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1、4. SimMechanics建模及机构系统仿真4. 1SimMechanics简介4. 2SimMechanics模块4. 3SimMechanics 建模4.4机构动态仿真实例分析4. 1 SimMechanics 简介SimMechanics是Matlab仿真中的一个工具箱, 同时结合Simulink Mat lab的功能。利用 SimMechanics模块框图对机构运动进行建模和动态 仿真。通过一系列关联模块来表示机构系统，在仿 真时通过SimMechanics可视化工具将机构系统简化 为机构结构的直观显示。4. 2 SimMechanics模块SimMechanics模块组提供了建模
2、的必要模块， 可以直接在Simulink中使用。SimMechanics支持用 户自定义的构件模块，可以设定质量和转动惯量。 通过节点联接各个构件来表示可能的相对运动，还 可以在适当的地方添加运动约束、驱动力。O Siaulink Library BroFile Edit View Help0 滲 4a Enter search termLibrary: SimscapeJSimMechanics Sear(LibrariesReal-Time Workshop Embedded CoderReport GeneratorRF BlocksetRobust Control ToolboxSig
3、nal Processi ng BlocksetSimE ventsSimPowerSystems模块组包含刚体子模块组(Bodies)、约束与驱 动模块组(Constraints&Drivers)、力单元模块 组(Force Elements)、接口单元模块组(Int erf ace Eleme nts)、运动较 模块组(Joints)及 传感器和激励器模块组 (Sensors&Actuators) 昱和辅助工具模块组+-F oun dation LibrarySimDriveline(Utilities)。E-SimHydraulicsBSimMechanicsUtilitiesSimul
4、ink Control DesignSimulink Design VerifierSimulink ExtrasSimulink Parameter EstimationSimulink Response OptimizationSimulink Verification and ValidationStateflow4. 2. 14. 2. 24. 2. 34.2.44. 2. 54. 2. 64.2.7刚体子模块组(Bodies)传感器与激励器模块组(Sensors&Actuators )辅助工具模块组(Utilities)约束与驱动模块组(Constraints&DTivers) 力单
5、元模块组(Force Elements) 接口模块组(Interface Elements) 运动较模块组(Joints)4. 2. 1刚体子模块组(Bodies)双击此模块，弹出模块组，此模块组包括四个模块：刚体(Body)、机架(Ground)机械环境(Machine Enviroment)和共享机械环境 (Shared Enviroment)。机械环境是为仿真定义环境变量。包含有重力、维数、分析模式、约束求解器、误差、线性化和 可视化轿共享环境联接两个刚体模块使他们享有 相同的机械环境。机架只有一个连接端，另外一 个固定。刚体有两个连接端，其中一个为主动端，另 一端为从动端。使用刚体时可
6、以定义质量、惯性 矩、坐标原点、刚体的初始位置和角度。Library: Simscape/SimldechanicsEodiesCS1(5rCS2W BodySearch Results: (none)GroundMachine EnvironmentShared Environment4. 2. 2 约束与驱动模块组 (Constraints&Drivers)双击该模块组，弹出 如图所示。Library: Simscape/SirnMechanics/Constraints & DriversSeanAngle DriverOistance OriverGear ConstraintLine
7、ar Driver B | | F *Parallel UonstraintPoint-Curv* ConstraintVelocity Driver Angle Driver：设定两个刚体坐标间的角度。 Distance Driver：设定两个坐标原点的距离。 Gear Constraint：齿轮约束。Linear Driver：确定两个刚体坐标间的向量差。 Parallel Constrant： 平行约束。 Point-Constraint：曲线约束。 Velocity Driver：确定两个刚体坐标间的相对线 速度和角速度。4. 2. 3 力单元模块组(Force Elements) B
8、ody Spring&Damper：在两个刚体之间施加线性 阻尼振子。 Joint Spring&Damper：在两个刚体间的单自由度 较或单自由度转动较建立一个线性阻尼振荡力或力矩。Joint Spring & Damper4. 2. 4 接口模块组(Interface Elements)双击模块弹岀图示模块组Sear分别提供移动副接口和转动副接口。4. 2.5运动较模块组（Joints）双击模块，弹出图示模块组。Search Results: (nonz)Library: Sirnscape/SimMechanics/JointsMasslessCon nectorsBushingCust
9、om JointCylindricaltimbalIn-plan*PlanarPrismaticRevoluieScrwSix-DFSphericalTelescopingUniversalWeld此模块组中提供了各种运动较，利用这些运动较 就可以将刚体构件连接起来。分别有Bearing （三 个方向转动）、Bushing （三个方向移动，三个方 向转动）、Custom Joint （自定义较）、 Cylindrical （柱面较）、Gimbal （万向较，旋转 三个角度）、In-plane （平面内移动）、Planar （平面较）、Prismatic （单自由运动较）、 Revolute （
10、单自由转动较）、Screw （螺旋较）、 Six-DoF （六自由度）、Spherical （球面较，三 个自由度）、Telescoping （一个方向移动一个方 向转动）、Universal （万向较，旋转两个角度）、 Weld （刚节点）。打开其中包含的两个子模块组DisassembledJoints和Massless Connectorso 1.双击Disassembled Joints,弹岀如图模块组, 其中模块是分解后的较，不同于Joints中对应的 较，它们有不同的基准点。Library: SirnseimMechanics/Jointsisassembled JointsSear
11、ch Results: (none)DisassembledDisasserribledDisasserribledDisassembledCylindricalFrism isticRevolu tESpherical 2双击Massless Connectors,弹出如图模块组，其中模块是Joint中对应的钱的组合。Spherical-SphericalSearch Results:(Library: Simscape/SimMechanics/JointsAIassless ConnectorsJoint SensorVariable Mass&Inertia ActuatorJoint
12、 StictionActuator4. 2. 6传感器与激励器模块组(Sensors&Actuators )双击模块，弹出图示模块组。该模块组中的模块用来和普通的Simulink模块进行数据交换。Simscape/5：imMechanics/Sensors 8 Actuators Search Results: (none) Body Actuator：通过广义力或力矩来驱动刚体。 Body Sensor：刚体检测模块。 Constraint&Drivr Sensor：检测一对受约束刚体 间的力或力矩。 Driver Actuator：对一对互相约束的刚体施加相 对运动。 Joint Actu
13、ator：在较链处施加力或力矩。 Joint Initial Condition：在仿真之前给较施加 初始位移和速度。 Joint Sensor：较检测模块。 Joint Stiction Actuator：给较施加初始位移和 速度。 Variable Mass&Inertia Actuator： 在个坐标 系中，刚体的质量随时间变化。4. 2.7辅助工具模块组(Utilities)双击模块弹岀图示模块组Search Results: (none) Body 和Joint模块：从 Bodies和Joints模块组中拖放建立模型所必需的 Body 和 Joi nt 模块，还包括 Machine Environme nt 模块和至少一个Ground模块到Simulink窗口中。 其中各个模块介绍如下：
