1.曲柄摇杆机构

收集的几种连杆机构机器人行走背后的机械原理（一）机器人概念已经红红火火好多年了，目前确实有不少公司已经研制出了性能非常优越的机器人产品，我们比较熟悉的可能就是之前波士顿动力的“大狗”和会空翻的机器人了，还有国产宇树科技的机器狗等，这些机器人动作那么敏捷，背后到底隐藏了什么高科技呢，控制技术太过复杂，一般不太容易了解，不过其中的机械原理倒是相对比较简单，大部分都是一些连杆机构。

连杆机构（Linkage Mechanism）又称低副机构，是机械的组成部分中的一类，指由若干（两个以上）有确定相对运动的构件用低副（转动副或移动副）联接组成的机构。

低副是面接触，耐磨损；加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。

由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构，其特征是有一作平面运动的构件，称为连杆，连杆机构又称为低副机构。

其广泛应用于内燃机、搅拌机、输送机、椭圆仪、机械手爪、牛头刨床、开窗、车门、机器人、折叠伞等。

主要特征连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹。

优点：（1）采用低副：面接触、承载大、便于润滑、不易磨损，形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。

（2）改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。

（3）两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。

（4）连杆曲线丰富，可满足不同要求。

缺点：（1）构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。

（2）产生动载荷（惯性力），且不易平衡，不适合高速。

（3）设计复杂，难以实现精确的轨迹。

百度百科的相关词条图片如下下面我们就看看一般都有什么连杆机构适于用于行走（或者移动）的。

第一、平面四杆机构（Planar four-bar mechanism ）平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构。

实验三——用ADAMS 验证曲柄连杆机构如图3-1所示的铰链四杆机构（曲柄摇杆机构），AB 杆为原动件，逆时针匀速转动，其角速度为=/rad s ωπ2040602/3/3AB cm CD cm DA cm BAD ADC ππ===∠=∠=，，，，；对该机构进行验证，是否为曲柄摇杆机构；同时进行运动分析和动力分析。

图3-1 铰链四杆机构【实验目的】1、 了解ADAMS 软件；认识ADAMS 工作界面。

2、 掌握ADMAS 的建模与仿真；3、 验证铰链四杆机构中曲柄存在的条件。

【实验原理】1、 铰链四杆机构是指将4个杆件全部用转动副联接起来的机构。

2、 铰链四杆机构中曲柄存在的条件为以下两点：（1） 曲柄为最短杆件或最短的相邻杆件，此条件称为最短构件条件。

（2） 最短杆件与最长杆件的长度之和必须小于或等于其他两杆件的长度之和，即：'''min max l l l l +≤+此条件简称为构件长度和条件。

【实验仪器和设备】1、计算机。

2、机械系统动力学分析软件ADAMS 2013。

3、《机械设计基础》教材；实验指导书；实验报告。

【实验步骤】1、启动ADAMS。

双击桌面上ADAMS/View的快捷图标“”，打开ADAMS/View。

在欢迎对话框如图3-2中选择“新建模型”（Create a new model），弹出如图3-3所示“创建新模型”（Create a new model）对话框。

图3-2 欢迎对话框图3-3 “创建新模型”对话框在“模型名称”（Modelname）栏中输入：sparkplug；在“重力（Gravity）”栏中选择“正常重力（-全局Y轴）”；在“单位（Units）”栏中选择“MMKS –mm，kg，N，s，deg”；在“工作路径”栏中选择“C:\sparkplug”。

2、设置工作环境。

2.1 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。

在ADAMS/View菜单栏中，选择设置（Setting）下拉菜单中的工作网格（Working Grid）命令。

铰链四杆机构的三种基本形式
铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。

1、曲柄摇杆机构
定义：在铰链四杆机构中，若两连架杆之一为曲柄，另一个是摇杆，此机构称为曲柄摇杆机构。

应用：在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。

如雷达天线俯仰角调整机构。

当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动，如缝纫机踏板机构。

2、双曲柄机构
定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。

在双曲机构中，如果两曲柄的长度不相等，主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周，如惯性筛。

如果两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行双曲柄机构。

这种机构运动的特点是两曲柄的角速度始终保持相等，在机器中应用也很广泛，如机车车轮联动机构。

3、双摇杆机构
定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构。

在双摇杆机构中，两摇杆可分别为主动件，当主动摇杆摆动时，通过连杆带动从动摇杆作摆动运动。

如码头起重机中的双摇杆机构，当CD摇杆摆动时，连杆BC上悬挂重物的点M近似水平直线移动。

判定方法：杆长之和条件: 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和。

满足杆长之和条件: ①最短杆为机架-----双曲柄机构; ②最短杆的相邻杆为机架----曲柄摇杆机构; ③最短杆的相对杆为机架-----双摇杆机构。

不满足杆长之和条件：无论以哪个杆作机架,均为双摇杆机构。

曲柄摇杆机构名词解释1. 什么是曲柄摇杆机构？曲柄摇杆机构是一种常见的机械传动装置，用于将旋转运动转换为直线运动或者将直线运动转换为旋转运动。

它由曲柄、摇杆和连杆组成。

2. 曲柄曲柄是曲线形状的轴，它通常被安装在一个旋转轴上。

曲柄的一端与旋转轴连接，另一端则通过连杆与摇杆相连。

当旋转轴旋转时，曲柄就会带动摇杆和连杆做相应的运动。

3. 摇杆摇杆是一个具有固定中心点的刚性杆件，它可以绕着中心点进行旋转。

摇杆的一端与连杆相连，另一端则可以用来传递力量或者控制其他装置。

通过改变中心点和长度，可以调整摇杆的运动特性。

4. 连杆连杆是连接曲柄与摇杆的关键部件，它通常是一个刚性的直线导向元件。

连杆有时也被称为“连接杆”或“连杆杆件”。

它的作用是将曲柄的旋转运动转换为摇杆的直线运动，或者将摇杆的直线运动转换为曲柄的旋转运动。

5. 曲柄摇杆机构的工作原理曲柄摇杆机构的工作原理基于连杆机构和曲线运动的特性。

当曲柄绕旋转轴旋转时，连杆会带动摇杆做直线运动。

具体来说，当曲柄处于水平位置时，连杆与摇杆呈直线状，并且摇杆处于最低点。

随着曲柄的旋转，连杆开始向上运动，同时带动摇杆沿着一个特定的轨迹做上下振动。

当曲柄继续旋转至垂直位置时，连杆达到最高点，并且摇杆处于最高点。

在曲柄继续旋转过程中，连杆再次向下移动并带动摇杆做相应的振动。

通过调整连杆和摇杆的长度以及中心点位置，可以改变曲柄摇杆机构的输出特性，如振幅、周期等。

6. 曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构广泛应用于各种机械装置中，包括发动机、泵、压缩机、内燃机等。

它们可以用于转换旋转运动和直线运动之间的能量和力量传递。

在发动机中，曲柄摇杆机构被用来将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车或者其他设备。

在泵和压缩机中，曲柄摇杆机构被用来增加或减少压力，并实现液体或气体的输送。

曲柄摇杆机构还常见于一些玩具、模型和工艺品中，用于制造有趣的动态效果。

7. 曲柄摇杆机构的优点和局限性优点：•简单可靠：曲柄摇杆机构由少量的部件组成，结构简单且可靠性高。