平面连杆机构优化设计及运动仿真
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摘要：以四杆机构为例，根据其设计要求和特点，建立了四杆机构的优化设计数学模型，在满足诸多影响因素的条件下，用计算机软件进行优化设计以获得一个在各方面均较令人满意的机构设计方案；并对优化设计的曲柄摇杆机构进行运动仿真分析。结果表明：采用优化设计方法可以缩短设计周期、提高设计质量和设计精度；运动仿真起到很好的反馈作用和验证作用。同时该方法也为多杆机构和其他机构的优化和仿真设计提供了借鉴。
引言
连杆机构由于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，因而在机械和仪表等多个领域中得到广泛的应用。传统的基于图解法或解析法的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。常规的设计计算方法具有一定的局限性，不但工作量大，而且很难准确的进行设计，其设计结果未必是最优方案。我们将可靠性理论和优化设计方法用于连杆机构的设计，其实质是在决策集和约束集条件下求解连杆机构的参数和尺寸的最优解，并且利用计算机软件优化计算得到了连杆机构参数和尺寸的最优解。仿真在现代设计中也是十分重要的。通过仿真可以确定某些构件运动所需的空间，校验它们运动是否干涉。
2、基于MATLAB的优化设计的数学模型
2.1.1确定优化设计数学模型
3、基于Simulink机构运动仿真
3.1数学模型的建立
3.3仿真结果
连杆上的M点的轨迹如图3所示，其坐标和表1提供的设计数据相一致，满足经过预定点的设计要求，所以优化设计的结果是正确的。
结论
本文应用MATLAB对预定某点轨迹的四杆机构进行优化设计，既能提高设计质量和设计精度，又能有效的控制好各个参数，达到期望的目的；并用Smiulink仿真出连杆上给定点的轨迹，及连杆和摇杆的速度和加速度。起到很好的反馈作用，仿真出来的轨迹点可以帮助设计者验证设计是否满足要求，并有效的控制连杆运行的角度范围，取得有利的传动角，获得较大的机械利益。该设计模式不但可以应用在各种四连杆机构的设计中，还可以不断的衍生出需要的六连杆机构，具有很强的实用性，通用性。结果表明，运用这种方法可以提高机构设计及分析效率。
参考文献：
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