基于Matlab的平面六杆机构的运动分析

孟超 王珊

(焦作大学机电工程学院，河南 焦作 454003)

基于Matlab的平面六杆机构的运动分析

孟超 王珊

(焦作大学机电工程学院，河南 焦作 454003)

文章采用MATLAB，对牛头刨床六杆机构进行动态模拟，使其运动特性和输入参数结合在一起，通过改变六杆机构的参数就可以显示在不同参数下的运动特性。

六杆机构;MATLAB;运动分析

六杆机构虽然结构、制造、研究过程都比四杆机构复杂，但可实现四杆机构无法实现的运动要求。例如，要实现具有停歇的传动函数，应至少采用六连杆机构。然而利用传统的计算方法来求解六杆机构的相关数据却非常繁琐。MATLAB以其强大的科学计算功能和方便快捷的特点已经在工程领域得到广泛应用，基于MATLAB的各种分析计算工具在科研和工程实际中正发挥着越来越重要的作用。本文以牛头刨床为例介绍基于MATLAB的运动仿真设计。

1.牛头刨床六杆机构的数学模型

牛头刨床的机构简图如图1所示。设已知结构参数为:L1、L3、L5、G、H、原动件的转角 φ1和转速 n1。

如图，先建立一个直角坐标系，并标出各杆矢及其方位角。其中有四个未知变量 φ3、φ5、P及 S。我们欲对牛头刨床的运动进行分析，则必须求解出 s、VF和aF，其数学模型如下。

图1 牛头刨床运动简图Fig.1 The graph of shaper's motion

由封闭图形DEFAD可得

(4)、(6)和(7)式就是我们要求的值。

2.利用Matlab得到运动图线

首先，利用已经得出的数学公式编辑基于Matlab的程序，并用figure命令创建界面窗口。

图2就是原动件速度为n1=30/pi rad/s时牛头刨床的运动特性曲线。我们可以清楚地看到牛头刨床在工作行程中的速度较为平稳，近似于等速，这就保证了刨刀的寿命和加工质量;另外可以清楚地看到牛头刨床在回程时速度变化很快，这正是牛头刨床的急回特性，从而提高了生产效率。通过比较两个结果还可以发现在原动件转速改变的情况下，牛头刨床的速度和位移曲线变化不大，而只有加速度的大小变化较大。

图2 牛头刨床运动特性曲线Fig.2 The curve of shaper＇s motion character

利用Matlab，我们自然能够很轻松地得到原动件在其他速度下牛头刨床的运动性质。

3.结论

利用Matlab直观、简便地对复杂问题进行仿真和分析，现在已经得到了很大范围的推广。随着计算科学的发展，Matlab必将使我们的科学分析更加简便和快捷。

［1］杨春辉.基于 MATLAB的平面六杆机构运动分析［J］.重庆科技学院学报(自然科学版)，2008，(1).

［2］刘善林.连杆机构运动特性的解析算法及仿真研究［J］.机械研究与应用，2007，(6).

(责任编辑 陈永康)

TP391.77

A

1008－7257(2012)03－0087－01

2012－01－16

孟超(1979－)，男，河南焦作人，焦作大学机电工程学院讲师，硕士，从事机械设计方面的教学科研工作。