它是将预制构件与旋转副或连接副连接起来的平面机构。 最简单的是由四个预制构件组成，简称平面四杆机构。 它被广泛使用并构成了多杆机构的基础。 主要优点是从动件可以很容易地得到不同的运动规律（改变曲轴规格即可），缺点是预制件多时，累积偏差大，运动精度和效率低，不适合高速运行。 常见的应用包括折叠伞、缝纫机踏板、车辆换向机构、锁定夹具（死点）等。

完全由旋转副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如右图所示。 机构的固定部分4称为框架； 与框架的转动副相连的杆1和杆3称为连杆。 不与机架直接连接的连杆2称为曲轴。 可以旋转整圈的连杆称为曲柄。 只能摆动一定角度的连杆称为手柄。

铰链四曲柄机构

当铰链四曲柄机构各杆的宽度一定时，用不同的杆作为框架，可得到不同类型的曲柄机构。 例如：当以与最短杆相邻的预制构件（杆2或杆4）为框架时，最短杆1为曲柄，另一连杆3为手柄，为曲柄手柄机构； 以最短的杆为框架，其连杆2、4均为曲柄，为双曲柄机构。 以最短杆的另一侧（杆3）为框架，则两连杆2、4为把手，即为双把手机构。

四曲轴机构式

在实际机械中，铰链的种类繁多，但大多是在铰链四连杆机构的基础上发展演变而来的。 如曲柄滑块机构是由曲柄机构演变而来，如右图所示。

滑块曲柄机构的演变

类似地，还可以在曲柄滑块的基础上演化出其他机构，例如由不同预制件如齿条演化而来的导杆机构，如右图所示。

导杆机构的演变

铰链四曲柄机构中曲柄的存在与否取决于机构杆的相对厚度和框架的选择。 必要条件是最短杆和最长杆的粗细之和大于或等于其他两杆的宽度之和，最短杆为连杆或车架。 机构运动过程中，传动角不断变化。 曲轴机构要想获得更好的传力性能，就需要设计较小的压力角（驱动力与运动方向的倾角），可以获得较大的压力角。 传动角（驱动力与径向的倾角），两者之和为90°，设计时通常要求最小传动角γmin>40°。

最小传输角估计分析

当曲柄与曲轴两次共线时，传动角γ正好为零，即驱动力作用在从动件上的有效转矩为零。 这个极限位置就是机构的死点位置。 死点发生在机构中的手柄 运动学预制构件被激活，曲柄被驱动时。 机构的死点位置会使机构从动件的运动不确定，机构可以通过对从动件施加外力或借助交错预制构件的惯性通过死点位置。 同时死点定位也可以应用于客机起落架、钻孔夹具等。

死点位置

如上图所示，如果两个极限共线的死点位置不在同一条直线上，就会产生一个锐角，这个锐角θ称为极倾角。 当θ不为零时，从动件的回程速度通常快于工作行程的速度，称为曲轴机构的回弹特性。 为了定量描述快速回程的特性，我们引入K连杆机构式斗轮堆取料机的缺点，它是指从动件空回程平均速度与从动件工作行程平均速度的比值。 =(180°+θ)/(180°-θ)，可见当θ=0，K=1时，机构不具备快速回位的特性； 当θ值较大时铁板，K值也较大，该机制具有更显着的快速返回特性。 在设计时，我们通常根据K值，根据需要的快速返回特性，设计一个合适的极倾角θ，即θ=180°(K-1)/(K+1)。

快速回报特性的估计与分析

运动学设计一般可归纳为三类基本要求： 1）要实现预制件的给定位置（也称为质心导向），即需要曲轴机构将某个预制件导向到以规定的顺序精确或近似地通过几个给定的位置。 2）实现已知运动规律（也称为函数生成），即要求主从动部分满足几组已知的对应位置关系，包括对快速返回特性的某些要求，或者当运动规律主动部分的运动部分是固定的，从动部分可以按给定的规律精确或近似地运动。 3）实现已知轨迹（又称轨迹生成），即要求在曲柄机构中平面运动的预制构件上的某一点精确或近似地沿给定的轨迹运动。

在进行运动设计时，往往将上述运动要求作为主要设计目标，同时还需要一些运动特性和传力特性，如整个旋转副的要求连杆机构式斗轮堆取料机的缺点，压力角或传动角度要求，以及机构所占的空间。 位置要求等。此外，设计结果还应满足运动连续性的要求，即当主动部分连续运动时，从动部分也能连续占据预定位置，不会错位或顺序错误。 运动设计的方法主要有几何法（图形法）、解析法和模型试验法。 几何法是根据机构运动过程中各运动副位置之间的几何关系，通过画图得到相关的运动规范。 因此，几何方法直观，几何关系清晰。 它对处理一些简单的设计问题有效、快速，但由于存在图纸偏差钢板，所以设计精度较低。

几何设计案例

解析法是用物理多项式来描述运动设计问题，通过多项式的求解得到相关的运动规范组焊，因此其直观性差，但设计精度高。 随着数值估算方法的发展和计算机的普及应用，解析法已成为各种运动设计的有效方法。

分析设计步骤

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