1.平面四杆机构的基本类型及其演变

在平面连杆机构中，由四个部件组成的四连杆机构比较简单，应用最为广泛。很多联系

它通常可以看作是四杆机构的延伸。因此，平面四连杆机构是平面连杆机构的基础

键入。

如图 3-8 所示，用旋转副连接所有四个部件的四杆机构称为铰接四杆机构。它

它是四连杆机构的最基本形式，其他形式的四连杆机构可视为在其基础上演化而来。在该机构中，静止构件4为框架，通过运动副与框架连接的构件1、3称为连杆。在连杆中，能绕其轴线旋转360°的称为曲柄；只能绕其轴来回摆动的称为摇杆。不与框架相连的构件（图中构件2）做复杂的平面运动，称为连杆。

在铰接四杆机构中，根据两个连杆是曲柄还是有几个曲柄，分为以下三种基本类型

键入。

2.曲柄摇杆机构

如果两个连杆中的一个是曲柄，另一个连杆是摇杆，则铰接四杆机构称为曲柄摇杆机构。通过

恒曲柄是原动机，匀速旋转，从动摇臂变速前后摆动，连杆做复平面运动。它可以使

全圆回转运动变成往复摆动，往复摆动也可以变成全圆回转运动。上述雷达天线俯仰机构，

颚式破碎机就是一个例子。

图 3-9 是缝纫机的踏板机构，它是摇杆作为原动机的典型应用示例。原装摇杆3（踏板

当板）来回摆动时，从动曲柄1在连杆2的带动下，与固定在其上的皮带轮一起转动一整圈，从而通过皮带

驱动使缝纫机头工作。以摇杆为主动部件的曲柄摇杆机构应用较多，如脚踏脱粒机、春花机等。

由此可见，曲柄摇杆机构主要用在转转为摆动或转为转转的场合。

3.双曲柄机构

当铰接四连杆机构的两个连杆为曲柄时，该机构称为双曲柄机构。如果两个曲柄的长度不同

称为不等双曲柄机构。当驱动曲柄以恒定角速度连续旋转时，从动曲柄变速旋转

角速度是连续旋转的，其变化幅度很大，其最大值与最小值之比可达2～3倍。如图3-10

惯性筛网机构利用了双曲柄机构的这一特点。当主动曲柄AB匀速转动时，曲柄CD变速

旋转一圈，使筛网EF获得加速度，从而将筛分物料分离。

双曲柄机构主要用于恒速旋转变为变速旋转的场合。

在双曲柄机构中，如果其相对的两根杆平行且相等，如图3-11所示，称为平行双曲柄机构

结构（也称为平行四边形机构）。它的运动特点是两个曲柄以相同的角速度同向旋转，而连杆则以相同的角速度旋转

做一个平移动作。因此，主要用于从动部分需要与主动部分保持同步的场合

图 3-12 所示的机车车轮连杆机构利用了其两个曲柄同向同速转动的特点。图 3-3

如图所示的雨刷

也是一种平行四边形机制。图3-13 卡车司机摇椅机

该结构利用连杆（与座垫固定）的特性进行平移。

在图3-11所示的平行四边形机构中，主动曲柄AB转动一圈，从动曲柄CD出来

有两个位置同时与车架和连杆共线。在这两个位置，CD 转向不确定现象（即 CD 的

转弯可能会改变也可能不会改变），这个位置称为转折点。为了保证从动曲柄的转向不变，在工程中经常使用

采用以下方法： ①在机构中安装大质量飞轮，利用其惯性越过转折点； ②使用多组飞轮

消除运动不确定性的机构，图3-12所示的机车车轮连杆机构是一个应用实例。

如果两个相对的杆的长度相等，只是彼此不平行。称为反向双曲柄机构，如图 3-14 所示。机器

特点是两个曲柄转向相反，角速度不相等。公交车双折门开合如图3-15

机构中的ABCD为反向双曲柄机构，可使两扇门同时朝相反方向开启或关闭

４. 双摇杆机构

当四杆铰链机构的两个连杆为摇杆时，该机构称为双摇杆机构（如图3-16所示）；

双摇杆机构可将主动摇杆的摆动变为从动摇杆的摆动，主要用于不需要全回转的场合

在图3-17所示的飞机起落架机构中，ABCD是双摇杆机构。图中实线为起落架释放

下面的位置

，虚线为收起位置，此时整个起落架机构隐藏在机翼内。

图 3-18 显示了双摇臂机构在起重机中的应用。当摇杆 CD 摆动时，另一个摇杆 AB

它随之摆动，使得挂在连杆E上的重物在一条近似水平的直线上运动，避免了重物平移运动的需要

升降需要消耗能量。

在双摇杆机构中，两个摇杆同时摆动的角度一般不相等。这个——特别的

该点用于汽车的转向机构。图 3-19 显示了汽车前轮的转向机构。它是两个操纵杆（AB 和 CD）

等长的双摇杆机构（也称为等腰梯形机构）。在这个机构的作用下，两个前轴可以在转弯时做。

后轮的线和轴线近似交于一点（如图），保证每个车轮相对于路面近似纯滚动，从而减小轮胎尺寸

磨损。

5.机构进化机（1）.Crank

在图3-20(a)所示的曲柄摇杆机构中，摇杆上C点的轨迹是以D为圆心，CD为半径的圆

圆弧 m-m。如果CD→∞，如图3-20(b)所示，C点的轨迹m-m变成一条直线。于是摇杆演变成

直线运动的滑块，旋转副D演变成运动副，机构演变成曲柄滑块机构。图中C点的轨迹

m-m的延长线与曲柄旋转中心A的距离称为偏移距离e。当e=0时，称为定心曲柄滑块机构（如图

3-20(c))。当e≠0时，称为偏置曲柄滑块机构（如图3-20（d）所示）。因此铰链四杆机构的类型，可以认为这首歌

手柄滑块机构是从曲柄摇杆机构演变而来的。广泛应用于内燃机、空压机、冲床等诸多领域

在其他机器中。

图 3-21 为滚丝机构示意图。曲柄1绕A点转动，通过连杆2带动活动滚丝板3

在固定滚丝板4和可动滚丝板3之间的工件5的表面通过往复运动进行螺纹加工。也如图

3-22为自动送料机构示意图。曲柄2每转一圈，滑块4就会将工件5从槽中推出。

（2）.导杆机构

图3-2所示的四连杆机构中3、图3-25、图3-27，连杆1为曲柄，另一连杆3

它与滑块2形成运动副，连杆3对滑块的运动起导向作用，故称导杆。因此，这种机构被称为

是曲柄导杆机构，简称导杆机构。

如图3-23所示，导杆3只能摆动，故称为摆动导杆机构，主要用于将旋转变成摆动

场合。图3-24所示的刨床机制就是该机制的一个应用实例。

如图3-25所示，导杆3可以旋转一整圈铰链四杆机构的类型，称为旋转导杆机构，主要用于将旋转转化为旋转

移动时。旋转活塞泵机构是一个应用实例（图2-26）

如图3-27所示，该机构中的滑块3用作框架，这种机构称为移动导杆机构，也称为定块机构。

图 3-28 所示的手动泵是该机构的一个应用示例。

3.曲柄摇杆机构

如图3-29所示，组件1可以做一整圈运动，组件2和3组成运动副，组件3和框架4组成

转动副，构件3只能摆动，所以这种四连杆机构称为曲柄摇杆机构。图3-30是自卸车内的机构

在小车升降机构上的应用

将图3-20(a)所示铰接四杆机构中的转动副C和D同时转换为动副，然后取不同的副

部件为框架，可以得到不同类型的带有两个运动副的四杆机构。

4.滑块机构

如图3-31所示，组件1、3与组件4形成运动副，形成的两个运动副相邻。

这种机构的特点是，除了连杆上的A、B两点做直线运动和连杆中点M做圆周运动外，连杆上的其他部分都在

每个点的轨迹（不限于AB线）都是一个椭圆。图3-32双滑块机构在椭偏仪中的应用

5.曲柄移动导杆机构（正弦机构）

如图3-33所示，组件2、4和同一个组件3组成两个相邻的移动对。当曲柄 1 旋转时，它会驱动

块体2在导杆3上水平移动，而导杆3在固定导轨4（框架）上垂直移动，

位移s=lsinφ与曲柄转角φ形成正弦函数关系，故又称正弦机构。图 3-34 显示在

在缝纫机跳针机构中的应用，该机构也用于在小型冲床等机械中实现运动的变换。

6.双回转块机构（双回转导杆机构）

如图3-35所示，导杆2与滑块1、3同时构成运动副。当原动机滑块1绕A轴旋转时，

从动滑块3通过导杆2绕轴线B沿相同方向旋转。因为不可能没有

在构成移动对的两个组件之间

相对旋转，所以两个旋转滑块的角速度必须相等。

图 3-36 所示的 耦合就是这种机制的应用。带凹槽的圆盘1与原动机轴固定连接并绕制

A轴转动，带凹槽的圆盘3与从动轴固定连接并绕B轴转动，两轴有偏移e，中间圆盘2

（即十字滑块）两端有90°角的榫头，分别与圆盘的凹槽1、3形成移动副。当原动机轴转动时，

中间圆盘2由圆盘1驱动，圆盘3和从动轴在中间圆盘2的带动下以相同的转向和角速度旋转

7.切线机制

这种机制的特点是四个组件中的每一个都有一个移动的子元素

一个旋转的子元素（图3-37）。从图中可以看出，滑块3的位移

atgφ.

8.偏心轮机构

在图3-38(a)所示的曲柄摇杆机构中，如果转动副

半径逐渐扩大到超过曲柄长度，结果如图3-38

) 的偏心机构。同样可以使用图3-20(c)所示的曲柄滑块

机构演变成图3-38(c)所示机构，偏心轮1现

柄，旋转副B的中心位于偏心轮的几何中心，而A，B

距离是曲柄的长度，所以进化不影响原来的机构

运动情况，但机构结构的承载能力大大提高。很常用

在冲床、剪板机等机器中。因为在这些机器中，偏心率 e 是一个

它很小，所以偏心轮和轴往往是一体的，形成所谓的偏心轴，如图3-38(d)所示。

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