基于VB与Matlab的曲柄摇杆机构设计

基于MATLAB的曲柄摇杆机构优化设计方案.doc

得分课程作业 曲柄摇杆优化设计 姓名： XX 学号： XXXXX 班级： XXXXX XX大学机械与动力学院

目录 1摘要 2问题研究 2.1 问题重述 2.2 问题分析 3数学模型的建立 3.1 设计变量的确定 3.2 目标函数的建立 3.3 约束条件的确定 3.4 标准数学模型 4使用 MATLAB编程求 解 4.1 调用功能函数 4.2 首先编写目标函数 M 文件 4.3 编写非线性约束函数 M 文件 4.4 编写非线性约束函数 M 文件 4.5 运行结果 5结果分析 6结论推广 7过程反思 8个人小结 9参考文献

1. 1摘要 : 为分析机构能够满足给定的运动规律和运动空间的要求 , 运用 Matlab 优化工具箱进行多约束条件下的连杆机构预定轨迹优化设计的方法 , 从而得到最接近给定运动规律的杆长条件 , 使机构的运动分析直观、简单和精确，提高了曲柄摇杆机构的设计精度和效率。 2问题研究 2.1 问题重述 要求设计一曲柄摇杆机构，当曲柄由0 转到 0 +90°时，摇杆的输出角实现 如下给定的函数关系： 02 (0 )2 3 式中0 和0 分别为对应于摇杆在右极限位置时曲柄和摇杆的位置角，它们是机 架杆 l 4为原线逆时针度量的角度，见图 1。 45°，即： 要求在该区间的运动过程中的最小传动角不得小于 min [ ] 45 通常把曲柄的长度当成单位长度，即l 1 。另外，根据机构在机器中的许可=1 空间，可以适当预选机架杆的长度，现取l 4 。 =5 2.2 问题分析 设计时，可在给定最大和最小传动角的前提下，当曲柄从0转到0 90 时，要求摇杆的输出角最优地实现一个给定的运动规律f。这里假设要求： E f 2 3 2 0（ 1） 图 1 曲柄摇杆机构简图 对于这样的设计问题，可以取机构的期望输出角f和实际输出角 E F的平方误差之和作为目标函数，使得它的值达到最小。 在图 1 所示的曲柄摇杆机构中， l1 、 l2 、 l3 、 l4 分别是曲柄、连杆、 AB BC 摇杆 CD和机架 AD的长度。这里规定0 为摇杆在右极限位置0 时的曲柄起始位置角，它们由 l1、 l 2、 l3和 l4确定。 3 数学模型的建立

曲柄摇杆机构设计方法汇编

XXX 曲柄摇杆机构设计方法作者姓名：XXXX 专业名称：机械工XXXX及自动化指导教师：XXXX讲师

摘要 曲柄摇杆机构中构件的运动样式多样，可以实现给定运动规律或运动轨迹且承载能力高、耐磨顺，制造简单，已于获得较高的制造精度，因此曲柄摇杆机构在各种机械仪器中获得广泛的应用。 本文针对曲柄摇杆机构的行XXXX速度变化速度系数和给定点的轨迹设计曲柄摇杆机构，通过深入分析机构的行XXXX数度比k、摇杆摆动角ψ、最小传动角，极为夹角和摇杆摆动角等运动性能参数与结构尺寸间的关系。通过引入曲柄固定铰链点的位置角建立了曲柄摇杆和机架长度关于θ和?的显示函数关系，通过解析法、几何作图法、和实验法设计曲柄摇杆机构。在此基础上研究机构设计的可能附加要求极其相应的设计方法为曲柄摇杆设计提供各种可能选项并对曲柄摇杆的急回特性和死点情况进行说明。 关键词:曲柄摇杆机构行XXXX速度系数摇杆摆动设计方法

Abstract The diversity of movement component in the crank rocker mechanism can achieve given amotion or motion trajectory and have the high bearing capacity, wear-resisting, simple manufacture,and higher manufacturing accuracy. therefore ,the crank rocker mechanism is widely used in various mechanical instrument. In view of the crank rocker mechanism of velocity fluctuation velocity coefficient and the design of crank rocker mechanism by track point, Analysis the mechanism of the stroke number ratio K ,the rocker swing angle minimum transmission angle, extremely angle and rocker swing angle motion parameter and t he relationship between structure size deeply. Introduced the crank fixed hinge point position angle of crank rocker and the frame length on and display function is built, by the analytic method, the geometric drawing method, the design of crank rocker mechanism and experimental method. On the basis of the research on the design method of mechanism design may have additional requirements and other extremely corresponding , various possible options and the crank rocker quick return characteristics and the dead are described for crank and rocker design. Key words: crank,rocker,travel speed,design

曲柄连杆机构课程设计

工程软件训练 目录 目录 (1) 第1章绪论 (3) 第2章活塞组的设计 (4) 2.1 活塞的设计 (4) 2.1.1 活塞的材料 (4) 2.1.2 活塞头部的设计 (4) 2.1.3 活塞裙部的设计 (5) 2.2 活塞销的设计 (5) 2.2.1 活塞销的结构 (5) 第3章连杆组的设计 (6) 3.1 连杆的设计 (6) 3.1.1 连杆材料的选用 (6) 3.1.2 连杆长度的确定 (6) 3.1.3 连杆小头的结构设计 (6) 3.1.4 连杆杆身的结构设计 (6) 3.1.5 连杆大头的结构设计 (6) 3.2 连杆螺栓的设计 (7) 第4章曲轴的设计 (8) 4.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (8) 4.1.1 曲轴的结构型式 (8) 4.1.2 曲轴的材料 (8) 4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (8) 4.2.1 曲柄销的直径和长度 (8) 4.2.2 主轴颈的直径和长度 (9) 4.2.3 曲柄 (9) 4.2.4 平衡重 (9) 4.2.5 油孔的位置和尺寸 (10) 4.2.6 曲轴两端的结构 (10) 1

工程软件训练 第5章曲柄连杆机构的创建 (11) 5.1 活塞的创建 (11) 5.2 连杆的创建 (11) 5.3 曲轴的创建 (11) 第六章曲柄连杆机构静力学分析 (13) 6.1 活塞的静力分析 (13) 6.2 连杆的静力分析 (13) 2

工程软件训练 第1章绪论 曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。因此，曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件，其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。随着发动机强化指标的不断提高，机构的工作条件更加复杂。在多种周期性变化载荷的作用下，如何在设计过程中保证机构具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为曲柄连杆机构设计的关键性问题[1]。 通过设计，确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构，包括必要的结构尺寸确定、运动学和动力学分析、材料的选取等，以满足实际生产的需要。 在传统的设计模式中，为了满足设计的需要须进行大量的数值计算，同时为了满足产品的使用性能，须进行强度、刚度、稳定性及可靠性等方面的设计和校核计算，同时要满足校核计算，还需要对曲柄连杆机构进行动力学分析。 为了真实全面地了解机构在实际运行工况下的力学特性，本文采用了多体动力学仿真技术，针对机构进行了实时的，高精度的动力学响应分析与计算，因此本研究所采用的高效、实时分析技术对提高分析精度，提高设计水平具有重要意义，而且可以更直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态，便于进行精确计算，对进一步研究发动机的平衡与振动、发动机增压的改造等均有较为实用的应用价值。 本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。 3

物理-曲柄滑块机构的运动分析-matlab

子函数 %子函数slider_crank文件 function[theta2,s3,omega2,v3,alpha2,a3]=slider_crank(theta1,omega 1,alpha1,l1,l2,e) %计算连杆2的角位移和滑块3的线位移 theta2=asin((e-l1*sin(theta1))/l2); s3=l1*cos(theta1)+l2*cos(theta2); %计算连杆2的角为速度和滑块的线速度 A=[-l1*sin(theta1),1;-2*cos(theta2),0]; B=[-l1*sin(theta1);l1*cos(theta1)]; omega=A\(omega1*B); omega2=omega(1); v3=omega(2); %计算连杆2的角加速度和滑块3的线加速度 At=[omega2*l2*cos(theta2),0; omega2*l2*sin(theta2),0]; Bt=[-omega1*l1*cos(theta1); -omega1*l1*sin(theta1)]; alpha=A\(-At*omega+alpha1*B+omega1*Bt); alpha2=alpha(1); a3=alpha(2); 主函数 %住程序slider_crank_main文件 %输入已经知道的数据 clear; l1=100; l2=300; e=0; hd=pi/180; du=180/pi; omega1=10; alpha1=0; %调用子函数slider_ank计算曲柄滑块机构位移，速度，加速度 for n1=1:720 theta1(n1)=(n1-1)*hd; [theta2(n1),s3(n1),omega2(n1),v3(n1),alpha2(n1),a3(n1)]=slider_cr ank...

基于某MATLAB的曲柄摇杆机构优化设计

课程作业 曲柄摇杆优化设计 ：XX 学号：XXXXX 班级：XXXXX XX大学机械与动力学院

目录 1摘要 2问题研究 2.1问题重述 2.2问题分析 3数学模型的建立 3.1设计变量的确定 3.2目标函数的建立 3.3约束条件的确定 3.4标准数学模型 4使用MATLAB编程求解 4.1调用功能函数 4.2首先编写目标函数 M 文件 4.3编写非线性约束函数 M 文件 4.4编写非线性约束函数 M 文件 confun.m 4.5运行结果 5结果分析 6结论推广 7过程反思 8个人小结 9参考文献

要求摇杆的输出角最优地实现一个给定的运动规律()f ?。这里假设要求： ()()2 0023E f φ?φ??π ==+ - （1） 图1曲柄摇杆机构简图

对于这样的设计问题，可以取机构的期望输出角()E f φ?=和实际输出角 ()F φ?=的平方误差之和作为目标函数，使得它的值达到最小。 在图 1 所示的曲柄摇杆机构中，1l 、2l 、3l 、 4l 分别是曲柄AB 、连杆BC 、摇杆CD 和机架AD 的长度。这里规定0?为摇杆在右极限位置0φ时的曲柄起始位置角，它们由1l 、2l 、3l 和4l 确定。 3 数学模型的建立 3.1 设计变量的确定 决定机构尺寸的各杆长度1l 、2l 、3l 和4l ，以及当摇杆按已知运动规律开始 运行时，曲柄所处的位置角0?应列为设计变量，所有设计变量有: [][] 1 2 3 4 512 340T T x x x x x x l l l l ?== （2） 考虑到机构的杆长按比例变化时，不会改变其运动规律，通常设定曲柄长度 1l =1.0，在这里可给定4l =5.0，其他杆长则按比例取为1l 的倍数。若取曲柄的初 始位置角为极位角，则?及相应的摇杆l 位置角φ均为杆长的函数，其关系式为: ()()()()2222212432301242125arccos 2101l l l l l l l l l l ?????++-+-+==????++???????? （3） ()()222221243230343125arccos 210l l l l l l l l l φ???? +--+--==???????????? （4） 因此，只有2l 、3l 为独立变量，则设计变量为[][]1223T T x x x l l ==。 3.2 目标函数的建立 目标函数可根据已知-的运动规律与机构实际运动规律之间的偏差最小为指标来建立，即： ()()2 1 min m Ei i i f x φφ==-→∑（5） 式中，Ei φ-期望输出角； m-输出角的等分数； i φ-实际输出角，由图 1 可知：

基于MATLAB的曲柄滑块机构运动的仿真

基于MATLAB的曲柄滑块机构运动的仿真

摘要：本文在曲柄滑块机构运动简图的基础上，对其数学运动模型进行分析，用解析法计算曲柄的转角和角速度，及滑块的位移和速度，并用MATLAB 软件进行仿真。 1 引言 在机械传动系统中，曲柄滑块机构是一种常用的机械机构，它将曲柄的转动转化为滑块在直线上的往复运动，是压气机、冲床、活塞式水泵等机械的主机构。这里用解析法，并用MATLAB 对其进行仿真。 2 曲柄滑块机构的解析法求解 曲柄滑块机构的运动简图如图1所示，在图1中，1L 、2L 和e 分别为曲柄滑块的曲柄、连杆和偏差，1?、2?分别为曲柄和连杆的转角，1?? 、2?? 分别为曲柄和连杆的角速度，S 为滑块的位移。 图1 曲柄滑块机构运动简图 设已知已知1L 、2L 、e 、1?和1?? ，求连杆的角位移2?和角速度2?? ，以及滑块的位移S 和速度S ? 。 2.1 位移分析 按图1 中四边形ABCD 的矢量方向有： AB CD → → = 将上式转化成幅值乘以角度的形式，得到如下等式： 1 2 12i i L e L e S ie ??+=+ (1) 分别取上式的虚部和实部，并在e 前面乘N ，N 取值1或－1，用以表示滑块在x 轴的上方或者下方，得到下面两式：

1122cos cos L L S ??+= (2) 1122sin sin L L Nb ??+= (3) 整理上面两个公式得到S 和2?的计算公式： 1122cos cos S L L ??=+ (4) 11 22 sin arcsin Ne L L ??-= (5) 2.2 速度分析 将（1）式两边对时间求导得（6）式 1 2 1212i i L ie L ie S ????? ? ? += (6) 取（6）式的实部和虚部，整理得S ? 和2?? 的计算公式： 1211 2 sin() cos S L ?????? -=- (7) 111 222 cos cos L L ????? ? =- (8) 根据（7）式和（8）式即可得到滑块的速度及连杆的角速度。 2.3 实例分析及其MATLAB 仿真 2.3.1 实例分析 下面对图2所示的曲柄滑块机构做具体分析。 图2 曲柄滑块机构简图 例中：1236,140r mm r mm ==，160/sec d ω=，求2?，2ω，S 和S ? 。

基于MATLAB曲柄滑块机构运动仿真

基于MATLAB曲柄滑块机构运动仿真 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));

基于MATLAB的曲柄摇杆机构优化设计

课程作业 曲柄摇杆优化设计 姓名：XX 学号：XXXXX 班级：XXXXX XX大学机械与动力学院

目录 1摘要 2问题研究 2.1问题重述 2.2问题分析 3数学模型的建立 3.1设计变量的确定 3.2目标函数的建立 3.3约束条件的确定 3.4标准数学模型 4使用MATLAB编程求解 4.1调用功能函数 4.2首先编写目标函数M 文件 4.3编写非线性约束函数M 文件 4.4编写非线性约束函数M 文件confun.m 4.5运行结果 5结果分析 6结论推广 7过程反思 8个人小结 9参考文献

1. 1 摘要: 为分析机构能够满足给定的运动规律和运动空间的要求,运用Matlab 2 2.1 0(32 π ψψ+ =式中0?和0ψ得小于45=≥][min γγ空间，可以适当预选机架杆的长度，现取l 4 =5。 2.2 问题分析 设计时，可在给定最大和最小传动角的前提下，当曲柄从0?转到090??+时，要求摇杆的输出角最优地实现一个给定的运动规律()f ?。这里假设要求： ()()2 0023E f φ?φ??π ==+ - （1）

图1 曲柄摇杆机构简图 对于这样的设计问题，可以取机构的期望输出角()E f φ?=和实际输出角 ()F φ?=的平方误差之和作为目标函数，使得它的值达到最小。 在图 1 所示的曲柄摇杆机构中，1l 、2l 、3l 、 4l 分别是曲柄AB 、连杆BC 、摇杆CD 和机架AD 的长度。这里规定0?为摇杆在右极限位置0φ时的曲柄起始位置角，它们由1l 、2l 、3l 和4l 确定。 3 数学模型的建立 3.1 设计变量的确定 决定机构尺寸的各杆长度1l 、2l 、3l 和4l ，以及当摇杆按已知运动规律开始 运行时，曲柄所处的位置角0?应列为设计变量，所有设计变量有: [][] 1 2 3 4 512 340T T x x x x x x l l l l ?== （2） 考虑到机构的杆长按比例变化时，不会改变其运动规律，通常设定曲柄长度 1l =1.0，在这里可给定4l =5.0，其他杆长则按比例取为1l 的倍数。若取曲柄的初 始位置角为极位角，则?及相应的摇杆l 位置角φ均为杆长的函数，其关系式为: ()()()()2222212432301242125arccos 2101l l l l l l l l l l ?????++-+-+==????++???????? （3）

曲柄连杆机构课程设计

曲柄连杆机构课程 设计

目录 目录 (1) 第1章绪论 (3) 第2章活塞组的设计 (4) 2.1 活塞的设计 (4) 2.1.1 活塞的材料 (4) 2.1.2 活塞头部的设计 (4) 2.1.3 活塞裙部的设计 (5) 2.2 活塞销的设计 (5) 2.2.1 活塞销的结构 (5) 第3章连杆组的设计 (6) 3.1 连杆的设计 (6) 3.1.1 连杆材料的选用 (6) 3.1.2 连杆长度的确定 (6) 3.1.3 连杆小头的结构设计 (6) 3.1.4 连杆杆身的结构设计 (6) 3.1.5 连杆大头的结构设计 (6) 3.2 连杆螺栓的设计 (7) 第4章曲轴的设计 (8) 4.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (8) 4.1.1 曲轴的结构型式 (8) 4.1.2 曲轴的材料 (8)

4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (8) 4.2.1 曲柄销的直径和长度 (8) 4.2.2 主轴颈的直径和长度 (9) 4.2.3 曲柄 (9) 4.2.4 平衡重 (9) 4.2.5 油孔的位置和尺寸 (10) 4.2.6 曲轴两端的结构 (10) 第5章曲柄连杆机构的创立 (11) 5.1 活塞的创立 (11) 5.2 连杆的创立 (11) 5.3 曲轴的创立 (11) 第六章曲柄连杆机构静力学分析 (13) 6.1 活塞的静力分析 (13) 6.2 连杆的静力分析 (13)

第1章绪论 曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，经过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。因此，曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件，其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。随着发动机强化指标的不断提高，机构的工作条件更加复杂。在多种周期性变化载荷的作用下，如何在设计过程中保证机构具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为曲柄连杆机构设计的关键性问题[1]。 经过设计，确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构，包括必要的结构尺寸确定、运动学和动力学分析、材料的选取等，以

基于MATLAB的曲柄滑块机构运动的仿真

基于MATLAB 的曲柄滑块机构运动的仿真 姓名：夏小品 学号：2100110114 班级：机械研10 摘要：本文在曲柄滑块机构运动简图的基础上，对其数学运动模型进行分析，用解析法计算曲柄的转角和角速度，及滑块的位移和速度，并用MATLAB 软件进行仿真。 关键字：曲柄滑块机构；运动分析；MATLAB The Simulation of Crank Slider Mechanism Motion Based on MATLAB Abstract:This article analyses the motion mathematical model of crank slider mechanism based on its motion diagram. Use analytical method to calculate crank angle,crank angular velocity,slider position and slider velocity and do the simulation of the resultes witn MATLAB software. Key Words:Crank slider mechanism;Motion analysis;MATLAB 1 引言 在机械传动系统中，曲柄滑块机构是一种常用的机械机构，它将曲柄的转动转化为滑块在直线上的往复运动，是压气机、冲床、活塞式水泵等机械的主机构。这里用解析法，并用MATLAB 对其进行仿真。 2 曲柄滑块机构的解析法求解 曲柄滑块机构的运动简图如图1所示，在图1中，1L 、2L 和e 分别为曲柄滑块的曲柄、连杆和偏差，1?、2?分别为曲柄和连杆的转角，1?? 、2?? 分别为曲柄和连杆的角速度，S 为滑块的位移。 图1 曲柄滑块机构运动简图

基于MATLAB的曲柄摇杆机构的机械优化设计

基于MATLAB的曲柄摇杆机构的机械优化设计 以曲柄摇杆机构为例，建立了运动分析数学模型。以曲柄摇杆机构对应位置实际输出值与期望函数值的平方偏差之和的最小值作为实际目标进行优化。应用MATLAB软件进行了优化设计和仿真分析，为机构优化设计提供了一种高效、直观的仿真手段，提高了对平面四连杆机构的分析设计能力。 标签：MATLAB；曲柄摇杆机构；优化设计 前言 平面四连杆机构虽然结构简单，但能有效地实现给定的运动规律或运动轨迹，很好地完成预定的动作，因而在工程实践中得到了广泛应用[1]。传统的设计方法主要是图解法或分析法，对连杆机构设计，无论设计精度还是设计效率都相对低下，不能满足现代机械高速高精度的要求。随着计算机技术的不断发展，为机构运用运动仿真实现优化设计提供了有效的手段。 MATLAB是一套功能强大的科学计算软件[2]，被广泛应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。其具有强大的数值计算能力和高效的工具箱函数，高效求解复杂庞大的实际工程问题，并可以根据需要，实现计算结果的可视化效果。 首先构建四连杆机构的数学模型，再利用MATLAB 软件强大的数值计算能力和高效的工具箱函数，以某规定期望函数的平面四连杆机构（机构运动简图如图1 所示）为例进行优化设计并进行了仿真计算，实现了机构运动仿真的可视化。 1 曲柄摇杆机构的数学模型 1.1 设计变量 机构的基本变量为各杆杆长及曲柄转角，根据曲柄摇杆机构各杆长度间的关系，独立的杆长变量有三个，分别为L2，L3，L4取杆长L1=1。故曲柄摇杆机构的设计变量可以表示为： 1.2 目标函数 1.3 约束条件 该机构的约束条件有两个方面：一是最小传动角约束条件[3]；二是保证四杆机构满足曲柄存在的条件。 （1）最小传动角约束

汽车曲柄连杆机构设计

摘要 本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。 首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。 关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/E

ABSTRACT This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism. First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine. Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/E

matlab曲柄滑块机构的运动学仿真

《系统仿真与matlab》综合试题 题目：曲柄滑块机构的运动学仿真 编号：21 难度系数： 姓名 班级 学号 联系方式 成绩

《系统仿真与matlab》综合试题 (1) 一、引言 (3) 二、运动学分析 (3) １、实例题目 (3) ２、运动分析 (3) 三、MATLAB程序编写 (5) 四、使用指南和实例仿真 (8) 五、结语 (10)

一、引言 曲柄滑块机构是指用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构，也称曲柄连杆机构。曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲床等的主机构中，把往复移动转换为不整周或整周的回转运动；压缩机、冲床以曲柄为主动件，把整周转动转换为往复移动。这里使用运动学知识，对其运动进行解析，并用ＭＡＴＬＡＢ为其设计仿真模块。 二、运动学分析 １、实例题目 对图示单缸四冲程发动机中常见的曲柄滑块机构进行运动学仿 真。已知连杆长度：m r 1.02=，m r 4.03=，连杆的转速：22θω =，3 3θω =，设曲柄r 2以匀速旋转，s r / 502=ω。初始条件：032==θθ。仿真以2ω为 输入，计算3ω和1r ，仿真时间0.5s 。 ２、运动分析 建立封闭矢量方程：

r2+r3=r1 （9） 将(9)式分解到x与y轴坐标上，得到： r2cosθ2+r3cosθ3=r1 r2sinθ2+r3sinθ3=0 (10) 可得： r1=r2cosθ2+r3cosθ3 θ3=-arcsin(r2/r3) (11) 对(10)式对时间求导得： -r2ω2sinθ2+ r3ω3sinθ3=v1 r2ω2cosθ2+ r3ω3cosθ3=0(12) 将上式用矩阵形式表示，令： A=[ r3sinθ3 1 -r3cosθ30] X=[ ω3 v1] B=[-r2ω2sinθ2 r2ω2cosθ2] 则(12)可表示为： AX=B。(13) 从而可解出ω3与v1。

基于MATLAB的曲柄摇杆机构优化设计说明

课程作业 曲柄摇杆优化设计

姓名：XX 学号：XXXXX 班级：XXXXX XX大学机械与动力学院

目录 1摘要 2问题研究 2.1问题重述 2.2问题分析 3数学模型的建立 3.1设计变量的确定 3.2目标函数的建立 3.3约束条件的确定 3.4标准数学模型 4使用MATLAB编程求解 4.1调用功能函数 4.2首先编写目标函数M 文件 4.3编写非线性约束函数M 文件 4.4编写非线性约束函数M 文件confun.m 4.5运行结果 5结果分析 6结论推广 7过程反思 8个人小结 9参考文献

1 摘要: 为分析机构能够满足给定的运动规律和运动空间的要求,运用Matlab 2 2.1 0(32 π ψψ+ =式中0?和0ψ得小于45=≥][min γγ1可空间，可以适当预选机架杆的长度，现取l 4 =5。 2.2 问题分析 设计时，可在给定最大和最小传动角的前提下，当曲柄从0?转到090??+时，要求摇杆的输出角最优地实现一个给定的运动规律()f ?。这里假设要求： ()()2 0023E f φ?φ??π ==+ - （1）

图1 曲柄摇杆机构简图 对于这样的设计问题，可以取机构的期望输出角()E f φ?=和实际输出角 ()F φ?=的平方误差之和作为目标函数，使得它的值达到最小。 在图 1 所示的曲柄摇杆机构中，1l 、2l 、3l 、 4l 分别是曲柄AB 、连杆BC 、摇杆CD 和机架AD 的长度。这里规定0?为摇杆在右极限位置0φ时的曲柄起始位置角，它们由1l 、2l 、3l 和4l 确定。 3 数学模型的建立 3.1 设计变量的确定 决定机构尺寸的各杆长度1l 、2l 、3l 和4l ，以及当摇杆按已知运动规律开 始运行时，曲柄所处的位置角0?应列为设计变量，所有设计变量有: [][] 1 2 3 4 512 340T T x x x x x x l l l l ?== （2） 考虑到机构的杆长按比例变化时，不会改变其运动规律，通常设定曲柄长度1l =1.0，在这里可给定4l =5.0，其他杆长则按比例取为1l 的倍数。若取曲柄的初始位置角为极位角，则?及相应的摇杆l 位置角φ均为杆长的函数，其关系式为:

125cc摩托车风冷发动机曲柄连杆机构设计

毕业设计 125cc 摩托车风冷发动 机曲柄连杆机构设计 学生姓名： 学号： 系 部： 专 业： 指导教师： 二〇一四年六月六日 颜人帅 102012237 机械工程系 机械电子工程 刘嘉

诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名：年月日

毕业设计任务书 设计题目：125cc摩托车风冷发动机的曲柄连杆机构设计 系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：102012237 学生：颜人帅指导教师（含职称）：刘嘉（讲师）专业负责人：张焕梅1．设计的主要任务及目标 （1）根据某款125cc摩托车的技术指标完成对相应发动机曲柄连杆机构的设计；（2）完成零部件的建模及运动仿真。 2．设计的基本要求和内容 （1）完成对摩托车发动机曲柄连杆机构的设计并撰写设计说明书一份； （2）完成仿真模型一份； （3）完成零件图及装配图一份。 3．主要参考文献 《机械设计》高等教育出版社 《发动机设计》机械工业出版社 《汽车设计》清华大学出版社 4．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 开题准备2013.12.15-2014.3.01 2 完成曲柄连杆机构的设计2014.3.01-2014.4.15 3 完成软件建模仿真2014.4.16-2014.5.30 4 完成说明书撰写2014.6.01-2014.6.10 5 提交设计，答辩2014.6.11-2014.6.20

125cc摩托车风冷发动机曲柄连杆机构设计 摘要：本文以铃木GP125摩托车发动机的相关参数作为参考，对125cc摩托车风冷发动机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论校核分析与计算机仿真分析。 本文分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件零件图与几何模型，装配成功后进行运动仿真。 通过设计建模，校核以及运动仿真，得出的结论基本符合设计思路与理论值。完成了设计方案上的要求。 关键词：曲柄连杆机构，受力分析，仿真建模，运动分析 Design of air engine crank connecting rod mechanism of motorcycle Abstract：Based on the related parameters Suzuki GP 125 motorcycle engin as a reference, The main components of air-cooled engine 125cc motorcycle crank linkage structural design calculations carried out, and carried out on the crank linkage theory about kinematics and dynamics analysis and computer simulation analysis check. This paper analysis the structural design on piston, connecting rod and crankshaft group, and the structural strength and rigidity check. Application of 3D CAD software: Pro/Engineer established the spare parts diagram and geometric model of the crank and connecting rod mechanism again, After the success of the assembly motion simulation and finite element simulation model. Through the design modeling，Check and movement simulation，Conclusion basic conform to the design thought and the theoretical https://www.sodocs.net/doc/d872234.html,pleted the design requirements. Through the design modeling, check and motion simulation, conclusion basic conform to the design thought and the theoretical value. Completed the design requirements. Key word: Crank Mechanism，Stress Analysis，Simulation Modeling，Motion Analysis

基于MATLAB的曲柄滑块机构运动仿真

Abstract Slider-crank mechanism plays a significant role in the mechanical manufacturing areas. The slider crank mechanism is a particular four-bar mechanism that exhibits both linear and rotational motion simultaneously. It is also called four-bar linkage configurations and the analysis of four bar linkage configuration is very important. In this paper four configurations are taken into account to synthesis, simulate and analyse the offset slider crank mechanism. Mathematical formulae are derived for determining the lengths of the crank and connecting rod; the kinematic and dynamic analyses of the positions, velocities and accelerations of the links of the offset slider crank and the forces acting on them leading to sparse matrix equation to be solved using MATLAB m-function derived from the analysis; the simulation of the model in Simulink and finally, the simulation results analysis. This program solves for all the unknown parameters and displays those results in graphical forms. 曲柄滑块机构在机械制造领域发挥着重要的作用。曲柄滑块机构是一种特殊的四连杆机构，同时具有直线运动和旋转运动。它也被称为四连杆机构，对四杆机构的分析是非常重要的。本文综合考虑了四种构型对偏置曲柄滑块机构的综合、仿真和分析。数学公式推导出确定的曲柄长度和连杆；运动学和动力学分析的位置，速度和对偏置曲柄滑块的联系和作用于它们导致稀疏矩阵方程是利用MATLAB函数分析得出的解决力加速度；在Simulink模型，最后仿真，仿真结果分析。该程序解决所有未知参数，并以图形形式显示这些结果。 Conclusion In this simulation, simultaneous constraint method is employed. Equations derived from the kinematic and dynamic analyses are assembled into a system of twelve linear equations to obtain the sparse matrix. This is solved by the m-file function in the simulation process and the simulation results displayed in form of graphs. 在此仿真中，采用了同时约束法。由运动学和动力学分析导出的方程组被装配成十二个线性方程组，得到稀疏矩阵。这是在模拟过程中的M文件函数求解和图形的形式显示的仿真结果。 这篇文章采用MATLAB 和SIMULINK 对曲柄滑块偏置的连杆机构进行求解，得到运动方程中的其他未知数。