3 双摇杆机构 移动导杆机构 双滑块机构 铰链四杆机构可以通过四种方式演化出其他形式的四杆机构。即⑴取不同构件为机架；⑵转动副变移动副；⑶杆状构件与块状构件互换；⑷销钉扩大。在曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构中，当载荷很大而摇杆（或滑块）的摆角（或行程）不大时，可将曲柄与连杆构成的转动副中的销钉加以扩大，演化成偏心盘结构，这种结构在工程上应用很广。
5.2 平面四杆机构的基本知识
1.平面四杆机构有曲柄存在的条件
周转副:两构件能做360°相对转动的运动副。否则称摆转副。 曲柄：与机架相铰接能整周回转的构件。
下面以图示的四杆机构为例，说明平面四杆机构有曲柄存在的条件。
在图中，设d >a，在杆1绕转动副A转动过程中，铰链点B与D之间的距离g?是不断变化的，当B点到达图示点B1和B2两位置时，???值分别达到最大值 gmax=d +a 和最小值 gmin=d -a。 如要求杆1能绕转动副A相对杆4作整周转动，则杆1
应通过AB1和AB2这两个关键位置，即可以构成三角形B1C1D和三角形B2C2D。根据三角形构成原理经过公式推导可得出如下重要结论：
在铰链四杆机构中，如果某个转动副能成为周转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件 我们考虑一下当选取不同的构件作机架时，会得到什么样的机构？
（1）若取最短杆为机架------得双曲柄机构；
（2）若取最短杆的任一相邻的构件为机架------得曲柄摇杆机构； （3）若取最短杆对面的构件为机架------得双摇杆机构。
（4）如果四杆机构不满足杆长之和条件，则不论选取哪个构件为机架，所得机构均为双摇杆机构。
得出铰链四杆机构有曲柄存在的条件为：
（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。 （2）边架杆和机架中必有一杆是最短杆。 2．压力角和传动角
在图示的铰链四杆机构中，如果不计惯性力、重力、摩擦力，则连杆2是二力共线的构件，由主动件1经过连杆2作用在从动件3上的驱动力 F的方向将沿着连杆2的中心线BC。力 F 可分解为两个分力：沿着受力点C的速度υc方向的分力Ft和垂直于υc方向的分力Fn。设力F与着力点的速度
υc方向之间所夹的锐角为?，则
其中，沿υc方向的分力Ft 是使从动件转动的有效分力，对从动件产生有效回转力矩；而Fn 则是仅仅在转动副 D 中产生附加径向压力的分力。由上式可知：???越大，径向压力Fn 也越大，故称角??为压力角。压力角的余角称为传动角，用γ表示，γ=90-? 。显然，γ 角越大，则有效分力Ft 越大，而径向压力Fn 越小，对机构的传动越有利。因此，在连杆机构中，常用传动角的大小及其变化情况来衡量一机构传力性能的优劣。
在机构的运动过程中，传动角的大小是变化的。当曲柄AB转到与机架AD重叠共线和展开共线两位置AB1、AB2时，传动角将出现极值γ′和γ″（传动角总取锐角）。这两个值的大小为
比较这两个位置时的传动角，即可求得最小传动角γmin。为了保证机构具有良好的传力性能，设计时通常应使γmin≥40°；对于高速和大功率的传动机械，应使γmin≥50°。
3．急回运动和行程速比系数
在图示的曲柄摇杆机构中，当主动曲柄1位于B1A而与连杆2成一直线时，
从动摇杆3位于右极限位置C1D。当曲柄1以等角速度ω1逆时针转过角φ1而与连杆2重叠时，曲柄到达位置B2A，而摇杆3则到达其左极限位置C2D。当曲柄继续转过角φ2而回到位置B1A时，摇杆3则由左极限位置C2D 摆回到右极限位置C1D。从动件的往复摆角均为 ??。由图可以看出，曲柄相应的两个转角φ1和φ2为：
式中，θ为摇杆位于两极限位置时曲柄两位置所夹的锐角，称为极位夹角。介绍急回运动产生的原因，为了表明急回运动的急回程度，通常用行程速度变化系数（或称行程速比系数）K来衡量，即
K?v2t1?1180??? ???v1t2?2180??机构具有急回特性必有K > 1，则极位夹角????0。
???=180°×（K-1）/（K +1）
有时某一机构本身无急回特性，但当它与另一机构组合后，此组合后的机构并不一定也无急回特性。机构有无急回特性，应从急回特性的定义入手进行分析。 4．死点位置
下面我们来看一下死点位置的形成：在图示的曲柄摇杆机构中，设摇杆 CD 为主动件，则当机构处于图示的两个虚线位置之一时，连杆与曲柄在一条直线上，出现了传动角γ = 0的情况。这时主动件CD 通过连杆作用于从动件AB 上的力恰好通过其回转中心，所以将不能使构件AB 转动而出现\顶死\现象。机构的此种位置称为死点位置。
提出问题：四杆机构中是否存在死点位置，决定于什么？ 答：从动件是否与连杆共线。 对于传动机构来说，机构有死点是不利的，应该采取措施使机构能顺利通过死点位置。 措施：
a. 对于连续运转的机器，可以利用从动件的惯性来通过死点位置；
b. 采用机构错位排列的方法，即将两组以上的机构组合起来，而使各组机构的死点位置相互错开；
机构的死点位置的积极作用：在工程实际中，不少场合也利用机构的死点位置来实现一定的工作要求。夹紧工件用的连杆式快速夹具是利用死点位置来夹紧工件的。在连杆2的手柄处施以压力F 将工件夹紧后，连杆BC 与连架杆CD 成一直线。撤去外力F 之后，在工件反弹力T 作用下，从动件3处于死点位置。即使此反弹力很大，也不会使工件松脱。当飞机起落架处于放下机轮的位置时，此时连杆BC 与从动件CD 位于一直线上。因机构处于死点位置，故机轮着地时产生的巨大冲击力不会使从动件反转，从而保持着支撑状态。
连杆式快速夹具 飞机起落架
5．3平面四杆机构设计的图解法
1．平面四杆机构设计的两类基本问题
平面连杆机构在工程实际中应用十分广泛。根据工作对机构所要实现运动的要求，这些范围广泛的应用问题，通常可归纳为三大类设计问题。 （1）实现刚体给定位置的设计
在这类设计问题中，要求所设计的机构能引导一个刚体顺序通过一系列给定的位置。该刚体一般是机构的连杆。 （2）实现预定运动规律的设计 在这类设计问题中，要求所设计机构的主、从动连架杆之间的运动关系能满足某种给定的函数关系。如车门开闭机构，工作要求两连架杆的转角满足大小相等而转向相反的运动关系，以实现车门的开启和关闭；又如汽车前轮转向机构，工作要求两连架杆的转角满足某种函数关系，以保证汽车顺利转弯；再比如，在工程实际的许多应用中，要求在主动连架杆匀速运动的情况下，从动连架杆的运动具有急回特性，以提高劳动生产率。
平面连杆机构的设计方法大致可分为图解法、解析法和实验法三类。 2．按给定连杆位置设计四杆机构
如图示，设工作要求某刚体在运动过程中能依次占据Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三个给定位置，试设计一铰链四杆机构，引导该刚体实现这一运动要求。设计问题为实现连杆给定位置的设计。首先根据刚体的具体结构，在其上选择活动铰链点B，C 的位置。一旦确定了B，C 的位置，对应于刚体3个位置时活动铰链的位置B1C1，B2C2，B3C3也就确定了。
设计的主要任务：确定固定铰链点A、D的位置。
机械传动机构设计
