铰链四杆机构：类型、特点及应用分析

铰链四杆机构中，根据连架杆运动形式的不同，铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本类型。

1.曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，如果两个连架杆一个为曲柄，另一个为摇杆，这种机构称为曲柄摇杆机构，如图5-2-2所示。

图5-2-2　曲柄摇杆机构

如图5-12所示曲柄摇杆机构中，取曲柄AB为主动件，做等速转动。当曲柄AB连续做等速整周转动时，从动摇杆CD将在一定角度内做变速的往复摆动。曲柄摇杆机构能将主动件的整周回转运动转换成从动件的往复摆动。

曲柄摇杆机构在生产生活中应用较多，如图5-2-3所示是汽车车窗刮水器机构简图。当主动曲柄AB转动时，从动摇杆CD做往复摆动，从而实现刮水动作。如图5-2-4所示，人骑自行车也是曲柄摇杆机构的应用实例。踏板即为曲柄，小腿为连杆，大腿为摇杆，车架为机架。

图5-2-3　汽车车窗刮雨器机构

图5-2-4　人骑自行车

如图5-2-5所示雷达仰俯角装置中，主动杆做圆周转动，通过连杆带动从动杆摇杆工作端按运动曲线往复摆动；如图5-2-6所示的搅拌机机构也是曲柄摇杆机构的应用实例。

图5-2-5　雷达仰俯角装置

图5-2-6　搅拌机

曲柄摇杆机构的应用也有摇杆为主动件而曲柄为从动件的情况，如图5-2-7所示的缝纫机踏板机构，踏板为主动件（摇杆），当脚蹬踏板时，通过连杆使带轮（从动件曲柄）做整周转动。

图5-2-7　缝纫机踏板机构

2.双曲柄机构

在铰链四杆机构中，两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构，如图5-2-8所示。

以任意一曲柄为主动件时，均可将主动件的整周旋转转变为从动件的整周旋转。通常主动曲柄等速转动时，从动曲柄做变速转动。如图5-2-9所示的惯性筛机构，当主动曲柄1做等速转动时，从动曲柄3做变速转动，通过构件5使筛体做变速往复直线运动，筛面上的物料由于惯性作用而达到分筛的目的。

图5-2-8　双曲柄机构

图5-2-9　惯性筛机构

常见的双曲柄机构类型有不等长双曲柄机构、平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。(www.xing528.com)

（1）不等长双曲柄机构

两曲柄长度不相等的双曲柄机构称为不等长双曲柄机构。

（2）平行双曲柄机构

连杆与机架长度相等、两曲柄的长度相等、而且曲柄转向相同的双曲柄机构称为平行双曲柄机构，如图5-2-10（a）所示。这种机构的运动特点是两曲柄的角速度始终保持相等。

平行双曲柄机构在机器中的应用也很广泛，如图5-2-11所示的铲斗机构，由于两相对构件相互平行，呈平行四边形，因此，两曲柄1与3做同速同向转动，连杆2做平动。铲斗与连杆2固结，所以一起做平动，可使其中物料在运行时不致泼出。

图5-2-10　双曲柄机构

图5-2-11　　铲斗机构

常用天平、摄影升降台、机车车轮联动机构（如图5-2-12所示）等也是平行双曲柄机构的应用。

图5-2-12　蒸汽机火车曲柄机构

（3）反向平行双曲柄机构

平行双曲柄机构在曲柄和连杆水平共线时，会出现运动分析不确定的情况，使平行双曲柄机构变成反向平行双曲柄机构。

连杆与机架的长度相等、两曲柄长度相等但转向相反的双曲柄机构称为反向平行双曲柄机构，如图5-2-10（b）所示。如公共汽车车门启闭机构，如图5-2-13所示，两曲柄等长，反向转动；连杆与机架等长、不平行。当主动曲柄转动时，从动曲柄朝相反方向转动，从而保证两扇车门同时开启和关闭。

图5-2-13　汽车车门启闭机构

3.双摇杆机构

在铰链四杆机构中，两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构，如图5-2-14所示。

双摇杆机构主要是将一种摆动转换为另一种摆动。如图5-2-15所示为汽车前轮转向机构，汽车直行时两个连架摇杆等长，呈等腰梯形。主动摇杆摆动通过连杆驱使从动摇杆同步摆动，两摇杆拐角段始终保持同向共线，安装拐角段车轮同步转动。

图5-2-14　双摇杆机构

图5-2-15　汽车前轮转向机构

如图5-2-16所示的鹤式起重机也属于双摇杆机构，主动件连架杆1摆动时，连架杆3也随着摆动，并使连杆2上E点的轨迹近似水平直线，在该点所吊重物做水平移动，从而避免不必要的升降所引起的能耗。

图5-2-16　鹤式起重机