發(fā)是站在專家的肩膀上。</p><p>　　具有FORTRAN和C等高級計算機語言知識的讀者可能已經(jīng)注意到，如果用FORTRAN或C語言去編寫程序，尤其當涉及矩陣運算和畫圖時，編程會很麻煩。例如，如果用戶想求解一個線性代數(shù)方程，就得編寫一個程序塊讀入數(shù)據(jù)，然后再使用一種求解線性方程的算法

39、（例如追趕法）編寫一個程序塊來求解方程，最后再輸出計算結(jié)果。在求解過程中，最麻煩的要算第二部分。解線性方程的麻煩在于要對矩陣的元素作循環(huán)，選擇穩(wěn)定的算法以及代碼的調(diào)試都不容易。即使有部分源代碼，用戶也會感到麻煩，且不能保證運算的穩(wěn)定性。解線性方程的程序用FORTRAN和C這樣的高級語言編寫至少需要好幾十行。再如用雙步QR方法求解矩陣特征值，如果用FORTRAN編寫，至少需要四百多行，調(diào)試這種幾百行的計算程序可以說很困難。以下為用MATL

40、AB編寫以上兩個小程序的具體過程。</p><p>　　用MATLAB求解下列方程，并求矩陣A的特征值。</p><p>　　解為：x=A\b；設A的特征值組成的向量為e，e=eig（A）。</p><p>　　可見，MATLAB的程序極其簡短。更為難能可貴的是，MATLAB甚至具有一定的智能水平，比如上面的解方程，MATLAB會根據(jù)矩陣的特性選擇方程的求解方法，所

41、以用戶根本不用懷疑MATLAB的準確性。</p><p>　?、谶\算符豐富。由于MATLAB是用C語言編寫的，MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短，具體運算符見附表。</p><p>　　③MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如for循環(huán)、while循環(huán)、break語句和if語句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?lt;/p>&

42、lt;p>　?、苷Z法限制不嚴格，程序設計自由度大。例如，在MATLAB里，用戶無需對矩陣預定義就可使用。</p><p>　　⑤程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。</p><p>　?、轒ATLAB的圖形功能強大。在FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。

43、</p><p>　　⑦MATLAB的缺點是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。</p><p>　?、喙δ軓妱诺墓ぞ呦涫荕ATLAB的另一重大特色。MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又可分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工

44、具箱主要用來擴充其符號計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱能用于多種學科。而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如control、toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等。這些工具箱都是由該領域內(nèi)的學術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎程序，而直接進行高、精、尖的研究。下表列出了MATLAB的核心部分及其工具

45、箱等產(chǎn)品系列的主要應用領域。</p><p>　　3.1.3 MATLAB的應用范圍</p><p>　　在當今30多個數(shù)學類科技應用軟件中，就軟件數(shù)學處理的原始內(nèi)核而言，可分為兩大類。一類是數(shù)值計算型軟件，如 MATLAB、Xmath、Gauss等，這類軟件長于數(shù)值計算，對處理大批數(shù)據(jù)效率高；另一類是數(shù)學分析型軟件，如Mathematica、Maple等，這類軟件以符號計算見長，能給出解

46、析解和任意精度解，其缺點是處理大量數(shù)據(jù)時效率較低。MathWorks公司順應多功能需求之潮流，在其卓越數(shù)值計算和圖示能力的基礎上，又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號計算、文字處理、可視化建模和實時控制能力，開發(fā)了適合多學科、多部門要求的新一代科技應用軟件MATLAB。經(jīng)過多年的國際競爭，MATLAB 已經(jīng)占據(jù)了數(shù)值型軟件市場的主導地位。</p><p>　　在MATLAB進入市場前，國際上的許多應用軟件包都是直接以F

47、ORTRAN和C語言等編程語言開發(fā)的。這種軟件的缺點是使用面窄、接口簡陋、程序結(jié)構(gòu)不開放以及沒有標準的基庫，很難適應各學科的最新發(fā)展，因而很難推廣。MATLAB的出現(xiàn)，為各國科學家開發(fā)學科軟件提供了新的基礎。在MATLAB問世不久的20世紀80年代中期，原先控制領域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在MATLAB上重建。</p><p>　　時至今日，經(jīng)過Math Works公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多

48、學科、多種工作平臺的功能強勁的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學工具；成為攻讀學位的大學生、碩士生、博士生必須掌握的基本技能。在設計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。</p><p>　　MATLAB由主包和各種工具箱組成。主包是MAT

49、LAB的核心，工具箱是擴的有·</p><p>　　專門功能的函數(shù)。例如，控制系統(tǒng)工具箱應用于連續(xù)和離散系統(tǒng)設計、頻域和</p><p>　　時域響應等控制領域;信號處理工具箱應用于自適應去噪和壓縮、譜分析和估計等信號處理領域;通信工具箱應用于信號編碼、調(diào)制解調(diào)等通信領域;財政金融工具箱應用于成本和利潤分析、市場靈敏度分析等金融領域。應用MATLAB的各種工具箱可以在很大程度上減

50、小用戶編程時的復雜度，因此MATLAB在很廣的領域內(nèi)得到了應用，其典型應用有:自動控制、圖像信號處理、生物醫(yī)學工程、、語音處理、雷達工程、信號分析、振動理論、時序分析與建模、化學統(tǒng)計學、經(jīng)濟學等。</p><p>　　3.1.4為何用MATLAB設計鉸鏈四桿綜合軟件</p><p>　　隨著計算機技術(shù)和程序設計語言的發(fā)展，編寫程序中顯示出一些不足:</p><p>

51、　　(l)編程時要熟悉有關算法;</p><p>　　(2)圖形繪制和計算結(jié)果分析不很方便;</p><p>　　(3)源程序不易看懂，不利于研究工作的延續(xù)性。</p><p>　　另一方面，在鉸鏈四桿綜合計算過程中，需要多次改變眾多的參數(shù)，涉及</p><p>　　非常復雜的數(shù)學表達式求解。同時，還要對計算結(jié)果進行分析、比較，繪制圖<

52、/p><p>　　形，找出它們之間變化的關系。這些都使鉸鏈四桿綜合計算程序的編制不很容</p><p>　　易。而如前所述，MATLAB有著豐富的數(shù)學函數(shù)庫‘、豐富的圖形圖像處理能力、</p><p>　　強大數(shù)值運算和符號運算能力、交互式的編程環(huán)境并可進行可視化開發(fā)，更重</p><p>　　要的是它不要求用戶對算法很熟悉。MATLAB的這些特

53、點降低了鉸鏈四桿綜合計</p><p>　　算程序的編制難度，.故我們采用MATLAB來進行鉸鏈四桿綜合與分析計算。MATLAB將算法的具體實現(xiàn)封裝起來，對用戶來說是不透明的;而用戶也無需知道這些算法，因為我們的目的是研究工作本身，而不是這些算法和其實現(xiàn)方式。對于鉸鏈四桿綜合而言，這樣做大大節(jié)約了設計開發(fā)時間，縮短了設計開發(fā)周期;同時由于不需用戶干預算法實現(xiàn)過程，減少了出錯的可能性，增加了計算結(jié)果的可靠性，從而可

54、以提高設計質(zhì)量。</p><p><b>　　3.2 程序框圖</b></p><p>　　圖2 鉸鏈四桿機構(gòu)流程圖</p><p>　　3.3 MATLAB源程序</p><p>　　主程序： link_design_mainl文件 </p><p><b>　　clear;&l

55、t;/b></p><p><b>　　%1 已知參數(shù)</b></p><p>　　alpha_0=0;phi_0=0;</p><p>　　theta_1=[45;90;135]*pi/180;</p><p>　　theta_3=[52;82;112]*pi/180;</p><p>&

56、lt;b>　　d=50;</b></p><p><b>　　%2 計算各桿長度</b></p><p>　　[l,m,n]=link_design(theta_1,theta_3,alpha_0,phi_0);</p><p><b>　　b=l*d/n;</b></p><p>

57、;<b>　　c=d*m/n;</b></p><p><b>　　a=d/n;</b></p><p><b>　　%3 輸出計算結(jié)果</b></p><p>　　disp('計算結(jié)果1：各干相對長度');</p><p>　　disp('

58、 ');</p><p>　　fprintf('連桿相對長度 l=%3.2f \n',l);</p><p>　　fprintf('搖桿相對長度 m=%3.2f \n',m);</p><p>　　fprintf('機架相對長度 n=%3.2f \n',n);</p><p&

59、gt;　　disp(' ');</p><p>　　disp('計算結(jié)果2：各干長度');</p><p>　　disp(' ');</p><p>　　fprintf('曲柄長度 a=%3.2f \n',a);</p><p>　　f

60、printf('連桿長度 b=%3.2f \n',b);</p><p>　　fprintf('搖桿長度 c=%3.2f \n',c);</p><p>　　fprintf('機架長度 d=%3.2f \n',d);</p><p>　　disp(' ');</p>

61、<p>　　子函數(shù)：link_design文件</p><p>　　function [l,m,n]=link_design(theta_1,theta_3,alpha_0,phi_0)</p><p>　　%計算線性方程組系數(shù)矩陣A</p><p>　　A=[cos(theta_3(1)+phi_0),cos(theta_3(1)+phi_0-the

62、ta_1(1)-alpha_0),1;</p><p>　　cos(theta_3(2)+phi_0),cos(theta_3(2)+phi_0-theta_1(2)-alpha_0),1;</p><p>　　cos(theta_3(3)+phi_0),cos(theta_3(3)+phi_0-theta_1(3)-alpha_0),1];</p><p>　　%

63、 計算線性方程組系數(shù)矩陣B</p><p>　　B=[cos(theta_1(1)+alpha_0);cos(theta_1(2)+alpha_0);cos(theta_1(3)+alp ha_0)];</p><p><b>　　% 求解線性方程組</b></p><p><b>　　p=A\B;</b></

64、p><p>　　% 計算相對桿長l,m,n</p><p>　　p0=p(1);p1=p(2);p2=p(3);</p><p><b>　　m=p0;</b></p><p><b>　　n=-m/p1;</b></p><p>　　l=sqrt(m*m+n*n+1-p2*2*

65、n);</p><p><b>　　End</b></p><p><b>　　3.4 運算結(jié)果</b></p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本文采用解析法，就鉸鏈四桿機構(gòu)，進行了一些數(shù)學處理，建立相應的數(shù)學模型；在此基礎上，用 MATLAB 語言編

66、寫算法和繪圖程序。充分高效的利用不同軟件平臺各自的優(yōu)勢，勢必能有效的縮短開發(fā)周期，提高系統(tǒng)性能，這無疑對專業(yè)軟件的開發(fā)具有重要意義?！菊n題主要涉及的內(nèi)容為MATLAB軟件編程應用技術(shù)、面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)技術(shù)、MATLAB與前臺數(shù)據(jù)接口技術(shù)等。鉸鏈四桿機構(gòu)綜合已經(jīng)有比較成熟的方法和理論，采用了MATLAB編程，充分發(fā)揮了MATLAB在數(shù)值處理和圖形顯示方面的優(yōu)勢。編制的程序具有通用性好、界面友好的特點。用戶不用具備非常深厚的專業(yè)知識，只

67、需輸入基本模型參數(shù)，程序就能對鉸鏈四桿機構(gòu)進行綜合和運動學分析本文對鉸鏈四桿機構(gòu)綜合的計算理論、計算方法進行了描述，對數(shù)學計算軟件MATLAB的特點、設計方法進行了簡要的介紹，給出了應用 MATLAB求解鉸鏈四桿機構(gòu)綜合的計算步驟、程序框圖以及最終軟件，展示這種應用給工程計算和設計帶來的諸多益處。</p><p>　　經(jīng)過為期兩個星期的課程設計，使我不僅對平面四桿機構(gòu)的作圖法加深了理解，同時也學習了解析法的相關方

68、面的知識。這次，程序編程并沒有運用以前學習的c語言，而是運用了新學的軟件MATLAB。在這有限的時間里，通過查閱圖書館資料，網(wǎng)上觀看視頻，我對MATLAB各方面的功能及用途有了一次新的認識，擴展了我的視野，加強了我的自學能力，教會我如何將大學四年來所學的東西合理地運用到社會實踐上來，做到理論聯(lián)系實際，為我以后在工作學習中做了一次很好的鋪墊。在這里，要衷心感謝王老師對于我課程設計方面的幫助，是他詳細地指導我各方面的知識，才能使這次課程設計

69、圓滿的完成，同時，也感謝同學們對于我在新學的軟件MATLAB各方面的幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]郭蓉.平面連桿機構(gòu)計算機輔助設計方法的研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學 研究生院，2005:1一3.</p><p>　　[2]賀賢貴，徐振華.機構(gòu)最優(yōu)設計[M].北京:高等教育出版社，

70、1984.1-7.</p><p>　　[3]唐家瑋，馬喜川.平面連桿機構(gòu)運動綜合[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出 版社，1995.22一24.</p><p>　　[4]鄭文緯,吳克堅.機械原理.北京:高等教育出版社,1997,7.</p><p>　　[5]張德豐.MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡運用設計.北京:機械工業(yè)出版社,2010.</p>