平面四桿機(jī)構(gòu)Matlab仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶開(kāi)題報(bào)告.zip

平面四桿機(jī)構(gòu)Matlab仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶開(kāi)題報(bào)告.zip,平面,機(jī)構(gòu),Matlab,仿真,優(yōu)化,設(shè)計(jì),開(kāi)題,報(bào)告 一、選題依據(jù) 1．論文（設(shè)計(jì)）題目 平面四桿機(jī)構(gòu) Matlab 仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì) 2．研究領(lǐng)域 Matlab 仿真 3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 計(jì)算機(jī)仿真是在研究系統(tǒng)過(guò)程中根據(jù)相似原理，利用計(jì)算機(jī)來(lái)逼真模擬研究對(duì)象。運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真是指利用計(jì)算機(jī)仿真軟件包求解機(jī)構(gòu)在所記時(shí)間域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程， 以此確定機(jī)構(gòu)在連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)構(gòu)件的速度和加速度。而 Matlab 軟件具有系統(tǒng)建模方便直觀、仿真功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，能為機(jī)械系統(tǒng)的建模仿真提供一個(gè)強(qiáng)大而方便的工具。使用 Matlab 軟件的 Simulink 仿真工具用于機(jī)械工程中機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真， 簡(jiǎn)單，直觀，只需通過(guò) M 文件編寫(xiě)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，設(shè)定特殊時(shí)刻為初始值就可以得到任意時(shí)刻的位置、速度、加速度的值，并可以觀察它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的變化。通過(guò)基于 Matlab 的強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力，還可以方便得到三者之間的關(guān)系，這是一般解析方法所不及的。 本設(shè)計(jì)以 Matlab 軟件的 Simulink 軟件包為研究平臺(tái)，以連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象， 通過(guò)建立閉環(huán)矢量方程，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)列出動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)已知的幾何特性， 利用 Matlab 軟件數(shù)值計(jì)算能力和 Simulink 仿真模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建模仿真。通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件進(jìn)行受力分析，得到動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，再加上機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)， 建立動(dòng)力學(xué)仿真模型，得到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的反力和力矩，避免了復(fù)雜的數(shù)學(xué)解析運(yùn)算，并保證了計(jì)算精度。通過(guò)已知的幾何特性，利用 Matlab 軟件數(shù)值計(jì)算能力和 Simulink 仿真模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建模仿真。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 連桿機(jī)構(gòu)是一種常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是機(jī)械傳動(dòng)中必不可少的部件，廣泛應(yīng)用于懸掛系統(tǒng)、工程機(jī)械工作裝置等各種機(jī)械裝置中。但是，在連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，僅靠人工計(jì)算非常繁瑣而且容易出錯(cuò)，并且難以達(dá)到所要求的設(shè)計(jì)精度，同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中無(wú)法完成讀設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能分析和動(dòng)態(tài)模擬仿真。就目前情況而言，Matlab 已經(jīng)不再是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，而成為國(guó)際上最流行的科學(xué)與工程計(jì)算的軟件工具，以及一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言，它在國(guó)內(nèi)外高校和科研部門(mén)正扮演著越來(lái)越重要的角色，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，不斷適應(yīng)新的要求提出新的解決辦法。可以預(yù)見(jiàn)，在科學(xué)運(yùn)算和科學(xué)繪圖領(lǐng)域，Matlab 語(yǔ)言將長(zhǎng)期保持其獨(dú)一無(wú)二的地位，使用 Matlab 可以很好地對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行分析，為連桿機(jī)構(gòu)的建模仿真提供一個(gè)強(qiáng)大而方便的工具。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題 以 Matlab 軟件的 Simulink 軟件包為研究平臺(tái)，以連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，通過(guò)建立閉環(huán)矢量方程，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)列出動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)已知的幾何特性，利用 Matlab 軟件數(shù)值計(jì)算能力和 Simulink 仿真模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建模仿真。通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件進(jìn)行受力分析，得到動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，再加上機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，建立動(dòng)力學(xué)仿真模型，得到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的反力和力矩。通過(guò)已知的幾何特性，利用 Matlab 軟件數(shù)值計(jì)算能力和 Simulink 仿真模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建模仿真。 2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：建立機(jī)構(gòu)的閉環(huán)矢量方程； （2）改寫(xiě)為矩陣形式：通過(guò)推導(dǎo)，將各矢量方程聯(lián)立，在坐標(biāo)系中建立相應(yīng)的矩陣數(shù)學(xué)模型； （3）編寫(xiě)M函數(shù)文件求解方程：將編寫(xiě)的M函數(shù)文件嵌入到Simulink模型中，得到仿真模型； （4）連桿機(jī)構(gòu)的Matlab仿真運(yùn)算：將參數(shù)代入程序后，計(jì)算得到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)， 得出仿真結(jié)果。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 課題基于 Matlab 為研究平臺(tái)，以連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能分析，建立運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，編制相應(yīng)的程序，求解運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，以圖形的形式顯示出該機(jī)構(gòu)在真實(shí)系統(tǒng)條件下的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： （1）連桿機(jī)構(gòu)的閉環(huán)矢量方程； （2）M 文件； （3）Simulink 仿真模型； （4）連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué) Matlab 仿真曲線圖； （5）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 以四桿機(jī)構(gòu)綜合分析理論為核心，利用 MATLAB 軟件開(kāi)發(fā)了平面四桿機(jī)構(gòu)綜合與分析系統(tǒng)。充分利用 MATLAB 強(qiáng)大的計(jì)算功能和出色的數(shù)據(jù)可視化功能，完成了四桿剛體導(dǎo)引、軌跡發(fā)生及函數(shù)發(fā)生機(jī)構(gòu)綜合與分析軟件的設(shè)計(jì)。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：收集研究方向相關(guān)資料、研究資料； 第 2 周：閱讀參考文獻(xiàn)，確定研究?jī)?nèi)容； 第 3 周：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，擬訂總體設(shè)計(jì)方案； 第 4 周：完善、修改開(kāi)題報(bào)告，完成外文翻譯； 第 5 周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)總體規(guī)劃，設(shè)計(jì)總體實(shí)施方案； 第 6 周：根據(jù)機(jī)構(gòu)分類(lèi)，建立閉環(huán)矢量方程； 第 7 周：對(duì)閉環(huán)矢量方程進(jìn)行求導(dǎo)和求解； 第 8 周：連桿軌跡、速度、加速度求解； 第 9 周：連桿軌跡、速度、加速度分析； 第 10 周：對(duì)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)變曲點(diǎn)、曲率極大極小點(diǎn)進(jìn)行分析； 第 11 周：建立機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，編寫(xiě) M 文件； 第 12 周：對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 第 13 周：完善設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯； 第 14 周：按指導(dǎo)教師及評(píng)閱教師的意見(jiàn)修改設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1] 范恒彥,陳長(zhǎng)秀. 一種支撐用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]. 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(04) [2] 王琦,何仁. 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世紀(jì)中期，開(kāi)始將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到連桿機(jī)構(gòu)綜合。對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)綜合的幾何方法，一些學(xué)者將其公式化，超越方程組和求解代數(shù)方程組可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，從而獲得綜合機(jī)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)，首次實(shí)現(xiàn)將計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用到四桿機(jī)構(gòu)再現(xiàn)函數(shù)的最優(yōu)綜合中。60 年代后，位移矩陣法也被應(yīng)用到機(jī)構(gòu)綜合中， 通過(guò)解超越方程組和非線性方程組，求綜合機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)。 在過(guò)去的幾百年中，連桿機(jī)構(gòu)的理論研究取得了巨大的成績(jī)。18 世紀(jì)后期，機(jī)械工程學(xué)科在第一次工業(yè)革命后迅速的發(fā)展起來(lái)了，機(jī)構(gòu)學(xué)也成了一門(mén)獨(dú)立的新學(xué)科。連桿機(jī)構(gòu)早在 13 世紀(jì)前期就已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，四桿機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單也是最早出現(xiàn)的一種機(jī)構(gòu)。早在 18 世紀(jì)，著名發(fā)明家瓦特就對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究。1784 年，瓦特將四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用到他發(fā)明的蒸汽機(jī)里，為活塞提供近似直線運(yùn)動(dòng)。瓦特將連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用到蒸汽機(jī)多年之后，連桿機(jī)構(gòu)并沒(méi)有得到快速的發(fā)展，一方面是由于缺乏其運(yùn)動(dòng)特性方面的理論基礎(chǔ)。與連桿機(jī)構(gòu)相關(guān)的一些文獻(xiàn)在 19 世紀(jì) 80 年代后才相繼出現(xiàn)。 19 世紀(jì)之后，對(duì)連桿機(jī)構(gòu)研究貢獻(xiàn)最大的是德國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)派，其研究成果處于世界遙遙領(lǐng)先地位。第二次世界大戰(zhàn)之后，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使連桿機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中的應(yīng)用有了新突破，開(kāi)辟了許多新分支。四桿機(jī)構(gòu)是連桿機(jī)構(gòu)最基本的形式，雖然目前對(duì)四桿機(jī)構(gòu)已進(jìn)行了很多的研究，但是在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面，四桿機(jī)構(gòu)仍待進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)于五桿機(jī)構(gòu)，尤其是五桿以上的多桿多自由度機(jī)構(gòu)，仍待進(jìn)一步研究。四桿機(jī)構(gòu)雖應(yīng)用廣泛，形式簡(jiǎn)單，但僅僅能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的功能。隨著機(jī)械手、機(jī)械自動(dòng)化機(jī)器人的發(fā)展，在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性方面，人們有了更高的要求，國(guó)際上也十分注重這方面的研究。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，也促進(jìn)了機(jī)械工程學(xué)的快速發(fā)展。連桿機(jī)構(gòu)將朝著多桿機(jī)構(gòu)方向和多學(xué)科之間的相會(huì)融合和滲透方向發(fā)展。未來(lái)連桿機(jī)構(gòu)研究的對(duì)象將會(huì)是由機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和原動(dòng)機(jī)結(jié)合成的整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的研究，揭示其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征以及其對(duì)動(dòng)力分配的影響，從而改進(jìn)機(jī)構(gòu)的性能和創(chuàng)造出具有新用途的機(jī)構(gòu)，這將是未來(lái)連桿機(jī)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)。 二、Matlab 的發(fā)展及優(yōu)點(diǎn)概述 在 70 年代中期，Cleve Moler 博士和其同事在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的資助下開(kāi)發(fā)了調(diào)用 EISPACK 和 LINPACK 的 FORTRAN 子程序庫(kù)。EISPACK 是特征值求解的 FOETRAN 程序庫(kù)，LINPACK 是解線性方程的程序庫(kù)。在當(dāng)時(shí)，這兩個(gè)程序庫(kù)代表矩陣運(yùn)算的最高水平。到 70 年代后期，身為美國(guó) New Mexico 大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的 Cleve Moler， 在給學(xué)生講授線性代數(shù)課程時(shí)，想教學(xué)生使用 EISPACK 和 LINPACK 程序庫(kù)，但他發(fā)現(xiàn) 學(xué)生用 FORTRAN 編寫(xiě)接口程序很費(fèi)時(shí)間，為了讓學(xué)生方便的調(diào)用 EISPACK 和 LINPACK， 利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫(xiě) EISPACK 和 LINPACK 的接口程序。Cleve Moler 給這個(gè)接口程序取名為 Matlab，取名 Matlab(MATrix LABoratory)，即 Matrix 和 Laboratory 的組合。在以后的數(shù)年里，Matlab 在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用，并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流傳。1983 年春天，Cleve Moler 到 Standford 大學(xué)講學(xué)，Matlab 深深地吸引了工程師 John Little。John Little 敏銳地覺(jué)察到 Matlab 在工程領(lǐng)域的廣闊前景。于是，他和 Cleve Moler、Steve Bangert 一起，由 Steve Bangert 主持開(kāi)發(fā)編譯解釋程序，Steve Kleiman 完成圖形功能的設(shè)計(jì)，John Little 和 Cleve Moler 主持開(kāi)發(fā)了各類(lèi)數(shù)學(xué)分分析的子模塊，撰寫(xiě)用戶指南和大部分的 M 文件。這樣用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了第二代 Matlab 專(zhuān)業(yè)版，也是 Matlab 第一個(gè)商用版，同時(shí)賦予了它數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)圖示化的功能。自從第一版發(fā)行以來(lái)，已有眾多的科技工作者加入到 Matlab 的開(kāi)發(fā)隊(duì)伍中，并為形成今天約 Matlab 系統(tǒng)做出了巨大的貢獻(xiàn)。1984 年，Cleve Moler和 John Little 成立了 Math Works 公司，發(fā)行了 Matlab 第 1 版(DoS 版本 1.0)。正式把 Matlab 推向市場(chǎng)。Matlab 的第一個(gè)商業(yè)化的版本是同年推出的是 3.0 的 DOS 版本。并繼續(xù)進(jìn)行 Matlab 的研究和開(kāi)發(fā)，逐步將其發(fā)展成為一個(gè)集數(shù)值處理、圖形處理、圖像處理、符號(hào)計(jì)算、文字處理、數(shù)學(xué)建模、實(shí)時(shí)控制、動(dòng)態(tài)仿真、信號(hào)處理為一體的數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件。Matlab 以商品形式出現(xiàn)后，僅短短幾年，就以其良好的開(kāi)放性和運(yùn)行的可靠性，使原先控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包（如英國(guó)的 UMIST，瑞典的 LUND 和 SIMNON，德國(guó)的 KEDDC）紛紛淘汰，而改以 Matlab 為平臺(tái)加以重建。九十年代初期，在國(guó)際上 30 幾個(gè)數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中，Matlab 在數(shù)值計(jì)算方面獨(dú)占鰲頭，而 Mathematica 和 Maple 則分居符號(hào)計(jì)算軟件的前兩名。 MathCAD 因其提供計(jì)算、圖形、文字處理的統(tǒng)一環(huán)境而深受中學(xué)生歡迎。Matlab 已經(jīng)成為國(guó)際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。1992 年，MathWorks 公司于推出了 4.0 版本。1993 年，MathWorks 公司推出了 Matlab 4.1 版。也是在這年（1993 年）MathWorks 公司從加拿大滑鐵盧大學(xué)購(gòu)得 Maple 的使用權(quán)，以 Maple 為“引擎”開(kāi)發(fā)了 Symbolic Math Toolbox 1.0。MathWorks 公司此舉加快結(jié)束了國(guó)際上數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算孰優(yōu)孰劣的長(zhǎng)期爭(zhēng)論，促成了兩種計(jì)算的互補(bǔ)發(fā)展新時(shí)代。 Matlab 的主要特點(diǎn)有：(1)高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來(lái)；(2)具有完備的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化；(3)友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語(yǔ)言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握； (4)功能豐富的應(yīng)用工具箱(如信號(hào)處理工具箱、通信工具箱等)，為用戶提供了大量方便實(shí)用的處理工具。Matlab 語(yǔ)言是一種非常強(qiáng)大的工程計(jì)算語(yǔ)言，提供了非常豐富的 Matlab 優(yōu)化工具箱。其優(yōu)化工具箱有許多常用的優(yōu)化算法，廣泛應(yīng)用于線性規(guī)劃、二次規(guī)劃、非線性?xún)?yōu)化、最小二乘法問(wèn)題、非線性方程求解、多目標(biāo)決策等問(wèn)題，其函數(shù)表達(dá)簡(jiǎn)潔，優(yōu)化算法選擇靈活，參數(shù)設(shè)置自由，相比于其它很多成熟的優(yōu)化程序具有明顯的優(yōu)越性。 三、連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的 Matlab 分析概述 連桿機(jī)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可承受載荷大，連桿曲線具有多樣性等特性，它在眾多領(lǐng)域都有著廣泛的運(yùn)用。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真就是根據(jù)給定的原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求出機(jī)構(gòu)中其它構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法分為圖解法、解析法和實(shí)驗(yàn)法三種, 解析法將機(jī)構(gòu)問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)問(wèn)題,將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系用數(shù)學(xué)解析式來(lái)描述,便于推理和對(duì)機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意位置的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行深入分析, 分析精度也較高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展。解析法運(yùn)算冗繁的問(wèn)題得以解決,并體現(xiàn)出運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高的顯著優(yōu)勢(shì),因此解析法得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是分析現(xiàn)有機(jī)構(gòu)工作性能,還是優(yōu)化新機(jī)械,仿真都是十分重要的。通過(guò)仿真可以確定某些構(gòu)件運(yùn)動(dòng)所需的空間,校驗(yàn)它們運(yùn)動(dòng)是否干涉,而且運(yùn)動(dòng)軌跡仿真動(dòng)畫(huà) 則更為形象直觀，速度分析可以確定機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的速度是否合乎要求，加速度分析可以為慣性力計(jì)算提供數(shù)據(jù)。因此,運(yùn)動(dòng)學(xué)分析既是機(jī)構(gòu)綜合的基礎(chǔ),又是力分析的基礎(chǔ)。 同時(shí)，Matlab 具有強(qiáng)大的運(yùn)算分析功能，具有集科學(xué)計(jì)算、程序設(shè)計(jì)和可視化于一體的高度集成化軟件環(huán)境，是目前國(guó)際上公認(rèn)的最優(yōu)秀的計(jì)算分析軟件之一，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、信號(hào)處理、機(jī)械設(shè)計(jì)、流體力學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等工程領(lǐng)域。通過(guò)運(yùn)算分析，Matlab 可以從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋找最佳途徑，獲取最優(yōu)結(jié)果，大大提高了設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。四連桿機(jī)構(gòu)的解析法同樣可以用 Matlab 的計(jì)算工具來(lái)求值，并結(jié)合 Matlab 的可視化手段，把各點(diǎn)的計(jì)算值擬合成曲線，得到連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真軌跡。Matlab 軟件中的 Simulink 仿真工具用于機(jī)械工程中機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，簡(jiǎn)單， 直觀。只需通過(guò) M 文件編寫(xiě)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，設(shè)定特殊時(shí)刻為初始值就可以得到任意時(shí)刻的位置、速度、加速度的值，并可以觀察它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的變化。通過(guò)基于 Matlab 的強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力，還可以方便得到三者之間的關(guān)系，這是一般解析方法所不及的。以 Matlab 軟件的 Simulink 軟件包為研究平臺(tái)，以平面四桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，通過(guò)建立閉環(huán)矢量方程，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)列出動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)已知的幾何特性，利用 Matlab 軟件數(shù)值計(jì)算能力和 Simulink 仿真模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建模仿真。通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件進(jìn)行受力分析，得到動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，再加上機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，建立動(dòng)力學(xué)仿真模型，得到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的反力和力矩，避免了復(fù)雜的數(shù)學(xué)解析運(yùn)算，并保證了計(jì)算精度。通過(guò)已知的幾何特性，利用 Matlab 軟件數(shù)值計(jì)算能力和 Simulink 仿真模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建模仿真。 我們以連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，應(yīng)用了基于 Matlab 的 Simulink 對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)以及空間連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真方法。仿真模擬使計(jì)算更為簡(jiǎn)單，并以曲線圖的形式顯示出在曲柄勻速運(yùn)動(dòng)條件下，各參數(shù)的隨時(shí)間變化的特性。這不僅可以保證系統(tǒng)方案的可行性，還可以提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率，為機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新的方法，具有很強(qiáng)的實(shí)際工程應(yīng)用意義。 總之,機(jī)構(gòu)仿真是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要方法,特別是對(duì)于復(fù)雜機(jī)構(gòu)系統(tǒng),這一方法更加顯示出其優(yōu)越性,而 Matlab 可很好地對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行分析,為機(jī)械系統(tǒng)的建模仿真提供一個(gè)強(qiáng)大而方便的工具。