机械毕业设计1157牛头刨床六杆机构运动分析程序设计

摘要在工程技术领域，经常会遇到一些需要反复操作，重复性很高的工作，如果能有一个供反复操作且操作简单的专用工具，图形用户界面就是最好的选择。

如在本设计中对于牛头刨床平面六杆机构来说，为了保证结构参数与运动参数不同的牛头刨床的运动特性，即刨刀在切削过程中接近于等速运动从而保证加工质量和延长刀具寿命，以及刀具的急回性能从而提高生产率，这样的问题如果能够通过设计一个模型平台，之后只需改变参量就可以解决预期的问题，这将大大的提高设计效率。

本设计中正是通过建立牛头刨床六杆机构的数学模型，然后用MA TLAB程序设计出一个友好的人机交互的图形界面，并将数学模型参数化，使用户只需改变牛头刨床的参数就可以方便的实现运动分析和运动仿真，用户可以形象直观地观察到牛头刨床的运动轨迹、速度变化及加速度变化规律。

关键词：牛头刨床六杆机构MA TLAB 运动仿真程序开发AbstractIn the engineering area, often repeatedly encountered some operational needs, repetitive highly, and if the operation can be repeated for a simple operation and dedicated tool graphical user interface is the best choice. As in the planer graphic design for six pole bodies, and campaigns to ensure the structural parameters of different parameters planer movement characteristics, planning tool in the process of cutting close to equal campaign to ensure processing quality and extended life cutlery and cutlery rush back to the performance enhancing productivity, If such issues can be adopted to design a model platform parameter can be changed only after the expected settlement, which will greatly enhance the efficiency of the design. It is through the establishment of this design planer six pole bodies mathematical model, and then use MATLAB to devise procedures of a friendly aircraft in the world graphics interface, and mathematical models of the parameters, so that users only need to change the parameters planer can facilitate the realization of movement analysis and sports simulation, Users can visual image observed in planer movement trajectories, speed changes and acceleration changes.Keywords：Planer 6 pole bodies MATLAB Campaign simulation Procedure development.目录1 绪论 (4)2牛头刨床六杆机构运动分析程序设计2.1 MA TLAB介绍 (5)2.2 MA TLAB的特点 (6)2.3 用MA TLAB处理工程问题优缺点 (7)3牛头刨床运动分析的模型3.1 基本概念与原理 (9)3.2 牛头刨床六杆机构的数学模型 (9)4 图形用户界面GUI4.1界面设计的原则 (13)4.2 功能要求 (16)4.3界面结构设计 (17)4.4 程序框图的设计 (19)5运动仿真程序界面设计与编程实现5.1 句柄图形体系 (21)5.1.1 图形对象、对象句柄和句柄图形树结构 (22)5.1.2 对象属性 (23)5.1.3 对象句柄的获取方法 (23)5.1.4 对象句柄的获取和设置 (25)5.2 主界面参数含义 (27)5.3 界面制作步骤 (27)6总结 (49)7致谢 (50)8参考书目 (51)9附录程序源代码 (52)1 绪论1.1本课题的意义机构运动分析是不考虑引起机构运动的外力的影响，而仅从几何角度出发，根据已知的原动件的运动规律（通常假设为匀速运动），确定机构其它构件上各点的位移、速度、加速度，或构件的角位移、角速度、角加速度等运动参数。

无论是分析研究现有机械的工作性能，还是优化综合新机械，机构运动分析都是十分重要的。

通过对机构的位移和轨迹分析，可以考察某构件能否实现预定的位置、构件上某点能否实现预定的轨迹要求，可以确定从动件的行程或所需的运动空间，据此判断运动中是否发生碰撞干涉或确定机构的外形轮廓尺寸。

通过速度和加速度分析可以了解机构从动件的速度、加速度的变化规律能否达到工作要求。

而在本设计课题中通过对机构的加速度和速度分析，就可以在设计牛头刨床的导杆机构时保证刨刀在切削过程中接近于等速运动，从而保证加工质量和延长刀具寿命；此外还保证了刀具的急回性能，从而提高了生产率。

1.2 六杆机构的研究现状：以机电一体化为核心的现代机械系统不断创新，推动着现代机构学不断发展。

平面连杆机构运动综合在工程应用中有重要的意义，一直为机构学领域的经典课题之一。

较早时人们主要用几何图解法，但是其求解精度和适用范围都受到了极大的限制。

随着计算机技术的发展，在轨迹综合中引入了计算机，并开始出现代数法和优化法，把机构学问题转化为数学问题。

1.3本课题的目的本课题的目的是通过编制MATLAB程序，从而设计出一个用户界面，用户可以通过对界面上面参数的操作而实现对牛头刨床运动分析和运动仿真，以此观察牛头刨床的运动特性是否合乎要求。

2 MATLAB软件介绍2.1 MATLAB软件介绍如今，计算机技术已经被应用于各行各业，科研和工程计算领域也不例外。

对于经常需要大量数据进行分析处理或者对复杂问题进行计算求解的科研工作者来说，计算机技术的引入大大的降低了工作强度，是原本复杂的工作变得简单，从而极大的提高了工作效率。

随着科学研究的不断深入，以及工程应用不断朝着专业化、精确化方向发展，科研工作者以及工程技术人员对计算机技术的要求也越来越高。

面对越来越繁重的科学以及工程计算任务，虽然用传统的c或Fortran语言也能完成任务，但是程序设计者所承担的编程工作是极为繁重的，而且要求程序设计者对算法有比较深入的理解，这就使工作人员不得不将大量的时间和精力放在与研究课题关系不大的计算编程上来。

为了减轻科技工作者的压力，使工作人员将时间和精力更多的放在建立模型等关键性的工作中，许多公司相继开发了一系列的数学应用软件，如MATHEMA TICA、Maple、MA THCAD以及MATLAB等，其中MA TLAB以其强大的功能和极高的编程效率吸引了众多的用户。

MATLAB 是MA TRIX LABORA TORY（“矩阵实验室”）的缩写，是由美国MATHWORKS 公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言。

是国际公认的优秀数学应用软件之一。

20世纪80年代初期，Cleve Moler与John Little等利用C语言开发了新一代的MATLAB语言，此时的MATLAB语言已同时具备了数值计算功能和简单的图形处理功能。

1984年，Cleve Moler与John Little等正式成立了MA THWORKS公司，把MA TLAB语言推向市场，并开始了对MA TLAB工具箱等的开发设计。

1993年，MATHWORKS公司推出了基于个人计算机的MATLAB 4.0版本，到了1997年又推出了MA TLAB 5.X版本（Release 11），并在2000年又推出了最新的MATLAB 6版本（Release 12）,如今，MATLAB7.0已经问世。

现在，MA TLAB已经发展成为适合多学科的大型软件，在世界各高校，MATLAB已经成为线性代数、数值分析、数理统计、优化方法、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。

特别是最近几年，MA TLAB 在我国大学生数学建模竞赛中的应用，为参赛者在有限的时间内准确、有效的解决问题提供了有力的保证。

2.2MATLAB软件的特点MATLAB是一种高度集成化的科学计算环境，是集数值计算和图形处理等功能于一体的工程计算应用软件。

MATLAB不仅可以处理代数问题和数值分析问题，而且还具有强大的图形处理和仿真模拟等功能。

MA TLAB能够很好的帮助工程师及科学家解决实际问题，它经过20多年来的不断完善和改进，已经成为公认的优秀的数学应用软件之一。

概括地讲，整个MA TLAB系统由两部分组成，即MATLAB内核及辅助工具箱，两者的调用构成了MA TLAB的强大功能。

MATLAB语言以数组为基本数据单位，包括控制流语句、函数、数据结构、输入输出及面向对象等特点的高级语言，它具有以下主要特点：1）MATLAB的程序设计语言编程效率较高，运算符和库函数极其丰富，语言简洁，编程效率高，MA TLAB除了提供和C语言一样的运算符号外，还提供广泛的矩阵和向量运算符。

利用其运算符号和库函数可使其程序相当简短，两三行语句就可实现几十行甚至几百行C或FORTRAN的程序功能，从而极大的简化了线性运算，而线性运算是整个数值计算的基础，所以以矩阵作为基本语言要素可以提高数值计算的编程效率。

MA TLAB本身拥有丰富的库函数，并具有结构化的流程控制语句和运算符，用户可以在使用的过程中方便自如的使用。

2）既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环、break语句、if语句和switch语句），又有面向对象的编程特性。

3）图形功能强大。

它既包括对二维和三维数据可视化、图像处理、动画制作等高层次的绘图命令，也包括可以修改图形及编制完整图形界面的、低层次的绘图命令。