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平面四杆机构的演化及应用

【摘要】：平面四杆机构是组成多杆机构的基础。其独特的运动和传力基本特性使其被应

用的越来越广泛。

【关键词】：工作原理、运动分析、简图

1、前言

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。全部由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如左图，机构的固定

件4称为机架；与机架用回转副相联接的杆1和杆3

称为连架杆；不与机架直接联接的杆2称为连杆。能

作整周转动的连架杆，称为曲柄。仅能在某一角度摆

动的连架杆，称为摇杆。对于铰链四杆机构来说，机

架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是

摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆

机构．双曲柄机构和双摇杆机构。

①、曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，若两个连架杆中，一个为

曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆连构称为曲柄

摇杆机构。如左图所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄

摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转动，通过连杆2使摇

杆3在一定的角度范围内摇动，从而调整天线俯仰角

的大小。

②、双曲柄机构

两连架杆均为曲柄

的铰链四杆机构称为双

曲柄机构。在双曲柄机构

中，通常主动曲柄作等速

转动，从动曲柄作变速转

动。如右图所示为插床中

的机构及其运动简图。当

小齿轮带动空套在固定

轴A上的大齿轮（即构件

1）转动时，大齿轮上点

B即绕轴A转动。通过连

杆2驱使构件3绕固定铰

链D转动。由于构件1

和3均为曲柄，故该机构

称为双曲柄机构。在图示机构中，当曲柄1等速转动时，曲柄3作不等速的转动，从

而使曲柄3驱动的插刀既能近似均匀缓慢地完成切削工作，又可快速返回，以提高工

作效率。

③、双摇杆机构

两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构

称为双摇杆机构。左图所示为起重机机

构，当摇杆CD摇动时，连杆BC上悬挂重

物的M点作近似的水平直线移动，从而避

免了重物平移时因不必要的升降而发生

事故和损耗能量。

2、机构工作原理

在平面四杆机构中，其具有曲柄的条件为：

a.各杆的长度应满足杆长条件，即：最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。

b.组成该周转副的两杆中

必有一杆为最短杆，且其最短杆

为连架杆或机架（当最短杆为连

架杆时，四杆机构为曲柄摇杆机