基于MATLAB／Simulink铰链四杆机构运动仿真

圃固四匡团哩　仿真，建耀ＩＣＡＤＩＣＡＭＩＣＡＥＩＣＡＰＰ　基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ铰链四杆机构运动仿真　林丽珊　（广东省技师学院，广东博罗５１６１００　摘要：铰链四杆机构是平面机构中最基本　最典型的机构，通　ＭＡＴ￣Ｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件对其进行运动学分析能及时　修改机构设计中的偏差，使设计能符合实际要求。文中主要介绍两种常用仿真方法。　关键词：铰链四杆机构；ＭＡＴＬＡＢ；ＳｉｍＵｌｉ￣ｋ　仿真　。　¨¨　。　婶霭翁精＝Ｔ＃３９１　１７一ｌ　一文献奄基　｜ｉｌ　ｊ　己萼嫦％：　ＬＩＮ　Ｌｉｓｈａｎ　１矗、　｜｜一｜　｜　Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｏｕｒ　Ｂａｒ　Ｌｉｎｋａｇｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｃ　ｉａｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂｏｌｕｏ　５　１　６　１　００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｈｉｎｇｅ　ｆｏｕｒ　ｔｏ（１　ｍｅ（・ｈａｎｉｓｍ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｂａｓｉｃ　ａｎｄ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｐｌａｎｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｔ）ｕｔ　ｔｏ　ｍｏｄｉｆ　ｔｈｅ（ｔｅｖｉａｔｉｏｎ　ｍｅｅｈａｎｉｓｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｕｓｉｎｇ　ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　ｓｏｆｔｗａｌ　ｅ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　Ｉ）ｒａｃｔｉ（　ｉｄ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｗｏ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｃｏｍｍｏｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｏｕｒ　ｂａｒ　ｌｉｎｋａｇｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ＭＡＴＬＡＢ；Ｓｉｍｎｌｉｎｋ；ｓｉｎｍｌａｔｉｏｎ　１编程法　ｘ＝ｉｎｖ（ａ）　｝）　：　．如图ｌ所示为一个铰链四杆机构，已知四杆长度　。、　尺２、　３、Ｒ　分别为１２０、４０、ｌ００、７０　ｍｍ，转角分别为　Ｉ（为　０）、　、　，、　，输入杆２角速度为０３＇：。　３　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真框图　１）铰链四杆机构Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真框图如图３所示。　２）仿真结果如图４所示。　，．，　闭环矢量方程　罔２所示为铰链四杆机构的矢量环，由图可得：　１）闭环矢量方程为：尺２＋ＲＦ　ｌ＋尺　。　２）角速度　方程为：　［－ｒｒ３ｓｉｎ￣　３　　—　４４４　－¨　４　Ｊ【『　一∞２　２ｒｚ￣＇ｏｓ　ｄｐ。　　Ｊ１　。　３ｅｏｓ￣　ｒ４　ｃｏｓ　￣４３）加速度　方程为：　咖［－ｒｒ３ｓｉｎ￣　３ｒ￣）　Ｊ【：　ａ４　Ｊ　４　ＣＯＳ【　３ｃｏｓ￣￣　３　—　４　ｆ　０１２ｒ２ｓｉｎ￣ｂ２＋ｔｏ］ｒ２ｃｏｓｄ￣２＋∞；ｒ３ｃｏｓ＆３一　ｒ４ｃｏｓ　４］　【一　２厂２ＣＯＳ（￣２＋ｃ　ｊｒ２ｓｉｎ＋２＋ｃ　ｊ　ｒ３ｓｉｎ６３一ｃｏ：ｒ４ｓｉｎ６４』　，．２　Ｍａｔｌａｂ函数　ｆｕｎｃｔｉｍ１【ｘ＿＿（、ｏｍｐａｃｃ４（ｕ）　ｒ１＝１２；ｒ２＝４：　ｒ３＝１０：ｒ４＝７：　ａ＝『一ｒ３＊ｓｉｎ（Ｉｌ（６））ｒ４＊ｓｉｎ（ｕ（７））；ｒ３＊ｃｏｓ（ｕ（６））－ｒ４＊ｃｏｓ（ｕ（７））］；　ｈ（１】＝ｒ２＊Ｌｌ（１）　ｓｉｎ（ｕ（５））＋ｌ・２　ｕ（２）　２　（・ｏｓ（Ｕ（５））＋ｒ３　ｕ（３）　２＊ｃｏｓ（ｕ　（６））－ｒ４＊ｕ（４）　２＊ｃｏｓ（ｕ（７））：　ｈ（２）：一ｒ２＊ｕ（Ｉ）　（－（】ｓ（ｕ（５））＋ｒ２　ｕ（２）　２＊ｓｉｎ（ｕ（５））＋ｒ３　ｕ（３）　２＊ｓｉｎ（ｕ　２系统建模法　ＭＡＴＬＡＢ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ提供了大量对实际系统的　元件，如：刚体、铰链、约束、坐标系统、传感器等，使用这　些模块可以方便地建立复杂机械系统的图示化模型。系　统自带了铰链四杆机构的图示化模型，具体步骤如下：　机械工程师２０１４年第７期　１７９　团固四匣团哩　仿一，建壤ＩＣＡＤＩＣＡＭＩＣＡＥＩＣＡＰＰ　卫卫　中冶华天工程技术有限公司，南京２１０Ｏ１９）　，为矫直机的设　０引　言　矫直辊进行分析，确定其承载能力，为小　重载矫直机设　计提供依据。　１矫直辊的有限元分析　，．，矫直辊的实体模型建立　型钢热轧成型，经冷床冷却后，一般均需通过矫直得　到合格产品　。型钢矫直时，轧件通过矫直机的上下辊反　复弯曲消除残余应力、＿｜－下弯、侧弯、扭转等缺陷，以使产　品的各项允差符合规定的要求。矫直机的刚度及精度对　钢矫直的影响极大。而矫直机的刚度则由矫直辊刚度、　机架刚度等构成；高　０度矫直辊极为重要。　严格按照图纸尺寸，利用Ａｕｔｏｄｅｓｋ　Ｉｎｖｅｎｔ　ｃ　ｒ建　矫　直辊的三维实体模型（图１）。建模过程中，对强度影响不　大的若干倒角等结构进行了简化处理。　７．２矫直辊的有限元模型建立　有限元网格的划分一方面考虑对各物体几何形状的　准确描述，另一方面也要考虑变形梯度的准确捕述．对矫　直辊网格划分时，采用自用网格划分，对于若干啦力集中　的危险区域，为了保证计算结果的可靠，进行Ｊ　刚格细化　在多品种，宽规格范罔、高精度要求的产品方案要求　下，采用小节距、高刚度机架、高刚度矫直辊系设计方案，　是解决　内传统矫直机“大小通吃”情况下节距大、精度　低问题的一条重要途径。　本文仅就Ｐ３８０高刚度、高精度９＋１辊机型矫直机的　１）在ＭＡ　ＦＬＡＢ中输入“ｍｅｃｈ—ｆｏｕｒ＿ｂａｒ”按回车即可　渊ｆ｝Ｉ’如图５所示。　１・ｌｍｔ　呐“Ｉｌ蛐　＿ｎ　Ｉ　ｄ‘矾，　Ｄ　嗣毋　Ｒｅ　｝　霉　ｒ　……寸　一　～＊　蕊～辩　ｒ—　—　厂　卜　，卜　ｆ　一］　　【　ｉ　Ｊ　Ｉ　Ｔ　口ｌ｛Ｔ　ｌ　［参考文献］　ｊ　图５铰链四杆机构图示化模型　［１］周进雄，张陵译．机构动态仿真［Ｍ］．西安：西安交通大学出版　２）双击各种元件可进行参数设置，按　真，结果如图６所示。　３结语　可进行仿　社，２００２．　［２］薛定宇，陈阳泉．基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的系统仿真技术　应　用［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００２。　（编辑立明）　在分析铰链四杆机构运动学方面，系统建模法与编　作者简介：林丽珊（１９８２一），女，讲师，主要从事机械教育、机械制造　和计算机辅助设计方面教学科研工作。　收稿日期：２０１４—０４—０１　程法相比具有方便直观、仿真功能强大、自动模型分析且　不需编程等优势，在使用方面更加方便。　１　８０　ｊ机械工程师２０１４年第７期