4.1 平面四杆机构的基本类型及其演化

4.1.1 平面四杆机构的基本类型

平面连杆机构按组成构件的数目可分为四杆机构、五杆机构、多杆机构，其中最基本的是平面四杆机构。当平面四杆机构中的运动副均为转动副时（见图4.1）称其为铰链四杆机构。机构中的固定件称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，与机架相对的构件2称为连杆。在连架杆中，能做整周回转的称为曲柄，只能在小于360°范围内摆动的称为摇杆。

按铰链四杆机构有无曲柄，可将其分为三种基本形式。

1.曲柄摇杆机构

两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。如图4.2所示的雷达天线俯仰角调整机构，曲柄1为主动件，摇杆3为从动件。图4.3所示的缝纫机脚踏机构，摇杆3（踏板）为主动件，曲柄1为从动件。

2.双曲柄机构

两连杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。如图4.4所示的惯性筛机构，主动曲柄做等速转动，从动曲柄做变速转动。

如图4.5所示的机车车辆联动机构，两曲柄长度相等，且连杆与机架长度也相等，这种机构称为平行双曲柄机构，它使各个车轮与主动轮具有相同的速度，其内含一个虚约束，以防止曲柄与机架共线时的运动不确定，如图4.6所示。

3.双摇杆机构

两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。如图4.7所示的鹤式起重机的变幅机构，可实现货物水平移动，以减少功耗。图4.8所示的汽车前轮转向机构，两摇杆长度相等，称为等腰梯形机构。

4.1.2 平面四杆机构的演化

1．移动副取代转动副的演化

移动副可以看作一种特殊的转动副，即一种转动中心位于垂直于移动副导路无穷远处的转动副，如图4.9所示。

在如图4.10（a）所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄1转动时，摇杆3上C点的轨迹是圆弧，且摇杆长度越长时，圆弧越平直；当摇杆为无限长时，圆弧将成为一条直线，这时把摇杆做成滑块，转动副D将转化为移动副，这种机构称为曲柄滑块机构，如图4.10（b）所示。滑块移动导路到曲柄回转中心A之间的距离e称为偏距。如果e不为0，称为偏置曲柄滑块机构。当曲柄等速转动时，偏置曲柄滑块机构可实现急回运动；当e=0时，称为对心曲柄滑块机构，如图4.10（c）所示。曲柄滑块机构广泛应用于活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等设备中，因此可以认为曲柄滑块机构是从曲柄摇杆机构演化而来的。

如果以两个移动副代替铰链四杆机构中的两个转动副，便可以得到四种形式的双滑块机构。如图4.11所示的正切机构、图4.12（a）所示的曲柄移动导杆机构（正弦机构）、图4.13（a）所示的双转块机构和图4.14（a）所示的双滑块机构，图4.12（b）所示的缝纫机刺布机构、图4.13（b）所示的滑块联轴器，以及图4.14（b）所示的双滑块机构分别是它们的应用实例。

2.取不同构件为机架

对一个曲柄摇杆机构变更机架，该机构可以演化为双曲柄机构、双摇杆机构和另一个曲柄摇杆机构。

同样，对曲柄滑块机构变更机架，该机构可以演化为导杆机构、摆动滑块机构、固定滑块机构。

表4-1列出了取不同构件为机架时获得的机构。