基于MATLAB曲柄滑块机构运动仿真报告doc.docx

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基于MATLAB曲柄滑块机构运动仿真报告doc

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：