机械设计中必须掌握的铰链四杆机构

铰链四杆机构是由转动副连接四个构件而形成的机构。根据两连接杆中曲柄（或摇杆）的数目，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

01 曲柄摇杆机构

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具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常，曲柄为主动件且等速转动，而摇杆为从动件作变速往返摆动，连杆作平面复合运动。曲柄摇杆机构中也有用摇杆作为主动构件，摇杆的往复摆动转换成曲柄的转动。

两个连架杆中，一为曲柄，一为摇杆。通常曲柄主动，摇杆从动，但也有摇杆主动的情况。应用例：牛头刨床进给机构、雷达调整机构、缝纫机脚踏机构、复摆式腭式破碎机、钢材输送机等。

▲雷达天线俯仰角调整机构

当曲柄匀速转动时，摇杆作变速摆动，而且往复摆动的平均速度是不同的。若将平均速度小的行程作为工作行程（正行程），将平均速度大的行程作为非工作行程（反行程），那么，我们把曲柄摇杆机构这种正、反行程平均速度不等的特性称为急回特性。急回特性很有用，牛头刨床、往复式运输机等机械就常常利用急回特性来缩短非生产时间，提高生产率。

▲缝纫机脚踏机构

02 双曲柄机构

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在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，此四连杆机构称为双曲柄机构。

不等长双曲柄机构：曲柄长度不等的双曲柄机构。无死点位置，有急回特性。应用实例：惯性筛；

平行双曲柄机构：连杆与机架的长度相等且两曲柄长度相等、曲柄转向相同的双曲柄机构。有2个死点位置，无急回特性。应用实例：天平；

反向双曲柄机构：连杆与机架的长度相等且两曲柄长度相等、曲柄转向相反的双曲柄机构。无死点位置，无急回特性。双曲柄的回转方向相反，角速度不等。应用实例：汽车门启闭系统；

03 双摇杆机构

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铰链四杆机构中两两连架杆均为摇杆，称为双摇杆机构。机构中两摇杆可以分别为主动件。当连杆与摇杆共线时，为机构的两个极限位置。双摇杆机构连杆上的转动副都是周转副，故连杆能相对于两连架杆作整周回转。

最长杆长度+最短杆长度 ≤ 其他两杆长度之和，此条件称为杆长条件；组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 在满足杆长条件的四杆机构中，如果以最短杆为连杆（即图中的AB杆，CD杆为机架），则该机构为双摇杆机构。

双摇杆机构的应用实例：电风扇摇头机构，起重机机构；

▲港口起重吊车双摇杆机构

04 铰链四杆机构的演化

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曲柄滑块机构：用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构。

导杆机构：在导杆机构中，如果导杆能作整周转动，则称为回转导杆机构。如果导杆仅能在某一角度范围内往复摆动，则称为摆动导杆机构。

摇块机构：

曲柄移动导杆机构是具有一个曲柄和一个移动导杆的导杆机构。当输入曲柄等速旋转时，输出导杆的位移呈简谐运动规律。

最后，大家知道飞机起落架是哪种机构吗？

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