山东科技大学学士学位论文
其中，Ft是使摇杆C摆动的有效分力;而Fn是使传动副C上产生附加径向压力的有害分力。当压力角?愈小时，Fn愈小，同时Ft愈大。故压力角?愈小愈好。压力角?的余角称为传动角。传动角?却愈大愈好。在机构的运动过程中，传动角的大小是不断地变化的。如图中所示，当曲柄AB转到AB1位置与机架重合时，连杆BC与摇杆CD的夹角?最小，此时传动角???1minmin??，且
222?1BC?CD??AD?AB??min?cos2?BC?CD?cos?120?20??15.6?7?2?20?20222
=24.8°
当曲柄AB转过180°到AB2位置时，连杆BC与摇杆CD的夹角?有最
?max大值?max，且
22?1BC?CD??AD?AB??cos2?BC?CD222?1220?20??15.6?7??cos2?20?20
=68.8°
?2??max;当?max?90o时,?2?180o??max在一个运动循当?max?90o时，环期间，?有最小值
?min，它是?1和?2之中的小值。即
?min?Mi?n?;1???224.8°
? 行程速度比系数和死点位置
当曲柄摇杆机构中曲柄AB与连杆BC在同一条直线上时，摇杆CD有外极限位置，如图2.3.6中AB1C1D所示。这时?c有最小值?cmin,
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22o?1CD?AD??BC?AB? ?180?cos2?CD?AD22?cmin2220?15.6??20?7? =180°-cos?1
2?20?15.6 =82.1°
图2.3.6 曲柄摇杆机构的极限位置
22?1?AB?BC??AD?CD其对应的曲柄角?Ai?cos
2??BC?AB??AD22?1?7?20??15.6?20 =cos
2??20?7??2022 =58°
当曲柄AB与连杆BC重合时，摇杆CD有内极限位置，如图中AB2C2D所示。这时?c有最大值?cmax。
?cmax22o?1CD?AD??BC?AB? ?180?cos2?CD?AD2222?120?15.6??20?7? =180°-cos
2?20?15.6 19
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=139.5° 其对应的曲柄角 ?Aa(BC?AB)2?AD2?CD2?cos?180?
2(BC?AB)?AD?1?1(20?7)2?15.62?202 =cos+180°
2(20?7)?15.6 = 268.3° 摇杆的摆角?可用下式计算
???cmax??cmin222 CD2?AD2?(BC?AB)2?1CD?AD?(BC?AB)?cos?cos2?CD?AD2?CD?AD?1222202?15.62?(20?7)2?120?15.6?(20?7)?cos=cos=57.4°
2?20?15.62?20?15.6?1其对应的曲柄角为
???Aa??Ai=268.3°-58°=210.3° 摇杆的行程速度比系数K可用下式计算
210.3o K?==1.4
360???360?-210.3o?当从动杆上的传动角??0?（或压力角??90?）时，驱动力对从动杆的有效回转力矩为零，这位置称为机构的死点位置。在曲柄摇杆机构中，摇杆作为原动件，则摇杆在内、外极限位置时，机构处于死点位置。
通过以上分析可得出四杆机构的基本运动轨迹，如图中间的加粗黑线表示四连杆机构运行过程中的一个典型状态。４０表示DE段的长度是４０mm，E点的轨迹虽然没有了D点那样好的直线轨迹，但是却能够在空间划出一条比较好的曲线，它的特点是落下和提起都近似垂直，足端腾空距离大，
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虽然轨迹变了，但是对于要求的运动还是能完成。并且通过控制还可以实现平稳的匀速运动。中间弯杆的角度５７°是根据运动学仿真和作图结果决定的，不一定是最优的但也提供一种思路。只是觉得轨迹较理想，与地面的相对运动距离大，同等条件下运动速度快。
图2.3.7 轨迹１
其中AB : BC : CD : DE: CO = 0.35: 1 : 1 : 2 : 1
图2.3.8
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轨迹2
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角度对照表：
１杆的旋转角度（极坐标） ４杆的顺时针旋转角度
0° 45° 15° 53° 30° 63° 45° 74° 60° 79° 75° 82° 90° 82° 105° 82° 120° 81° 135° 78° 150° 75° 165° 72° 180° 67° 210° 57° 240° 43° 270° 54° 300° 25° 330° 23°
但此设计有一点不好，就是身体离地面太近，很难实现一些跨越障碍的要求，于是就想到增加DE部分的长度，把原来的腿长增加到１.５倍，如轨迹图2.3.7和2.3.8所示。绘制的轨迹图还可以应用，但是轨迹就有较大变形。主要是DE越长，E点就越不能复现D点的轨迹。另外还有一点就是，DE部分越长，要实现最简单的向前移动，设计整个机器人的尺寸越
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