四连杆机构运动学仿真 | 【Matlab源码+理论公式文本】| 曲柄滑块 | 曲柄摇杆 | 机械连杆
suoge223 2024-07-23 16:05:04 阅读 76
【程序简介】💻🔍
本程序通过matlab实现了四连杆机构的运动学仿真编程,动态展现了四连杆机构的运动动画,同时给出了角位移、角速度和角加速度的时程曲线,除了程序本身,还提供了机构运动学公式推导文档,从而帮助大家更好地去理解程序的物理背景和算法原理。为了大家更好理解本程序,还提供了相应的视频教程供大家学习,视频教程链接见文末。
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四连杆机构的运动动画
角位移、角速度、角加速度时程曲线
【理论文本截图】
【代码截图】
【视频教程】
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【基础知识】
连杆机构的特点
我们要学习分析一个机构,首先需要了解这个机构的特点。首先说一下连杆机构的组成。很显然,连杆机构由若干跟连杆,轴组成,而轴与杆的相对运动很明显是相对转动——即转动副,同时在连杆机构演变中,圆周率运动,摆动会被演化为直线运动,这两种运动都是低副。低副有着承受能力強,耐磨,制造简单,易于高精度制造的特点。
特别说明,如非特别注明,本文所提及的连杆机构均为四杆机构。
连杆机构的结构
一个通用的四杆机构由机架,连架杆,连杆组成。
四杆机构(请原谅笔者的画工)
鸡架,啊不是,是机架(4),是四杆机构的固定部分,可以是一跟杆,可以是一个平面,亦可是其他的(其实就是两个固定点之间的连线)。显然,与机架相连的部分我们将称为连架杆(1,3)。连接两根连架杆的是连杆(2)。
我们可以改变通过四杆机构的机架位置以及四杆长短关系,可以得到其不同的运动特点。
连杆机构的运动
我们首先来看一个典型的连杆机构
很显然,杆1在做整周运动,故我们叫做曲柄,而杆4在做摆动,故我们叫摇杆,所以这个机构我们叫做曲柄摇杆机构,这种机构多用于牛头刨床的进给机构,雷达调整机构,缝纫机的脚踏机构等。
假设我有个想法,我不想让摇杆作摆动了,我想让他直直地走,作直线运动。那么,在这个时候,我们可以想像,我们的摇杆是很长很长,有多长呢?譬如说114514mm长,此时,尽管我们的摇杆还是作摆动,但是其运动轨迹,可以变成一段接近直线的圆弧。若我们把摇杆设为无限长,那么,其运动轨迹,我们就可以视为直线了(你可以类比为地球是圆的,但你脚底下的土地是平整的)。我们将连架杆末端连上一个滑块,而滑块底部有一个导轨,此时,我们可以将连杆机构演化为滑块机构,即从动件作由曲线运动变为直线运动。
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