机械原理MATLAB辅助分析
该书籍提供了如何基于MATLAB软件进行机械原理里面一些机械结构的运动分析，里面还有MATLAB程序可供使用，很不错的一本书。高等学校教材◎李滨城徐超编著机械原理 MATLA辅助分析化学孓业約版祉本书介绍了数学软件 MATLAB辅助机械原理分析的方法。运用解析法,通过建立数学模型,对机构与机器进行精确的分析与综合,是机械原理学科发展的重要方向。全书分为七章,分别应用 MATLAB进行了平面连杆机构的运动分析、平面连杆机构的力分析、连杄机构设计、凸轮机构设计、齿轮机构设计、机械的运转及其速度波动的调节和机构优化设计,每一专题内容通过数学模型的建立、计算实例的介绍、 MATLAB程序的编制,深入浅出地介绍了 MATLAB在机槭原理中的应用。书中大量的程序实例不但实用,更包含作者多年在机械原理教学中使用 MATLAB的经验。本书既可作为高校机械类专业选修课的教材,也可作为学习机械原理和机械原理课程设计的参考书。图书在版编目(CIP)数据机械原理 MATLAB辅助分析/李滨城,徐超编著北京:化学工业出版社,2011.5ISBN978-7-122-10596-7I·机…Ⅲ.①李…②徐…Ⅲ,机构学-计算机辅助分析软件包, MATLABⅣ.TH1139中国版本图书馆CP数据核字.(2011)第026200号责任编辑:杜进祥周永红装帧设计:韩飞责任校对:边涛出版发行:化学工业出版社(北京市东城区青年溯南街13号邮政编码100011)印刷:北京市振南印刷有限责任公司装订:三河市宇新装订厂710mm×100m1/16印张11%字数227千字2011年7月北京第1版第1次印刷购书咨询:010645188传真:010-64519686)售后服务:010-64518899网址:http://www.cipciom,cn凡购买本书,如有缺损质量问题,本社销售中心负责调换。定价:25.0元版权所有违者必究前FOREWORD机械原理 MATLAB辅助分析现今,计算机辅助设计在机被原理学科中得到了广泛的应用。为了在教学中培养学生利用计算机先进软件解决实际问题的思维方法和动手能力,我们从2007年开始尝试在机械原理教学中应用 MATLAB辅助机械原理分析与综合,在多年教学改革实践的基础上,编写了这本《机械原理 MATLAB辅助分析》本书运用科学与工程计算语言 MATLAB进行编程计算,它是一种数值计算的优秀工具,易学易用,一般学生只要经过10多个小时的练习就能够用它完成所需要的计算。本书在内容编写上首先是应用解析法建立分析或综合的数学模型,然后通过具体的计算实例来说明数学模型的使用方法,接着用 MATLAB进行编程计算。书中所附程序全部在计算机上调试通过,有些实例还根据运算结果绘制出了相应的分析曲线图和设计仿真图。其目的一方面可加深学生对课程内容的理解,提高分析问题和解决问题的能力;另一方面,意在培养学生独立编程能力,掌握 MATLAB编程方法和技巧。在编写本书过程中,编者参考了高等院校理工科机械类专业机械原理课程的现行教学大纲,也参照了兄弟院校编写的《机械原理》有关教材。江苏科技大学有关领导和机械原理学科组对本书的编写和出版给予了热情的帮助和支持,在此谨致深切的谢意。由于编者水平有限,加之编写仓促,书中定有不妥之处,恳请读者批评指正。编者2010年10月目录CONTENTS机械原理 MATLAB辅助分析算一章平而连杆机构的运动分析第一节平面连杆机构运动分析概述…………第二节铰链四杆机构的运动分析…1128第三节曲柄滑块机构的运动分析第四节导杆机构的运动分析……………………………………………………14第五节六杆机构的运动分析习题..···.·.4444·:4.:4.4···4a,:s30第二章平面连杆机构的力分析35第一节平面连杄机构力分析概述甲曹鲁,度m曲·使普35第二节铰链四杆机构的力分析……………………………………37第三节曲柄滑块机构的力分析44第四节导杆机构的力分析…………………………………51第五节六杆机构的力分析:::·.=:··..4:··““·4“““+“++:·+t58习题…………………………………………………………-………………………68第三章莲杆机构设计第一节铰链四杆机构类型判断72第二节几何法按连杆上活动铰链已知位置设计四杆机构………………………77第三节位移矩阵法按连杆预定位置设计四杆机构第四节解析法按连杆预定位置设计四杆机构第五节按预定的运动规律设计四杆机构·97第六节按行程速比系数及有关参数设计四杆机构102习题……112算四章凸轮机构设计117笫一节推杆常用的运动规律…………………………………117第二节凸轮轮廓曲线的设计118第三节程序设计实例………………122习题130第五章齿轮机构设计第一节渐开线函数的计算133第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮的设计计算·:.+.....::...·..:=.::·138第三节直齿圆柱齿轮机构传动设计计算143第四节渐开线齿轮的范成…………………………………………………“145习题150算六章机的运转及其遠度波动的调节151第一节机槭的运转及其速度波动的调节概述番福…·151第二节机械系统的等效动力学模型……………………………………152第三节机槭运动方程式156第四节机槭运转的速度波动及其调节方法…………………………………,165习题………………167第七章机构优化设计169第一节平面连杆机构再现已知运动规律的优化设计…169第二节凸轮机构最大压力角及其位置的确定……………………………174习題………………………………………178参者文獻第一章平面连杆机构的运动分析第一节平面连杆机构运动分析概述机构的运动分析,就是按照已知的起始构件运动规律来确定机构中其他构件的动。它的具体任务:一是求构件的位置;二是求构件的速度;三是求构件的加速度、数学模型的建立平面连杆机构属闭环机构,在用解析法进行机构运动分析时,采用封闭矢量多边形法求解较为简便。首先建立机构封闭矢量方程式,然后对时间求一阶导数得到速度方程,对时间求二阶导数得到加速度方程。二、程序设计每个平面连杆机构运动分析 MATLAB程序都由主程序和子函数两部分组成,其程序设计流程如图1-1所示。开始开始输入已知参数,如各构件尺寸等输入已知参数,如各构件尺寸等调用子函数求解位移表达式求机构的位移、速度和加速度求解速度表达式用图形输出计算结果求解加速度表达式机构运动仿真结:)结束(a)主程序b)子函数图1-1平面连杆机构运动分析程序设计流程子函数的任务是求机构在某一位置时,各构件的位移、速度和加速度;主程机械原理 MATLAB辅助分析序的任务是求机构在一个工作循环内各构件的位移、速度和加速度的变化规律,并用线图表示出来,同时进行机构运动仿真。第二节铰链四杆机构的运动分析在图1-2所示的铰链四杆机构中,已知各构件的尺寸及原动件1的方位角a1和匀角速度ω,需对其位置、速度和加速度进行分析。、数学模型的建立为了对机构进行运动分析,先如图1-2建立直角坐标系,并将各构件表示为杆矢,为了求解方便,将各杆矢用指数形式的复数表示。1.位置分析B2如图1-2所示,由封闭图形ABCDA可写出机构各杆矢所构成a163的封闭矢量方程+=+(1其复数形式表示为图1-2铰链四杆机构l1en+l2e2=l3e3+l4(1-2)将上式的实部和虚部分离,得l1 tl2 cosb2=l3 cos03+lLysin@1 +l2 sin02=L3 sine(1-3)由于式(1-3)是一个非线性方程组,直接求解比较困难,在这里借助几何方法进行求解,在图中连接BD,由此得D=2 +4A-2L1 cos9=arcsin(,singBD2-lrccs2LBDL363=π82=arcsinls sinBa-Li sinel1-4)2.速度分析将式(1-2)对时间t求一次导数,得速度关系tl202e=l30(1-5)第一章平面连杆机构的运动分析将上式的实部和虚部分离,得G1 w1 cosB)+li az cos]2=l3w3 cose1-6)Liw sinB1+1202 sinB2=l3 w3 sinB3若用矩阵形式来表示,则上式可写为l2 singal3 sinaLi sinBaI(1-7)l2 cost2Co3-l,解上式即可求得二个角速度2、aB33.加速度分析将式(12)对时间t求二次导数,可得加速度关系表达式-L2 sine ls sinB3 ]ra2w2 L2 cose2 als cos03 1o2141coS61le coste -l3 cose1an2 L2 sine2 (3 l3 sinO3 I La3u1 1 siney(18)解上式即可求得二个角加速度a2、a3。二、计算实例例1-1】如图1-2所示,已知铰链四杆机构各构件的尺寸为:l1101.6mm,l=254mm,l3=177.8mm,l4=304.8mm,原动件1以匀角速度1=250rad/s逆时针转动,计算构件2和构件3的角位移、角速度及角加速度,并绘制出运动线图。三、程序设计铰链四杆机构 MATLAB程序由主程序 crank rocker main和子函数crank rocker两部分组成。1.主程序 crank_ rocker_main文件兴著并菁兴并菁普并普菁暑菁#“萧誓養美赀黄并“兴弹一萧萧兴浙普兴黃蒉景是吴暑普暑州,暑1.输入已知数据clear ill=101.6;2=254;l3=177.8;l4=304.8omega=250;alpha1=0hd=pi/180;du=180/pi;%2.调用子函数 crank rocker计算铰链四杆机构位移,角速度,角加速度forn1=1:361theta=(nl-1)*hd:Theta, omega, alpha]-crank rocker(thetal, omega, alpha1, 11, 12, 13. 14)theta2(nl)=theta(1): theta(n1)=theta(2)
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测量电子电路设计
测量电子电路设计模拟篇,觉得讲解得比较深刻，分享给大家图解实用电子技术丛书测量电子电路设计滤波器篇从滤波器设计到锁相放大器的应用「日]远坂俊昭著彭军译钭学出版社北京图字:01-2005-4936号内容简介本书是“图解实用电子技术丛书”之一,也是《測量电子电路设计—模拟篇》的姊妹篇,主要介绍如何从放大了的信号中除去有害噪声,提取有用信号的滤波技术。书中介绍处理低频信号所必需的RC滤波蕃、有源滤波器、C滤波器,以及低频滤波器中能够实现极限Q值的锁相放大器的设计方法等,同时还提供大量的实验数据和模拟数据模拟篇中主要从高轉度信号量的观点,举具体的设计和制作实例详解模拟电路的基本电路,即放大电路。本书的读者对象主要是电子工程技木人员,也可供电子、自动化、仪器仪表等相关专业的师生参考学习。图书在版编目(CIP数据测量电子电路设计:滤彼器篇远坂俊昭著;彭详,北京:科学出版社,2006(图解实用电于技术丛书ISBN7-03-01712-9I.测…Ⅱ.①远…⑨彭…皿.①电子测量-电路设计②港波器设计N.TM930.111-64中国版本图书馆CIP数据核字〔2006)第041385号女编樨:赵方青崔炳哲贲任制作:魏莲责仔印制:刘士平广封面设计:李力共京东方龙盟久有限"司制作-:tp://www.okbuok.conll.cn臀☆服出版」京乐黄城根北街16号郎政编:007lh:tp://www.sciencecon海印射有限责佳公司印刷科学出版社发行各地新华书店经销2006年E月第版开本2006年6月算一次印刷印张:171/4印数:1—4000字数;26200定价:38.00元(如有印装质量问题我社负责调换〈新欣》)刊言本书是《测量电子电路设计—模拟篇》一书的姊妹篇《测量电子电路设计—模拟篇主要着眼于对来自传感器的具有一定S/N的微弱信号电压进行放大的技术。本书的主题则是从放大了的信号中除去有害噪声,提取有用信号的滤波技术无论是由一个电阻和一个电容构成的RC滤波器,还是分析類率高达几十吉赫的炯谱分析器都统称为滤波器,可见其包含的种类和技术非常庞杂木书在介绍应用丁处理频信号的RC滤波器、有源滤波器、LC滤波器,以及低频滤波器中能够实现极限Q值的锁相啟大器〔Iock- in Amplifier)的设计方法的同时,还提供了大量的实验数据和模拟数据。通常关于滤波器的专业书籍,既要颇费力气地阐述理论,又要介绍进行设计时必要的事项。而本书则将重点放在实用设计所必需的技术问题上。这些内容对于直接进行实际设计无疑是非常有用的,只是有关滤波器基础理论的内容相对而言略显单薄。因此书木罗列出参考文献,以供希望进一步深入学习滤波器理论知识的读者参考。要想了解锁相放大器.需要具备一定的锁相环( Phase LockedIoop,PLI)基本知识,不过简明易懂地介绍PIL,中使用的滤波器参数计算方法的专业书籍并不多见。本书对于PLL中使用的滤波器的计算问题,不但在介绍其设计方法的同时还提供大量的实验数据和模拟数据,所以请因PII知识比较欠缺而感到困惑的读者务必阅读这些内容。同时,也向那些对于锁相放大器的使用方法感到困惑的在物理、化学等领域工作的渎者推荐本书。为了熟练地使用测量仪器,必须熟知测量仪器的原理。当进行某种实验时,不仅需要购置正规厂家的测量仪器建立测量系统,还需要自制夹具提高实验准确性和速度。如果任何配件都寄希望于向厂家定做,既花费时间而又未必ⅱ前言合适。请务必阅读本书,学习并掌握自制前置啟大器和滤波器、排除外来噪声的技术,以便能够完成独创性的、质量更高的实验。《测量电子电路设计——模拟篇》和本书都是在CQ出版株式会社董事兼电子电路技术研究会主持人蒲生良治先生的建议下着手编写的ε利用休息日,为进行计算杋模拟而敲键盘,握着电烙铁做作业,原本预定半年完成,结果花了5年的时间。在此,谨向耐心等待迟到稿件的蒲生良治先生和作者的恩师——(株)NF电路设计集团常务董事荒木邦尔先生,以及给予了许多帮助的电子电路技术研究会的各位同仁致以深深的谢意而且,还要向包饺子高手—妻子宏子因怠慢而深表歉意,同时感谢她给予我的支持。著目录第1章概述1.1滤波器的特性与种类……1.1.1各种滤波器—本书介绍频率意义上的滤波器……………………………………11.1.2噪声与滤波器的节宽中中+当甲·甲···鲁中世1.1.3瀌波器对白噪声的滤波效果31.1.4防混浠作用的低通滤波器……………………51.1.5高通瀌波器(HPF)的作用1.1.6带通滤波器(BPF)的作用……1.1.7带阻滤波器(BEF)的作用1.1.8模拟滤波器与数字滤波器1.1.9能够自制的滤波器…………………………101.10由厂家制作的滤波器1.2滤波器的频率响应与时间响应特性■画121.2.1滤波器的阶数与衰减陡度………………121.2.2最大平坦:巴特沃斯特性3.2.3快速调整阶跃响应的贝塞尔特性131.2.4实现陡峭特性的切比雪夫特性141.2.5更加陡峭椭圆( Elliptic)特性151·2.6滤波器的副作馬—对响应特性的影响■■1.2.7髙通滤波器的时间哨应特性…画中b1.2.8带通滤波器的时间啊应特性……………19第2章RC滤波器与RC电路网络的设计…2.1最简单的RC滤波器曾即鲁鲁自·鲁申使费曹鲁啬轟最2.1.1RC低通滤波春的特性2.1.2DC前置放大春上附加RC濾波器222.1.3RC滤波器的多级连接23目录2加深对RC电路网络的印象262.2.1表现电路网络动作的万能曲线2.2.2设时利用渐近线272.2.3高頻截止/低频截止的A万能曲线282.2.4描述相位返回特性的B万能曲线…295PLL电路中应用的高频截止的B万能曲线…302.2.6应用于OP放大器相位补偿的低频截止的B万能曲线第3章有源滤波器的设计373.1概述373.1.1有源湖波器—确定参数值时的自由度高3.1.22阶有源濾波器设计基础3.2有源低通滤波器的设计………403.2.1经掌使用的正反馈型2阶IPF(增益=1)的构成3.2.25阶巴特沃斯LPF的计算例413.2.3使IPF具有放大率的滤波电路3.2.4王反缋型IPF(增益≠1)的构成…433.2.5减小元件灵敏度和失真的多重反愦型LPF…458,2.6有源IPF的高频特性……………………473.3有源高通滤波器的设计……493.3.1正反馈型2阶HPF的构成3.3.25阶切比雪夫HPF的计算例…………………5033.3多重反馈型HHF的构成…3.4状态可调滤波器的设计523.4.1状态可调滤波器的概念翻鲁音垂阝垂垂曲4非省当··垂523.4.2反转型与非反转型在特性上的差别…533.4.3在可变頻率-可变Q的通用滤波器中的应用…573.4.4状恋可调滤波器模块3.4.5低失真率的双截型濾波器583.5带通滤波器的设计…593.5.1将IPF与HPF级联59专栏A状态可调滤波器在低失真率振荡晷中的应用…615.2Q=10以下的1个OP放大器的多重反馈型BPF……………………………623.5.3中心频率为1kHz,Q=5的带通滤波器……633,5.42个放大器的高Q值BPF653.5.5能够用于评价OP故大器噪声的带宽100Hz的BPF………………………663.6带阻滤波器的设计……………………………693,6.1使用BPF的带阻滤波器693.6.2测量失真用的双T陷波滤波器aaaa,了附录有源滤波器设计用的归一化表3第4章LC滤波器的设计794.1LC滤波器概述冒留冒·d中「司自e业宁皇费曲日4.1.1LC滤波器在1ckHz以上的使用价值高4.1.2利用归一表和模拟器使设计变得简单…804.1.3LC滤波器的两种类型………………814.2LC滤波器的设计4.2.1低通LC濾波器的设计…4.2.2归一化表的使黑方法………834.2.3由低通滤波器(LPF)变换为高通滤波器(HPF)8442.4变换为带通滤波罨(BPF)………85专栏B函数台式计算机的应用42.5IPF的带宽越謇响应越慢…………………894.3LC滤波器的实验制作914.31附有5阶低通滤波器的前置放大器………914.3.2巴特沃斯BPF的试制94第5章模拟LC型有源滤波器的设计975.1模拟LC的概念……975.1.1不希望使用线圈甲q曾曹4975.1.2实现FDNR的电路………985.2实用的FDNR滤波器的设计………………985.2.15阶IPF均设计985.2.2特点—不受OP放大器直流漂移的影响…1005.2.3注意最大输入电平1025.2.4信号源电阻为Og的FDNR濾波器…-102目录5,2.5信号源电阻为0Ω的FDNR5阶低通滤波器的试制………10552.6抗误差用7阶切比雪夫滤波春的设汁……108特性的检验1105,2,8利用高速A/D转换器减轻滤波器的负担1125.2.9将电容变换为电感的GIC113第6章滤波器使用的RLC…1176,1滤波器使用的电阻器1176.1.1各种电阻器……176.1.2滤波瘗电路中的金属膜电阻春……………1176.1.3电阻的频率特性……………………1196.2滤波器使用的电容器………………………12⊥6.2,1电容握要注意等效串联电阻Rs…………1216.2,2糈潓波馨中不使用铝电解电容器1246.2.3叠居陶瓷电容器1266.2,4薄膜电容器…………………1286.2,5苯乙烯电容器1306.2.6云母电容器1306.3滤波器使用的线圈1336,3.1线圈的种类和等效电路…………………1336.3.2徵型电感〔圆筒形………………·1356.3.3壶形轶心……………………………1386.3.4用壶形铁心制作电感器的要点……………*1396.3.5基干壶形铁心的100mH电感器的设计…1426.3.5方形金属外壳电感器非着毒看D··晶↓d■,南1456.3.7环形铁心…………………………………14763.8环形铁心电感器的设计例148专栏C关于E系列标准值…………………151第7章变压器对噪声的阻断/抑制作用1537.1变压器概述…………………………………1537.1.1不可轻视变压器的作用…………1537,],2变压器的基本动作…1537.1.3变压器的等效电路154
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