基于MATLAB的平面四连杆机构的解析设计方法

贝天宝， 林兴发

（宁波技师学院船舶技术系，浙江宁波315032）

基于MATLAB的平面四连杆机构的解析设计方法

贝天宝， 林兴发

（宁波技师学院船舶技术系，浙江宁波315032）

建立了某平面连杆机构的数学模型，并采用MATLAB来求解四连杆精确位置控制，运算结果和最终的图解验算都能满足设计要求。

四连杆机构；建模；MATLAB

0 引言

四连杆机构由于其结构方便灵活，能够实现多种运动形式而被广泛应用于各个领域，因此对其进行设计方法的研究，特别是根据精确位置来确定连杆机构的各个参数有着更为重要的意义。传统的设计方法主要是用几何图解设计法，这种方法简单直观，但是精度低，而精度较高的综合设计法则需要大量的计算。对此，本文提出利用计算机辅助软件MATLAB来求解四连杆精确位置控制的一种算法。MATLAB是一套功能十分强大的科学计算软件，被广泛应用于机械设计、自动控制等工程领域。其强大的矩阵科学运算能力可以高效求解复杂的工程问题，并可轻松地实现计算结构的可视化效果。

1 机构设计的数学模型

平面连杆机构可以分解成一系列的二杆组，对于四连杆机构也可以分解成两个只含有回转副的铰链二杆组，如图1所示。

图1

根据矢量图的原理，在固定的参考平面内取任意坐标系XOY，作出二杆组的矢量图，并规定各个矢量的正方向（可以任意）。那么当这个二杆组运动的时候，除了R7是定矢量，其他矢量都在发生变化，但是不管P点在任何一个位置，这个矢量四边形都满足矢量法则，即：