four_bar_mechanism.rar_FourBarMechanism_matlab四杆机构

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5星 · 超过95%的资源 88 浏览量 2022-09-14 16:21:28 上传评论收藏 517B RAR 举报

四杆机构是一种基础的机械装置，广泛应用于各种机械设备和工程设计中，如汽车引擎、阀门控制、农业机械等。在本资源"four_bar_mechanism.rar"中，包含了一个名为"four_bar_mechanism.m"的MATLAB程序，用于解决四杆机构的运动分析问题。MATLAB是一款强大的数学计算软件，其丰富的函数库和可视化工具使得四杆机构的复杂计算变得简单易行。四杆机构由四个连接的杆件组成，通常包括机架、连杆和两个摇杆。这四个杆件之间通过旋转关节相连，形成封闭的链式结构。在机构运动过程中，各个杆件的相对位置和角度会不断变化，从而实现特定的运动轨迹或功能。在四杆机构中，存在曲柄、摇杆、连杆和机架四种基本部件，其中曲柄可以主动转动，而其他部件则由曲柄驱动。在MATLAB程序"four_bar_mechanism.m"中，主要涉及以下几个核心知识点： 1. **链接参数**：四杆机构的几何参数包括各杆长度（a, b, c, d），这些参数决定了机构的运动特性。不同的杆长组合可能导致不同类型的四杆机构，如曲柄摇杆机构、双摇杆机构或双曲柄机构。 2. **连杆坐标系**：为了进行运动分析，通常会在每个连杆上建立局部坐标系，通过关节角度来描述各连杆的位置。 3. **运动方程**：利用平面连杆机构的运动学原理，可以建立关于关节角度θ1, θ2, θ3, θ4的运动方程。这些方程通常涉及到正弦和余弦函数，以及杆件长度和时间的关系。 4. **角位移、角速度和角加速度**：通过解运动方程，可以求得各关节的角度随时间的变化，进一步计算出角速度（dθ/dt）和角加速度(d²θ/dt²)。这些参数对于理解机构的动力学行为至关重要。 5. **轨迹分析**：四杆机构的一个重要应用是生成特定的输出轨迹。通过改变输入曲柄的角位移，可以求得摇杆或其他连杆的端点轨迹，这对于设计满足特定轨迹要求的机构至关重要。 6. **MATLAB编程**：在"four_bar_mechanism.m"程序中，用户可能需要输入四杆机构的几何参数，并设置时间范围。程序将计算并输出关节角度、角速度和角加速度，也可能绘制出连杆的运动轨迹。 7. **仿真与可视化**：MATLAB提供了强大的图形用户界面（GUI）和绘图功能，可以实时显示四杆机构的运动状态，帮助用户直观地理解机构的工作原理和性能。通过运行这个MATLAB程序，工程师和学生可以深入研究四杆机构的运动特性，优化设计参数，模拟实际工况，为实际工程问题提供解决方案。这个资源对于学习机械设计、机器人学以及自动控制等领域具有很高的实践价值。

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four_bar_mechanism.m 1KB

function [ motor_goal_position ] = four_bar_mechanism(joint_angle) % 4BAR_LINK_MECHANISM Summary of this function goes here % Detailed explanation goes here %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Initila length of each 4 bar mechanism on every joint % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %--- hip joint ---% hip_upper_link=320/1000; % unit:m hip_lower_link=83/1000; hip_slide_link_initial=307/1000; hip_compensate_angle=15*pi/180; hip_initial_angle=75*pi/180; %--- knee joint ---% knee_upper_link=285.97/1000; % unit:m knee_lower_link=62.1/1000; knee_slide_link_initial=242.17/1000; knee_compensate_angle=40*pi/180; knee_initial_angle=50*pi/180; %--- motor goal position calculation ---% goal_position_1=goal_position(knee_upper_link,knee_lower_link,knee_slide_link_initial,knee_initial_angle,-joint_angle(1)); goal_position_2=goal_position(hip_upper_link,hip_lower_link,hip_slide_link_initial,hip_initial_angle,joint_angle(2)); goal_position_3=goal_position(hip_upper_link,hip_lower_link,hip_slide_link_initial,hip_initial_angle,joint_angle(3)); goal_position_4=goal_position(knee_upper_link,knee_lower_link,knee_slide_link_initial,knee_initial_angle,-joint_angle(4)); motor_goal_position=[goal_position_1,goal_position_2,goal_position_3,goal_position_4];