牛头刨床matlab程序 机械原理课程设计.pdf

该MATLAB程序是用于机械原理课程设计的，具体是针对牛头刨床的运动学分析。牛头刨床是一种常见的金属切削机床，其工作台沿着横梁做往复直线运动，刀具则通过滑枕的摆动进行切削。在本程序中，主要涉及到以下几个知识点： 1. **角度单位转换**：程序首先将输入的角度数据`theta1`从单位度转换为弧度，这是因为在MATLAB中，大多数数学函数使用弧度作为输入单位。转换公式为`theta1=theta1*pi/180`。 2. **时间间隔计算**：通过`(theta1(3)-theta1(2))/W1`计算出每个角度变化所需的时间间隔`dT`，这里的`W1`表示角速度，单位为rad/s。 3. **循环计算**：程序使用`for`循环遍历所有角度`theta1`，并计算相关变量。例如，`theta3`是根据给定的几何关系通过反正切函数计算得出的；`S3`、`theta4`、`SE`分别根据牛头刨床的机构特性计算出的中间变量。 4. **矩阵操作**：MATLAB中使用矩阵操作可以简化多变量的计算。例如，通过矩阵求逆`inv()`和乘法运算，程序求解了速度`VS3`、`W3`、`W4`以及加速度`aS3`、`a3`、`a4`、`aE`。这涉及到刚体动力学中的速度瞬心法和加速度瞬心法。 5. **动态静力分析**：程序进行了动态静力分析，包括计算各个部件的质量矩、转动惯量以及切削阻力。这里，`M4`、`M5`、`M6`代表各部件的质量，`Js4`、`Js5`是转动惯量，`Fc`是切削阻力，`Ls4`和`Ls5`是计算转动惯量时用到的半径。通过对不同工况下`Fc`的赋值，模拟了切削过程中的力矩平衡。 6. **力矩计算**：在平衡力矩计算部分，程序计算了导杆对点O3的转动惯量`J4`，并进一步求解了系统的平衡力矩`Ekk`，这涉及到刚体的静态平衡条件。 7. **MATLAB编程技巧**：程序使用了条件判断语句`if...else...`来处理特定工况下的切削阻力，确保了在合适的工作区域内才施加切削阻力。 整个程序通过MATLAB的数值计算功能，模拟了牛头刨床在不同角度下的运动状态，包括位置、速度和加速度，以及考虑了实际工作中的动态静力因素，提供了全面的运动学和动力学分析。这样的程序设计对于理解机械系统的行为、优化设计参数和预测性能具有重要意义。