matlabsimulink联合仿真经典的例子

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1、数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真一、原理图1二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床示意图图2二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床刃磨原理图重要假设条件：1、二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床是通过两组并联杆（2，a和3，b）保证动平台4只在空间中做水平运动，而没有翻转运动。每一组并联杆是由空间相互平行的4根杆件组成，由于组内各杆件受力相同，所以将其简化成平面机构如图2。构件a，b是保证动平台4只做水平运动的辅助平行杆，所以可以假设将机构中杆件a，b省略，而动平台4只做水平移动，没有翻转运动，也就是4相对于地面的夹角θ4恒等于0。2、直线电机

2、的次子有两个（1和5）但是在加工过程中并不是两者同时运动，所以假设5与导轨固联。3、假设机床在工作过程中动平台4只受到树直向上的恒力作用，且作用在其中心位置。基于以上假设机床平面结构示意图如图3。图3二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床简化机构平面结构示意图二、建立仿真方程C2=cos(θ2)S2=sin(θ2)C3=cos(θ3)S3=sin(θ3)一）力方程（分别对各个杆件进行受力分析）对动平台4：受力分析如图4F24x+F43x=m4*Ac4x（1）F24y+F43y=m4*Ac4y（2）F24y*rc4-F43y*rc4=0

3、（3）图4动平台4的受力分析对并联杆2：受力分析如图5F12x+F24x=-m2*Ac2x（4）F12y+F24y=-m2*Ac2y（5）F12x*rc2*S2+F12y*rc2*C2-F24x*rc2*S2-F24y*rc2*C2=I2*α2（6）图5并联杆2的受力分析对直线电机滑块1：受力分析如图6Fm+F12x=m1*r1_dot_dot（7）Fy=F12y（8）图6直线电机滑块1的受力分析对并联杆3：受力分析如图7F13x+F43x=-m3*Ac3x（9）F13y+F43y=-m3*Ac3y（10）F43x*r3*C3+

4、F43y*r3*S3=I3*α3（11）图7并联杆3的受力分析一）闭环矢量运动方程（矢量图如图8）图8闭环矢量图矢量方程为：R1+R2=R3+R4将上述矢量方程分解为x和y方向，并分别对方程两边对时间t求两次导数得：r1_dot_dot+r2*α2*S2+r2*w2^2*C2=r3*α3*S3+r3*w3^2*C3（12）r2*α2*C2-r2*w2^2*S2=r3*α3*C3-r3*w3^2*S3（13）二）质心加速度的矢量方程图9质心加速度的矢量示意图矢量关系：Ac3=Rc3_dot_dotAc4=R3_dot_dot+Rc

5、4_dot_dotAc2=R3_dot_dot+R4_dot_dot+Rc2_dot_dot(_dot_dot表示对时间求两次导数)将上述三个矢量方程分别分解为x和y方向，则它们等效为以下六个方程；Ac3x=-rc3*w3^2*C3-rc3*α3*S3(14)Ac3y=-rc3*w3^2*S3+rc3*α3*C3(15)Ac4x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3(16)Ac4y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3(17)Ac2x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3-rc2*w2^2*C2-rc2*α2*S2(

6、18)Ac2y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3-rc2*w2^2*S2+rc2*α2*C2(19)力未知量为：F12x,F12y,F24x,F24y,F43x,F43y,F13x,F13y,Fy,Fm引入的加速度有：α2，α3，r1_dot_dot，Ac3x，Ac3y，Ac4x，Ac4y，Ac2x，Ac2y三、系统方程的组装将所有19个方程组装成矩阵形式四、初始条件的设定假设图3位置就是初始位置。由于θ2+θ3=180度（3.14弧度），所以积分器初始值设为θ2=1，θ3=2.14，r1=1.5，其它积分器初始值均设为

7、0。五、机构的仿真及其结果根据上述矩阵方程建立的m文件和simulink文件见附录。仿真结果：1、并联杆2的运动参数曲线如图10图10并联杆2的运动参数θ2，w2，α2曲线2、并联杆3的运动参数曲线如图11图11并联杆2的运动参数θ3，w3，α3曲线3、直线电极滑块1的运动参数曲线如图12图12直线电极滑块1的运动参数r1,r1_dot,r1_dot_dot曲线1、各个杆件内力曲线如图13由图可知F24y与F43y的曲线重合，而实际上F24y,F43y是并联杆与动平台之间的内力，它们实际上也是相等的，所以曲线与实际情况相符。图1

8、3各个杆件内力曲线2、直线电机驱动力Fm与导轨对直线电机次子法向支持力Fy的曲线图14Fm与Fy的曲线6、并联杆2的质心加速度Ac2x，Ac2y曲线如图15图15并联杆2的质心加速度Ac2x，Ac2y曲线7、并联杆3的质心加速度Ac3x，Ac3y曲线如图16图1