机械动力学三级项目Word文件下载.docx
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③对第三项进行求导:
将以上三式代入拉格朗日方程即可得动力学方程，解方程即可求得广义力。
3R机构的SOLIDWORKS仿真
图23R机械手三维模型
SOLIDWORKS仿真参数
L1=300mmL2=200mmL3=125mm
材料：
硬质合金
SOLIDWORKS仿真的一些重要环节
图3质量属性查询
图4马达、引力的设置图5铰链配合
图6生成马达力矩
图7马达加速度的设置
SOLIDWORKS仿真结果
图8杆1马达力矩
图9杆2马大力矩
图10杆3马达力矩
3R机构的MATLAB仿真
MATLAB仿真程序
m1=;
m2=;
m3=;
L1=;
L2=;
L3=;
g=;
a1=1*pi/180;
a2=2*pi/180;
a3=4*pi/180;
t=0:
:
15;
m=size（t）;
n=m
（2）;
fori=1:
n
v1=a1*t（i）;
v2=a2*t（i）;
v3=a3*t（i）;
s1=a1*t（i）^2/2;
s1i（i）=s1;
s2=a2*t（i）^2/2;
s2i（i）=s2;
s3=a3*t（i）^2/2;
s3i（i）=s3;
Q_T1=[（m1/3+m2+m3）*L1^2*a1+（m2/3+m3）*L2^2*（a1+a2）+1/3*m3*L3^2*（a1+a2+a3）+（m2/2+m3）*L1*L2*cos（s1）*（2*a1+a2）-（m2/2+m3）*L1*L2*sin（s2）*v2*（2*v1+v2）+1/2*m3*L1*L3*cos（s2+s3）*（2*a1+a2+a3）-1/2*m3*L1*L3*sin（s2+s3）*（v2+v3）*（2*v1+v2+v3）+1/2*m3*L2*L3*cos（s3）*（2*（a1+a2）+a3）-1/2*m3*L2*L3*sin（s3）*v3*（2*（v1+v2）+v3）;
（m2/3+m3）*L2^2*（a1+a2）+m3/3*L3^2*（a1+a2+a3）+（m2/2+m3）*L1*L2*cos（s2）*a1-（m2/2+m3）*L1*L2*sin（s2）*v1*v2+m3/2*L1*L3*cos（s2+s3）*a1-m3/2*L1*L3*sin（s2+s3）*（v2+v3）*v1+m3/2*L2*L3*cos（s3）*（2*（a1+a2）+a3）-m3/2*L2*L3*v3*（2*（v1+v2）+v3）;
m3/3*L3^2*（a1+a2+a3）+m3/2*L1*L3*cos（s2+s3）*a1-m3/2*L1*L3*sin（s2+s3）*（v2+v3）*v1+m3/2*L2*L3*cos（s3）*（a1+a2）-m3/2*L2*L3*sin（s3）*v3*（v1+v2）]'
;
Q_T2=[0;
-（m2/2+m3）*L1*L2*sin（s2）*v1*（v1+v2）-m3/2*L1*L3*sin（s2+s3）*v1*（v1+v2+v3）;
-m3/2*L1*L3*sin（s2+s3）*v1*（v1+v2+v3）-m3/2*L2*L3*sin（s3）*（v1+v2）*（v1+v2+v3）]'
Q_V=[1/2*（m1+m2+m3）*g*L1*sin（s1）+1/2*（m2+m3）*g*L2*sin（s1+s2）+m3/2*g*L3*sin（s1+s2+s3）;
1/2*（m2+m3）*g*L2*sin（s1+s2）+m3/2*g*L3*sin（s1+s2+s3）;
m3/2*g*L3*sin（s1+s2+s3）]'
Q（i:
）=Q_T1-Q_T2+Q_V;
end
plot（t,Q）;
MATLAB仿真结果
图113R机械手的MATLAB仿真结果
3R机构的SIMULINK仿真
SIMULINK模型的建立
图12SIMULINK模型
图13OUT模块封装
SIMULINK参数的设置
图14MachineEnvironment的设置
图15Revolute1的设置
图16Body1的设置
图17Body2的设置
图18Body3的设置
图19Clock的设置
图20JointSensor3的设置
图21Fcn的设置
SIMULIKS仿真结果
图22杆1SIMULINK马达力矩仿真
图23杆2SIMULINK马达力矩仿
图24杆3SIMULINK马达力矩仿真
二、单自由度滑块仿真
仿真要求
给定单自由度系统参数，对单自由度无阻尼和有阻尼自振动系统进行计算，分别绘制无阻尼、小阻尼、临界阻尼和大阻尼响应曲线，并进行仿真；
物体上施加一简谐力，绘制无阻尼和有阻尼状态下的受迫振动曲线，并进行仿真。
要求：
仿真使用solidwoks和matlab/simulink同时进行。
参数：
滑块尺寸160160mm,k1=k2=40N/m
仿真公式
（1）单自由度无阻尼自由振动
其中
的选取要根据已知条件确定，以下初相位的选取也要根据已知条件确定。
（2）单自由度小阻尼自由振动
其中：
（3）单自由度大阻尼自由振动
由已知条件得：
将上式的1式代入2式得：
再结合，可得
（4）单自由度临界阻尼自由振动
将已知条件代入得：
（5）单自由度无阻尼受迫振动
可得为
或者
（6）单自由度有阻尼受迫振动
由上式1式得：
将此式与上式2式结合可得：
两式结合可得：
各条件下的滑块运动仿真
单自由度无阻尼
（1）Matlab程序
20;
x0=100;
v0=0;
k=40;
m=;
wn=sqrt（k/m）;
H=10;
w0=2*pi;
h=H/m;
c0=2*sqrt（m*k）;
c1=10;
c2=100;
n0=wn;
n1=c1/（2*m）;
n2=c2/（2*m）;
wd0=sqrt（wn^2-n0^2）;
wd1=sqrt（wn^2-n1^2）;
wd2=sqrt（wn^2-n2^2）;
（2）Matlab图像
图1MATLAB图像
（3）Solidworks图像
图2SOLIDWORKS图像
图3SIMULINK图像
单自由度小阻尼自由振动
（1）SolidWorks仿真
图4SOLIDWORKS图像
（2）MATLAB仿真
①Matlab程序
A2=sqrt（x0^2+（v0+n1*x0）^2/（w0^2-n1^2））;
theta2=atan（（wd1*x0）/（v0+n1*x0））;
x2=A2*exp（-n1*t）.*sin（wd1*t+theta2）;
plot（t,x2）
②MATLAB图像
图5MATLAB图像
（3）simulink仿真
图6SIMULINK仿真图像
临界阻尼
（1）SolidWorks仿真
图7SOLIDWORKS仿真图像
（2）Matlab仿真
①仿真程序
C1=x0;
C2=v0+n0*x0;
x3=exp（-n0*t）.*（C1+C2*t）;
plot（t,x3）
②仿真图像
图8MATLAB仿真图像
大阻尼
图9SOLIDWORKS仿真图像
（2）MATLAB仿真
A4=sqrt（x0^2+（v0+n2*x0）^2/（w0^2-n2^2））;
theta4=atan（（wd2*x0）/（v0+n2*x0））;
x4=A4*exp（-n2*t）.*sin（wd2*t+theta4）;
plot（t,x4）
图10MATLAB仿真图像
（4）SUMULINK仿真
图11SIMULINK仿真图像
无阻尼受迫振动
图12SOLIDWPRKS仿真图像
（2）Matlab仿真
①MATLAB程序
b=h/（wn^2-w0^2）;
A5=sqrt（x0^2+（v0/wn-（b*w0/wn））^2）;
theta5=atan（wn*x0/（v0-b*w0））;
x5=A5*sin（wn*t+theta5）+b*sin（w0*t）;
plot（t,x5）;
②MATLAB仿真图像
图13MATLAB仿真图像
（3）Simulink仿真
图14SIMULINK仿真图像
受迫有阻尼
图15SOLIDWPRKS仿真图像
b=h/（sqrt（（wn^2-w0^2）^2+4*n1^2*w0^2））;
theta0=atan（2*n1*w0/（wn^2-w0^2））;
y=sin（theta0）;
y1=cos（theta0）;
A6=-sqrt（（n1*b*y-b*w0*y1）^2/wd1^2+b^2*y^2）;
theta6=atan（wd1*y/（n1*y-w0*y1））;
x6=-（A6*（exp（-n1*t））.*sin（wd1*t+theta6）+b*sin（w0*t-theta0））;
plot（t,x6）;
图15MATLAB仿真图像
（3）Simulink仿真
图16SIMULINK仿真图像
三、双自由度滑块
仿真要求
给定两自由度系统参数，对两自由度自由振动系统进行计算，绘制响应曲线，并进行仿真；
对其中末端物体上施加一简谐力，绘制受迫振动曲线，并进行仿真。
编程计算软件不限，只要绘出曲线即可。
仿真使用solidwoks和matlab/simulink两种软件同时进行,计算结果和仿真结果一致；
滑块尺寸160160mm
各种情况下的公式
（1）两自由度无阻尼系统自由振动
已知物块1的初始位置和初始速度为，物块2的初始位置和初始速度为，则
由上式可得：
（2）两自由度系统无阻尼受迫振动
运动仿真
自由振动左滑块
（1）MATLAB程序
m1=m;
m2=m;
k1=k;
k2=k;
M=[m1,0;
0,m2];
K=[k1+k2,-k2;
-k2,k2];
E=eig（K,M）;
p1=sqrt（min（E））;
p2=sqrt（max（E））;
mu1=（p1^2*M（1,1）-K（1,1））/K（1,2）;
mu2=（p2^2*M（1,1）-K（1,1））/K（1,2）;
T=linspace（0,16,640000）;
q10=;
q20=;
%3ê
fai1=pi/2;
fai2=pi/2;
a0￡′ú
è
ó
μfai
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