铰链四杆机构的基本形式与应用

如图3-2所示铰链四杆机构中，杆4是机架，与机架相对的杆2称为连杆，与机架相连的杆1和杆3称为连架杆，在铰链四杆机构中能做整周回转运动的连架杆称为曲柄，不能做整周回转运动的连架杆称为摇杆。

根据两连架杆运动形式的不同，铰链四杆机构有三种基本形式。

1.曲柄摇杆机构

曲柄摇杆机构——两连架杆中一个是曲柄、一个是摇杆的铰链四杆机构，运动原理如图3-3所示，当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动。

曲柄摇杆机构一般以曲柄为原动件做等速转动、摇杆为从动件做往复摆动。如图3-1（a）所示雷达天线俯仰角调整机构及如图3-4所示的搅拌机构。在曲柄摇杆机构中也有以摇杆为原动件而曲柄作从动件的情况，如图3-5所示的脚踏砂轮机构和如图3-6所示的缝纫机踏板机构等。

图3-2　铰链四杆机构

图3-3　曲柄摇杆机构

图3-4　搅拌机构

图3-5　脚踏砂轮机构

图3-6　缝纫机踏板机构

2.双曲柄机构

两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。当原动曲柄连续转动时，从动曲柄也做连续转动，图3-7所示为不等双曲柄机构运动原理图。

不等双曲柄机构一般原动曲柄做等速转动，从动曲柄做变速转动。

如图3-8所示惯性筛机构正是利用从动曲柄做变速运动而带动筛子做变速运动，使颗粒物料因惯性作用而达到分筛的目的。

图3-9所示为插床的主运动机构运动简图，主动曲柄AB做等速回转时，连杆BC带动从动曲柄构件CDE做周期性变速回转，再通过构件EF使滑块带动插刀做上下往复运动，实现慢速工作行程（下插）和快速退刀行程的工作要求。

图3-7　不等双曲柄机构

图3-8　惯性筛机构

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图3-9　插床的主运动机构

当连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等时，若曲柄转向相同，则称为平行四边形机构，如图3-10（a）所示；若曲柄转向不同，则称为反向平行双曲柄机构，简称反向双曲柄机构，如图3-10（b）所示。

图3-10　等长双曲柄机构

（a）平行四边形机构；（b）反向平行双曲柄机构

平行四边形机构的运动特点是：两曲柄的回转方向相同，角速度相等。反向平行双曲柄机构的运动特点是：两曲柄的回转方向相反，角速度不等。

平行四边形机构在运动过程中，主动曲柄AB如图3-11每回转一周，两曲柄与连杆BC出现两次共线，此时会产生从动曲柄CD运动的不确定现象。为消除这种运动不确定现象，可采取三种措施：

①依靠构件本身的质量或附加一转动惯量较大的飞轮，依靠其惯性作用来导向；

②添加辅助构件；

③采用多组机构错列等形式，如图3-12所示的机车车辆机构。

图3-11　平行四边形机构的运动不确定性

图3-12　机车车辆机构

图3-13所示为车门启闭机构，采用的是反向平行双曲柄机构。当主动曲柄AB转动时，通过连杆BC使从动曲柄CD反向转动，从而保证了两扇车门的同时开启和关闭至各自的预定位置。

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，运动原理如图3-14所示。双摇杆机构常用于操纵机构、仪表机构等。如图3-15（a）所示的港口起重机变幅机构、图3-15（b）所示的汽车前轮转向机构、图3-15（c）所示的飞机起落架收放机构及图3-15（d）所示自动翻斗车等，这些都是双摇杆机构的应用实例。

图3-13　车门启闭机构

图3-14　双摇杆机构运动原理

图3-15　双摇杆机构应用实例

1—主动摇杆；2—机架；3—连杆；4—从动摇杆；5—着陆轮
（a）鹤式起重机；（b）汽车前轮转向机构；（c）飞机起落架收放机构；（d）自动翻斗车