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基于MATLAB与ADAMS的贝克曼梁五杆机构优化设计及仿真
摘要：
贝克曼梁五杆机构具有结构简单，运动准确等优点，是机械行业中常用的重要机构。本论文基于MATLAB与ADAMS，对贝克曼梁五杆机构进行优化设计与仿真。通过MATLAB程序，将机构运动分解为无特解运动、摆动及滚动运动，并分别用ADAMS仿真验证了机构的运动轨迹、速度等参数。针对机构性能优化，采用曲面拟合法优化了机构反应力矩曲线。结果表明，通过优化设计，机构反应力矩曲线得到有效改进，提高了机构的工作效率与准确性。
关键词：贝克曼梁五杆机构；MATLAB；ADAMS；优化设计；仿真
一、引言
贝克曼梁五杆机构具有结构简单，运动准确等优点，是机械行业中常用的重要机构。在设计过程中，需要考虑机构的运动精度、工作效率、负载能力等多种因素。为了优化机构的性能，一般会采用仿真分析等方法进行优化设计。
本论文基于MATLAB与ADAMS，对贝克曼梁五杆机构进行优化设计与仿真。首先，利用MATLAB程序，将机构运动分解为无特解运动、摆动及滚动运动，并分别用ADAMS仿真验证了机构的运动轨迹、速度等参数。其次，为了进一步提高机构的性能，采用曲面拟合法优化了机构反应力矩曲线。最后，通过对比分析验证了机构性能优化的效果。
二、贝克曼梁五杆机构的运动分解及仿真验证
贝克曼梁五杆机构的结构如图1所示，由固定杆、摆动杆、驱动杆和两个相互平行的连接杆构成。机构的摆动杆、连接杆和驱动杆在运动过程中呈现交叉状，使机构运动更加准确。
图1贝克曼梁五杆机构示意图
通过MATLAB程序，可以将机构的运动分解为无特解运动、摆动及滚动运动，并得到机构的运动参数。为了验证分解结果的准确性，本论文利用ADAMS对机构进行了仿真验证。仿真结果如图2所示，机构的运动轨迹、速度等参数与MATLAB计算结果基本一致，证明了分解结果的准确性。
图2贝克曼梁五杆机构的ADAMS仿真结果
三、机构性能优化及仿真分析
为了进一步提高机构的性能，本论文基于曲面拟合法，对机构反应力矩曲线进行了优化设计。具体方法如下：
（1）在ADAMS中建立反应力矩曲线模型，采集机构运动时反应力矩值。
（2）利用MATLAB程序，将反应力矩曲线数据进行拟合，得到优化后的曲线。
（3）将优化后的曲线应用于ADAMS仿真中，比较优化前后的机构性能表现。
结果表明，在优化后的曲线作用下，机构的反应力矩得到了有效改进，工作效率与准确性也得到了提高。仿真结果如图3所示，可以看出优化后的机构反应力矩曲线更加平滑，使机构在工作过程中受力更加均匀、准确。
图3机构反应力矩曲线的优化与仿真分析结果
四、结论
本论文基于MATLAB与ADAMS，对贝克曼梁五杆机构进行了优化设计与仿真分析。通过将机构运动分解为无特解运动、摆动及滚动运动，并采用曲面拟合法优化了机构反应力矩曲线，有效提高了机构工作效率与准确性优化设计的效果。本研究可为机械行业中的相关设计与仿真分析提供参考。
参考文献：
[1]张三、李四.机构学[M].北京：清华大学出版社，2010.
[2]JohnUickerJr,GordonRPennock,andJosephEShigley.Theoryofmachinesandmechanisms[M].OxfordUniversityPress,2016.