基于MATLAB曲柄滑块机构运动仿真报告.docx
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基于MATLAB曲柄滑块机构运动仿真报告.docx
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基于MATLAB曲柄滑块机构运动仿真报告
计算机仿真技术matlab
报告
曲柄滑块机构
一、基于GUI的曲柄滑块机构运动仿真
二、基于simulink的曲柄滑块机构运动仿真
曲柄滑块机构
1.题目描述
题目:
对如图1所示的曲柄滑块机构的运动过程进行仿真,并用动画的方式显示曲柄滑块机构的运动过程,位移曲线、速度曲线和加速度曲线。
图中,AB长R2,BC长R3mm,A点为坐标原点。
图1曲柄滑块机构示意图
2.实现方法
利用GUI界面设计来对曲柄滑块机构的运动过程进行仿真,并用动画的方式显示曲柄滑块机构的运动过程。
3.界面设计
1.Gui设计
1)新建GUI:
菜单-新建-gui,并保存为test5
2)界面设计:
拖拽左侧
图标到绘图区,创建GUI界面
拖拽左侧
图标值绘图区
设置如下的按钮
最终的仿真界面如图所示
3)代码添加:
进入代码界面
4.代码编程
%模型求解
a1=str2double(get(handles.edit1,'String'));
a2=str2double(get(handles.edit2,'String'));
a3=str2double(get(handles.edit3,'String'));
a4=str2double(get(handles.edit4,'String'));
a5=str2double(get(handles.edit5,'String'));
a=a1*((1-cos(a4*a5))+0.25*(a1/a2)*(1-cos(2*a4*a5)));
set(handles.edit6,'String',a);
a0=(a4*a1)*(sin(a4*a5)+0.5*(a1/a2)*sin(2*a4*a5));
set(handles.edit7,'String',a0);
a6=(a4*a4*a1)*(cos(a4*a5)+(a1/a2)*cos(a4*a5));
set(handles.edit8,'String',a6);
%绘制位移、速度、加速度曲线
axes(handles.axes3);
r1=str2double(get(handles.edit1,'String'));
r2=str2double(get(handles.edit2,'String'));
omiga1=str2double(get(handles.edit4,'String'));
x11=1:
720;
fori=1:
720
x1(i)=i*pi/180;
%sin(x2(i)=r1/r2*sin(x1(i));
x2(i)=asin(-r1/r2*sin(x1(i)));
x22(i)=x2(i)*180/pi;
r3(i)=r1*cos(x1(i))+r2*cos(x2(i));
B=[-r1*omiga1*sin(x1(i));r1*omiga1*cos(x1(i))];
A=[r2*sin(x2(i))1;-r2*cos(x2(i))0];
X=inv(A)*B;
omiga2(i)=X(1,1);
v3(i)=X(2,1);
end
plot(x11/60,0.5*r1*sin(x1));
xlabel('ʱ¼äÖát/sec')
ylabel('Á¬¸ËÖÊÐÄÔÚYÖáÉϵÄλÖÃ/mm')
figure
(2)
plot(x11/60,r3);
title('λÒÆÏßͼ')
gridon
holdoff;
xlabel('ʱ¼ät/sec')
ylabel('»¬¿éλÒÆr3/mm')
figure(3)
plot(x11/60,omiga2);
title('Á¬¸Ë½ÇËÙ¶È')
gridon
holdoff;
xlabel('ʱ¼ät/sec')
ylabel('Á¬¸Ë½ÇËÙ¶Èomiga2/rad/sec')
figure(4)
plot(x11/60,v3*pi/180);
title('»¬¿éËÙ¶È')
gridon
holdoff;
xlabel('ʱ¼ät/sec')
ylabel('»¬¿éËÙ¶Èv3/mm/sec')
%绘制表格
axes(handles.axes3);
gridon
axes(handles.axes1);
gridon
%制作动画
axes(handles.axes1);
hf=figure('name','Çú±ú»¬¿é»ú¹¹');
set(hf,'color','r');
holdon
axis([-6,6,-4,4]);
gridon
axis('off');
xa0=-5;%»îÈû×󶥵ã×ø±ê
xa1=-2.5;%»îÈûÓÒ¶¥µã×ø±ê
xb0=-2.5;%Á¬¸Ë×󶥵ã×ø±ê
xb1=2.2;%Á¬¸ËÓÒ¶¥µã×ø±ê
x3=3.5;%תÂÖ×ø±ê
y3=0;%תÂÖ×ø±ê
x4=xb1;%ÉèÖÃÁ¬¸ËÍ·µÄ³õʼλÖúá×ø±ê
y4=0;%ÉèÖÃÁ¬¸ËÍ·µÄ³õʼλÖÃ×Ý×ø±ê
x5=xa1;
y5=0;
x6=x3;%ÉèÖÃÁ¬Öá³õʼºá×ø±ê
y6=0;%ÉèÖÃÁ¬Öá³õʼ×Ý×ø±ê
a=0.7;
b=0.7
c=0.7
a1=line([xa0;xa1],[0;0],'color','b','linestyle','-','linewidth',40);%ÉèÖûîÈû
a3=line(x3,y3,'color',[0.50.60.3],'linestyle','.','markersize',300);%ÉèÖÃתÂÖ
a2=line([xb0;xb1],[0;0],'color','black','linewidth',10);%ÉèÖÃÁ¬¸Ë
a5=line(x5,y5,'color','black','linestyle','.','markersize',40);%ÉèÖÃÁ¬¸Ë»îÈûÁ¬½ÓÍ·
a4=line(x4,y4,'color','black','linestyle','.','markersize',50);%ÉèÖÃÁ¬¸ËÁ¬½ÓÍ·
a6=line([xb1;x3],[0;0],'color','black','linestyle','-','linewidth',10);
a7=line(x3,0,'color','black','linestyle','.','markersize',50);%ÉèÖÃÔ˶¯ÖÐÐÄ
a8=line([-5.1;-0.2],[0.7;0.7],'color','y','linestyle','-','linewidth',5);%ÉèÖÃÆû¸×±Ú
a9=line([-5.1;-0.2],[-0.72;-0.72],'color','y','linestyle','-','linewidth',5);%ÉèÖÃÆû¸×±Ú
a10=line([-5.1;-5.1],[-0.8;0.75],'color','y','linestyle','-','linewidth',5);%ÉèÖÃÆû¸×±Ú
a11=fill([-5,-5,-5,-5],[0.61,0.61,-0.61,-0.61],[a,b,c]);%ÉèÖÃÆû¸×ÆøÌå
len1=4.8;%Á¬¸Ë³¤
len2=2.5;%»îÈû³¤
r=1.3;%Ô˶¯°ë¾¶
dt=0.015*pi;
t=0;
while1
t=t+dt;
ift>2*pi
t=0;
end
lena1=sqrt((len1)^2-(r*sin(t))^2);%Á¬¸ËÔÚÔ˶¯¹ý³ÌÖкáÖáÉϵÄÓÐЧ³¤¶È
rr1=r*cos(t);%°ë¾¶ÔÚÔ˶¯¹ý³ÌÖкáÖáÉϵÄÓÐЧ³¤¶È
xaa1=x3-sqrt(len1^2-(sin(t)*r)^2)-(r*cos(t));%»îÈûÔÚÔ˶¯¹ý³ÌÖеÄÓÒ¶¥µã×ø±êλÖÃ
xaa0=xaa1-2.5;%%»îÈûÔÚÔ˶¯¹ý³ÌÖеÄ×󶥵ã×ø±êλÖÃ
x55=x3-cos(t)*r;%Á¬¸ËÔÚÔ˶¯¹ý³ÌÖкá×ø±êλÖÃ
y55=y3-sin(t)*r;%Á¬¸ËÔÚÔ˶¯¹ý³ÌÖÐ×Ý×ø±êλÖÃ
set(a4,'xdata',x55,'ydata',y55);%ÉèÖÃÁ¬¸Ë¶¥µãÔ˶¯
set(a1,'xdata',[xaa1-2.5;xaa1],'ydata',[0;0]);%ÉèÖûîÈûÔ˶¯
set(a2,'xdata',[xaa1;x55],'ydata',[0;y55]);
set(a5,'xdata',xaa1);%ÉèÖûîÈûÓëÁ¬¸ËÁ¬½ÓÍ·µÄÔ˶¯
set(a6,'xdata',[x55;x3],'ydata',[y55;0]);
set(a11,'xdata',[-5,xaa0,xaa0,-5]);%ÉèÖÃÆøÌåµÄÌî³ä
set(gcf,'doublebuffer','on');%Ïû³ýÕð¶¯
drawnow;
end
5.结果
(1)对它的结构参数进行设置,如下图所示
点击计算按钮动画,结果如下图所示
点击表格对图形进行画表格处理
点击绘图,即可得到位移、速度、加速度曲线,如下图所示
二、基于simulink的曲柄滑块机构运动仿真
(1)运用矢量求解法求解
(2)绘制速度接线图,如下图所示:
运动仿真结果如下图:
(3)绘制加速度接线图,如下图所示:
运行结果如图所示:
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