摘 要：铰链四杆机构是机械设备中最基本的机构类型之一，以它为研究对象建立数学模型，应用MATLAB编程与ADMAS建模分别对四杆机构进行仿真分析，获得各点的运动曲线进行对比，两种方法各有所长，分析结果显示直观。
关键词：四杆机构;仿真;运动
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2011）09-0102-02
0 引言
本文以MATLAB、ADMAS为平台，开发了一个平面四杆机构运动轨迹仿真系统，模拟四杆机构的运动仿真，并获得各点的运动轨迹坐标，使设计显得直观，更好地帮助了工程技术人员在机构分析与设计过程中进行优化，提高了工作效率，降低产品开发成本。
1 建立机构运动的数学模型
设原动件OA以n转/min的速度匀速转动，求各杆的运动轨迹。将平面四杆机构看成一个封闭的四边形，连接OB、AC相交于E点，令t2=∠AOC、t4=∠BCD、t3=∠BAF、a=∠ACO、b=∠ACB、e=AC，AD、DC、CO的杆长分别为r1、r2、r3、r4，如图1所示。
由原动件OA以n转/min的速度匀速转动可得OA的角速度为：
在MATLAB中还提供了一个实用的用户图形界面开发程序（Guide），它支持可视化编程，可以十分方便地设计出高质量的应用软件图形界面，用户只需要在文本框中输入OA、AB、BC、OC等杆件的长度以及原动件的转速即可快速模拟四杆机构运动轨迹，极大程度地减少了工作量，提高了工作效率。
3 ADMAS仿真分析
3.1 创建机构模型
(1)创建四杆机构：OA=110mm，AB=250mm，BC=240mm，OC=290mm。
(2)分别创建OA与ground、OA与AB、AB与BC、BC与ground之间的转动副。
(3) 设OA为原动件，给OA施加驱动，令其角速度w1=20πrad/s。
如图4所示为曲柄摇杆机构的模型。
3.2 模型仿真及绘制特性曲线
单击plotting工具按钮，对四杆机构模型进行运动仿真，并测得A、B两点的运动特性曲线（同样仅取一个周期），如图5，图6所示。
3.3 模型拓展
在ADMAS中还提供了参数化建模、定义接触力与柔性体等办法建立四杆机构模型，使得仿真分析更加方便、准确，满足设计者的要求。
4 结束语
应用MATLAB强大的科学计算和绘图功能进行编程模拟四连杆机构连杆点的运动轨迹，用户只需输入四杆机构各构件的参数和原动件的角速度，就能迅速地模拟原动件转动1周时各杆件的运动轨迹以及各点的轨迹曲线，具有融计算与绘图为一体，操作简便、界面友好、速度快、准确性高的特点，与手工计算绘图相比极大地提高了工作效率。但是在实际工程中，由于铰链之间的间隙、组成四杆机构的各个杆的弹性变形等原因，使得实际结果与理论上存在误差，在MATLAB中很难解决这一问题，应用ADMAS软件建立四杆机构的模型并进行仿真分析，通过定义接触力、柔性体等技术，可以很好地解决这一问题，使得机构的速度和加速度曲线更加精确。ADMAS软件在分析复杂机构的运动学和动力学特性方面有着强大的功能。今后，我们可以有效地运用这种方法对那些复杂的机械系统机构进行类似的动态仿真分析。
参考文献：
［1］ 雷培,刘云霞.基于MATLAB的四连杆机构运动分析［J］.机械工程与自动化,2009(4).
［2］ 李滨城,杨丹，顾金风.基于MATLAB和ADMAS的六自由度并联运动机床运动学仿真［J］.设计与研究,2009(11).
［3］ 李燕.在MATLAB环境下开发平面四杆机构的运动分析系统［J］.机械研究与应用,2002(12).
（责任编辑：周晓辉）