基于matlab_simulink曲柄连杆机构运动学分析及仿真

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1、第31卷第4期煤炭技术Vol.31,No.042012年4期CoalTechnologyApril,2012基于MATLAB/Simulink曲柄连杆机构运动学分析及仿真熊文伟（湖南机电职业技术学院，长沙410151）摘要:为避免整体分析法复杂的建模和运算，将曲柄连杆机构分解为曲柄及RRR型Ⅱ级杆组两基本杆组，分别推导了曲柄、RRR型Ⅱ级杆组的运动学矩阵表达式，并编制了相应的M函数，基于MATLAB/Simulink仿真模块，建立相应的杆组位移、速度、加速度分析模块，实现了曲柄连杆机构关键点位移、

2、角速度、加速度曲线绘制及分析，其仿真模型在建立和修改都具有方便、快捷、易扩展等优点。关键词:曲柄连杆机构；杆组法；运动仿真；MATLAB中图分类号:TH133文献标识码:A文章编号:1008-8725（2012）04-0018-03KinematicsAnalysisandSimulationofCrankandConnectingRodMechanismBasedonMATLAB/SimulinkXIONGWen-wei（HunanMechanical&ElectricalCollegeofTe

3、chnology,Changsha410151,China）Abstract:Toshunthecomplexmodelandcalculationofunitaryanalysismethod,thecrankandconnectingrodmechanismresolvedintotwobasicclassesofrodbargroupofthecrankandtheRRRtypeⅡconnectingrod,theirkinematicsmatrixexpressionrespectivel

4、yderived,andthecorrespondingM-Programsarewritten,thedisplacement,velocityandaccelerationanalysismoduleofcorrespondingrodgroupisestablishedbasedonMATLAB/Simulink,thedisplacement,velocity,accelerationcurveofthecrankandconnectingrodmechanism'skeypointswe

5、redrawnandanalyzed,andtheestablishmentandmodificationofsimulationmodelhaveadvantagesofconvenient,fastandeasyexpansion,etc.Keywords:crankandconnectingrodmechanism;bar-groupmethod;kinematicssimulation;MATLAB[3]等多种。鉴于基本杆组法的灵活性强、简单通用、矩0前言阵法分析快捷、便于使用MATLAB

6、求解的优点，文中基于杆组法，使用矩阵法建立数学模型对曲柄连由于图解法作图繁琐、精度不高，其运动分析的杆机构进行运动学分析。由机构的组成原理可知：任结果不能满足现代机械设计高精度的要求，而解析何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次联接于法将机构问题抽象为数学问题，将机构运动参数和[4]原动件和机架上而构成的。通过对基本杆组的分析结构参数之间的关系用数学解析式来描述，便于推建模，编制成组件，通过对机构的方案设计与结构分理和对机构在整个运动循环过程中任意位置的运动析，从原动件开始，按照运动传递的顺序调用

7、相应的和动力性能进行深入分析，分析精度较高，因此其已组件，把基本杆组依次连接到原动件和机架上进行[1]得以广泛应用。以MATLAB/Simulink模块为仿真虚拟“组装”，实现可视化动态仿真与运动分析。曲柄平台，在对曲柄连杆机构运动学分析中应用矩阵法连杆机构（如图1所示）可分解为曲柄（如图2所示）对其基本杆组分别进行数学建模，建立了相应的杆和RRR型Ⅱ级杆组（如图3所示），那么曲柄连杆机组位移、速度、加速度分析模块，实现了曲柄连杆机构运动分析数值计算、机构运动线图自动绘制和机[2]构运动动态仿真等

8、计算机辅助可视化运动分析。1曲柄连杆机构数学模型的建立曲柄连杆机构运动分析解析法按所使用的数学工具及分析过程不同，可分为封闭矢量多边形投影法、复数向量法、矩阵法和整体分析法、基本杆组法图1曲柄连杆机构收稿日期:2011-08-25;修订日期:2012-03-02作者简介:熊文伟（1967-），男，湖南安乡人，讲师，工程师，现在湖南机电职业技术学院从事先进制造技术和高等职业教育教学与研究工作。第4期熊文伟：基于MATLAB/Simulink曲柄连杆机构运动学分析及仿真·19·咬咬咬咬