机械原理课程设计报告机器马 第6页
①、②、③为输入杆带动的曲柄摇杆机构，经过设计，急回特性系数
为 2，而对于马腿的优化则是对于其它杆件的调整，其主要原则如下：
马腿与地面接触段尽量平滑
落地时间充分——底部曲线足够长
马腿落地动作迅速，即从抬起段到落地段过渡要干脆
抬起动作有足够高度，便于跨越障碍
在改动后输出杆的急回特性的改变尽可能小
具体的调整步骤如下：
• 先适当调整小三角板②的直角边，使其与输入杆件①的长度大致
向等。这样调整的好处是，在杆件从推程到回程或回程到推程之
间过渡时，由于两杆长度几乎相等，对其它杆做小幅度改动，输
出杆⑦不会再左右摆动，而只作近似的垂直运动。这样一来在改
动其它杆件时，就可以基本保证急回特性不变，为后续调整工作
带来了方便。
• 改变大小腿带动杆⑤、⑥ ，通过同时改变大小腿带动杆的长度，
可以控制马腿运动轨迹曲线的左右平移，最终使运动轨迹大致落
在机构的正下方。
（注：改变后，轨迹会有所变化，比如说，加长⑤、⑥，前部曲
线会太高，所以要适当增加大小腿杆长以作补偿）
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• 改变大腿三角板④三条边的长度比，控制抬起段与落地段的高度
差。
抬起高度
落地段
抬起段
• 适当调整摆杆③，与大小腿④、⑦之间的比例，可以改变后退的
抬起高度。
• 整体改动③、④、⑦的长度可以逐步调整抬起段到落地段的过渡，
使其尽量干脆，太大圆弧会使落地动作过于缓慢而显得冗余。
后腿设计的步骤可如法炮制，但它在功能上与前腿有区别，不同
点在于：
抬起高度变低
抬起段与落地段高度差变小
功能上的这些区别也决定了其在结构上与前腿有一定不同。最终
确定的前后腿图示可以参见上一部分的模型图。
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辣、机构的运动仿真与分析
一、运动仿真截图：
Adams 建模完成后的八连杆机械马
（注：着地的四杆分别为右前腿 part_7,左前腿 part_10,左后腿 part_42,右后腿 part_43）
二、运动学分析与检验：
马右前腿角速度曲线
马左前腿角速度曲线
马左后腿角速度曲线
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马右后腿角速度曲线
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从上面四个图示可以得到四腿的运动角速度及相应时序关系
四条腿的角速度对比图
分析：通过这个对比图可以看出，这个机械马的行走基本符合“交
叉步伐”。因为角速度的最大点和最小点基本可以认为是马对应腿的
顶端点达到同一个相对位置。故我们认为只要比较角速度最大值（或
最小值）的相对位置就可以判断马四腿的时序性。
