第6单元 matlab平面连杆机构的动力学分析.pptVIP

第6章 平面连杆机构的动力学分析 概 述 机构的动力分析，主要是在运动学分析的基础上，由已知工作阻力，求出运动副的约束反力和驱动力(或力矩)，为选择和设计轴承、零部件强度的计算及选择原动机提供理论依据。 本章以机构的组成原理为出发点，主要以应用最为广泛的平面连杆II级机构为分析对象，用复数向量推导出曲柄原动件、RRR杆组、RRP杆组、RPR杆组、PRP杆组和RPP杆组的动力学矩阵数学模型，并编制相应仿真M函数。 在Matlab／simulink仿真平台，可以搭建所有平面连杆II级机构的动力学仿真模型并进行动力学仿真．。 示例4 RRR—RRP六杆机构MATLAB运动学仿真 图3．24所示是由原动件(曲柄1)和RRR—RRP六杆机构。各构件的尺寸为r1=400mm，r2=1000mm，r3=700mm,r4=1200mm，r5=1200mm；各构件的质心为rc1=200mm,rc2＝500mm,rc3=350mm，rc5=600mm；质量为m1=1．2kg，m2＝3kg，m3＝2．2kg；m5=3．6kg，m6=6kg; 转动惯量为J1=0.016kg·m2，J2=0.25kg·m2；J3=0.09kg·m2，J5=0.45kg·m2；构件6的工作阻力F6=1000N，其他构件所受外力和外力矩均为零，构件1以等角速度10 rad/s逆时针方向回转，试求不计摩擦时，转动副A的约束反力、驱动力矩、移动副F的约束反力。 1．RRR—RRP六杆机构 2．RRR—RRP六杆机构MATLAB仿真模型 示例4 RRR—RRP六杆机构MATLAB运动学仿真 示例4 RRR—RRP六杆机构MATLAB运动学仿真 RRPdy_1．m函数模块的输入参数为构件5的角位移、角速度和角加速度、滑块的加速度以及转动副c的加速度；输出参数为转动副c，E和移动副F的约束反力。RRRdy_1．m函数模块的输入参数为构件2和构件3的角位移、角速度和角加速度、转动副B的加速度、构件5作用到转动副c上的力、转化到构件3上的力矩；输出参数为转动副B，C和D的约束反力。 crankdy_2．m函数模块的输入参数是曲柄原动件的角位移、角速度和角加速度以及转动副B反作用力；输出参数是转动副A的约束反力和曲柄上作用的驱动力矩。 示例4 RRR—RRP六杆机构MATLAB运动学仿真 示例4 RRR—RRP六杆机构MATLAB运动学仿真 3. MATLAB仿真结果 * * §6-1 曲柄的动力学仿真模块 1．曲柄的动力学矩阵表达式 曲柄AB复向量的模 为常数、幅角 为变量。 质心到转动副A的距离为 ，质量为 ，绕质心的转动惯量为 作用于质心上的外力为 和 外力矩为 转动副A的约束反力为 和 驱动力矩为 。 ， 、 ，曲柄与机架联接， ， 由理论力学可得： 由运动学知识可推得： §6-1 曲柄的动力学仿真模块 合并整理得 根据上式编写曲柄原动件MATLAB的M函数如下： function y=crankdy(x) %Function for Dyanmic analysis of crank %%Input parameters %x(1)=theta-i %x(2)=dtheta-i %x(3)=ddtheta-i %x(4)=RxB %x(5)=RyB %%0utput parameters %y(1)=RxA %y(2)=RyA %y(3)=M1 g=9.8; %重力加速度 ri=0.4; %曲柄长度 rci=0.2;%质心离铰链A的距离 mi=1.2;%曲柄质量 Ji=0.016; %绕质心转动惯量 Fxi=0; Fyi=0; Mi=0; %作用于质心的外力和外力矩 ReddA=0; ImddA=0; %铰链A的加速度 §6-1 曲柄的动力学仿真模块 2．曲柄的动力学分析M函数 y(1)=mi*ReddA+mi*rci*x(3)*cos(x(1)+pi/2)+mi*rci*x(2)^2*cos(x(1)+pi)-Fxi+x(4); y(2)=mi*ImddA+mi*rci*x(3)*sin(x(1)+pi/2)+mi*rci*x(2)^2*sin(x(1)+pi)-Fyi+x(5)+mi*g; y(3)=Ji*x(3)-y(1)*rci*sin(x(1))+y(2)*ric*cos(x(1))-x(4)*(ri-rci)*sin(x(1))+x(5)*(ri-rci)*cos(x(1))-Mi; §6-2 RRR II级杆组的动力学仿真模块 1．RRR II级杆组动力学矩阵表达式 如图3．2所示，RRR II级杆组，分别以2个构件BC(长度为 )和CD(长度为 ） 为受力分析对象进行受力分