机械原理-MATLAB基于四杆机构运动分析的运用.pdf

MATLAB 软件由美国 MathWorks 公司于 1982 年推出，经过十几年的发展和竞争，现已成为国际公认的最优秀的科技应用

软件之一。

MATLAB 提供了强大的矩阵处理和绘图功能。它主要包括两部分内容：核心函数和工具箱。 Matlab 编程代码接近数学推

导公式，简洁直观，与科技人员的思维方式和书写习惯相适应，操作简易，人机交互性能好，且可以方便迅速地用三维图形、

图像、声音、动画等表达计算结果，拓展思路。

编制相应的 M 函数文件。Pos.m 用于求解位置、角度和角加速度。th1 为初始角度，w1 为杆 1 角速度，其余为杆长。将课

本 P35（i）、（ii）、（iii）式用 MATLAB 语言表述，即可编制为四杆机构求解函数文件 pos.m。

function f=pos(th1,w1,l1,l2,l3,l4)

syms x21 x31 x22 x32

s3=double(s.x31); s4=double(s.x32);

x2=(acos(s1(1,1)))/pi*180;

x3=(acos(s3(1,1)))/pi*180;

A=[l2*s2(1,1),-l3*s4(1,1);l2*s1(1,1),-l3*s3(1,1)];

B=[-l1*x12;-l1*x11];

w=A\(w1*B);w2=w(1,1);w3=w(2,1);

C=[-l2*w(1,1)*s1(1,1),l3*w(2,1)*s3(1,1);l2*w(1,1)*s2(1,1),-l3*w(2,1)*s4(1,1)];

D=[w(1,1);w(2,1)];E=[-l1*w1*x11;l1*w1*x12];

F=[l2*s2(1,1),-l3*s4(1,1);l2*s1(1,1),-l3*s3(1,1)];

t=F\(C*D+w1*E);a2=t(1,1);a3=t(2,1);

return

在 MA TLAB 命令窗口输入命令：

>> th1=60;w1=pi/3;l1=20;l2=30;l3=40;l4=45;

>> function f=pos(th1,w1,l1,l2,l3,l4)

即可得到 60°，ω

=pi/3

时的值

theta=

采用实时动画的方法编写 draw.m 文件：

function dw = draw(l1,l2,l3,l4,x1,x2,x3)

figure(2);

for x=0:0.1:l3;

s2=x*cos(th3)+l4;c2=x*sin(th3);

plot(s2,c2);hold on;

end

for x=0:0.1:l2;

s3=l1*cos(th1)+x*cos(th2); c3=l1*sin(th1)+x*sin(th2);

plot(s3,c3);hold on;

end

return

代入 pos.m 中所得的结果，输入命令：

>> pos(th1,w1,l1,l2,l3,l4)

>>draw(l1,l2,l3,l4,y(1,1),y(2,1),y(3,1))

若要得到四杆机构的运动图形，则输入：

>>for m=0:1:360;%步距为 1°，可更改；

y=pos(m,w1,l1,l2,l3,l4);