4.4 平面四杆机构的设计

平面四杆机构的设计，主要根据给定的运动条件，确定机构运动简图的尺寸参数，有时为了使机构设计可靠、合理，还应考虑几何条件和动力条件（如最小传动角γmin）等。

生产实践中的要求是多种多样的，给定的条件也各不相同，平面四杆机构的设计归纳起来主要有两类问题：①按照给定从动件的运动规律（位置、速度、加速度）设计四杆机构；②按照给定轨迹设计四杆机构。

平面四杆机构的设计方法有图解法、解析法和实验法。图解法直观清晰，解析法结果精确，实验法简便易行。在实际工程设计中，图解法和解析法应用较多。本节着重介绍用图解法设计平面四杆机构的有关问题。

1.按给定的行程速度变化系数设计四杆机构

在图4-20所示的铰链四杆机构ABCD中，已知行程速度变化系数K、摇杆CD的长度和摆动的角度ψmax，要求设计四杆机构。

设计步骤如下：

（1）计算极位夹角θ，。

（2）任意选定转动副D的位置，并按CD的长度和ψmax角大小，画出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。

（3）连接C1C2，过C2作∠C1C2N=90°-θ，过C1作直线C1M垂直于C1C2，C1M与C2N相交于P点。作C1C2P三点的外接圆，则圆弧C1PC2上任意一点A与C1、C2连线的夹角∠C1AC2=θ。故曲柄AB的回转中心A应在圆弧C1PC2上。若再给定其他辅助条件，如机架转动副A、D间的距离，或C2处的传动角γ，则A点的位置便可完全确定。

（4）A点位置确定后，按曲柄摇杆机构极限位置，曲柄与连杆共线的原理可得AC2=a+b，AC1=b-a，由此可求出

曲柄长度

连杆长度

2.按给定连杆的两个或三个位置设计四杆机构

如图4-21所示，B1C1、B2C2、B3C3是连杆要通过的三个位置，该四杆机构可如下求得：

（1）连接B1B2、B2B3、C1C2、C2C3。

（2）分别作B1B2、B2B3的中垂线b12和b23，两条中垂线相交于A点。

（3）分别作C1C2、C2C3的中垂线c12和c23，两条中垂线相交于D点。

则交点A、D就是所求铰链四杆机构的固定铰链中心，AB1C1D即为所求的铰链四杆机构在第一个位置时的机构图。

由上可知，若知连杆两个位置，则点A、D可分别在中垂线b12、c12上任意选择，因此有无穷多解。若再给定辅助条件，则可得一个确定的解。