四连杆机构运动学仿真 | 【Matlab源码+理论公式文本】| 曲柄滑块 | 曲柄摇杆 | 机械连杆

【程序简介】💻🔍

本程序通过matlab实现了四连杆机构的运动学仿真编程，动态展现了四连杆机构的运动动画，同时给出了角位移、角速度和角加速度的时程曲线，除了程序本身，还提供了机构运动学公式推导文档，从而帮助大家更好地去理解程序的物理背景和算法原理。为了大家更好理解本程序，还提供了相应的视频教程供大家学习，视频教程链接见文末。

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四连杆机构的运动动画

角位移、角速度、角加速度时程曲线

【理论文本截图】

【代码截图】

【视频教程】

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【基础知识】

连杆机构的特点

我们要学习分析一个机构，首先需要了解这个机构的特点。首先说一下连杆机构的组成。很显然，连杆机构由若干跟连杆，轴组成，而轴与杆的相对运动很明显是相对转动——即转动副，同时在连杆机构演变中，圆周率运动，摆动会被演化为直线运动，这两种运动都是低副。低副有着承受能力強，耐磨，制造简单，易于高精度制造的特点。

特别说明，如非特别注明，本文所提及的连杆机构均为四杆机构。

连杆机构的结构

一个通用的四杆机构由机架，连架杆，连杆组成。

四杆机构（请原谅笔者的画工）

鸡架，啊不是，是机架（4），是四杆机构的固定部分，可以是一跟杆，可以是一个平面，亦可是其他的（其实就是两个固定点之间的连线）。显然，与机架相连的部分我们将称为连架杆（1，3）。连接两根连架杆的是连杆（2）。

我们可以改变通过四杆机构的机架位置以及四杆长短关系，可以得到其不同的运动特点。

连杆机构的运动

我们首先来看一个典型的连杆机构

很显然，杆1在做整周运动，故我们叫做曲柄，而杆4在做摆动，故我们叫摇杆，所以这个机构我们叫做曲柄摇杆机构，这种机构多用于牛头刨床的进给机构，雷达调整机构，缝纫机的脚踏机构等。

假设我有个想法，我不想让摇杆作摆动了，我想让他直直地走，作直线运动。那么，在这个时候，我们可以想像，我们的摇杆是很长很长，有多长呢？譬如说114514mm长，此时，尽管我们的摇杆还是作摆动，但是其运动轨迹，可以变成一段接近直线的圆弧。若我们把摇杆设为无限长，那么，其运动轨迹，我们就可以视为直线了（你可以类比为地球是圆的，但你脚底下的土地是平整的）。我们将连架杆末端连上一个滑块，而滑块底部有一个导轨，此时，我们可以将连杆机构演化为滑块机构，即从动件作由曲线运动变为直线运动。