如果平面四杆机构中的运动副都是转动副时，此类机构称为铰链四杆机构。如图5-13所示，在铰链四杆机构中，4个杆件经过4个铰链（即转动副）连接形成铰链四杆机构，其中固定不动的构件4称为机架；在与机架相连的两个连架杆中，能相对机架做360°旋转的连架杆1（或连架杆3）称为曲柄；相对机架做小于360°往复摆动的连架杆3（或连架杆1）称为摇杆；连接两个连架杆的构件2称为连杆。两连架杆之一均可做原动件。

图5-13　铰链四杆机构

（a）机构结构图　（b）机构运动简图
1-曲柄；2-连杆；3-摇杆；4-机架

1.铰链四杆机构的类型

在铰链四杆机构中，根据两连架杆的运动形式进行分类，可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构3种基本形式，如图5-14所示。

图5-14　铰链四杆机构的三种基本形式

（a）曲柄摇杆机构　（b）双曲柄机构　（c）双摇杆机构

（1）曲柄摇杆机构。如果铰链四杆机构中的两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。如图5-14（a）所示，当曲柄作连续等速转动时，摇杆将在一定角度内作变速的往复摇动。如果曲柄为原动件时，曲柄摇杆机构可将曲柄的连续圆周转动转换为摇杆的往复摆动，如图5-15所示；如果摇杆为原动件时，曲柄摇杆机构的功能是：将摇杆的往复摆动转换为曲柄的连续圆周转动，如图5-16所示。在实际应用中，曲柄多数是原动件，摇杆为从动件。

图5-15　颚式破碎机机构

图5-16　缝纫机踏板机构

（2）双曲柄机构。如果铰链四杆机构中的两连架杆都是能做整周转动的曲柄，则该机构称为双曲柄机构。如图5-14（b）所示，当其中一个曲柄做连续等速整周转动时，另一个从动曲柄通常做整周变速转动。双曲柄机构在机械设备上的应用也很广泛，例如，图5-17所示的惯性筛就是利用双曲柄机构工作的。

图5-17　惯性筛中的双曲柄机构

如果两曲柄的长度不相等，则从动曲柄只能做变速转动；如果两曲柄的长度相等且平行，则称该双曲柄机构为平行双曲柄机构，其从动曲柄也做匀速转动。如图5-18（a）所示的平行双曲柄机构，杆BC在该机构的运动中做平移，当双曲柄的转向相同时，双曲柄的角速度相等，该机构又称为同向双曲柄机构；当双曲柄的转向相反时，双曲柄的角速度不相等，该机构称为反向双曲柄机构，如图5-18（b）所示。

图5-18　双曲柄机构运动简图

（a）同向双曲柄机构　（b）反向双曲柄机构
1、3-曲柄；2-连杆；4-机架

同向双曲柄机构（平行双曲柄机构）可用于汽车车窗刮雨器中，如图5-19所示；反向双曲柄机构可用于公共汽车双开门的开启和关闭机构中，如图5-20所示。

图5-19　汽车车窗刮雨器机构运动简图

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图5-20　公共汽车双开门机构运动简图

（3）双摇杆机构。如果铰链四杆机构中的两连架杆都是摇杆，则该机构称为双摇杆机构。如图5-14（b）所示，双摇杆机构中不存在曲柄。双摇杆机构在机械设备上的应用也很广泛，图5-21所示的电风扇摇头机构就是利用双摇杆机构工作的，图中杆AB、杆CD只能绕点A和点D摇动，杆AB与电动机轴连成一体，电动机轴随摇杆AB做一定角度的摇动。图5-22所示的鹤式起重机也是应用双摇杆机构的实例，当摇杆AB摆动时，另一摇杆CD也随之摆动，可使悬挂在点E的重物能沿接近水平的方向移动。

图5-21　电风扇摇头机构运动简图

图5-22　鹤式起重机机构运动简图

2.铰链四杆机构的类型判定

在铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构中各构件长度之间的关系。分析表明，连架杆成为曲柄必须满足下列两个条件：

（1）最长杆与最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和（简称杆长和条件）。

（2）连架杆与机架两者之一为最短杆（简称最短杆条件）。

如果满足杆长和条件，铰链四杆机构的基本形式取决于最短杆；如果以最短杆作为连架杆，以最短杆的相邻杆为机架，则该机构一定是曲柄摇杆机构，而且最短杆为曲柄，如图5-23所示；如果以最短杆作为机架，则相邻两杆均为曲柄，该机构一定是双曲柄机构，如图5-24所示；如果以最短杆作连杆，最短杆的对面杆作为机架，则该机构为双摇杆机构，如图5-25所示。

图5-23　曲柄摇杆机构

如果铰链四杆机构中最短构件的长度与最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，则无论取哪个构件作为机架，该机构均无曲柄存在，机构只能是双摇杆机构。

图5-24　双曲柄机构

图5-25　双摇杆机构

【例5-2】　如图5-26所示，已知构件的尺寸，如果分别以构件AB、BC、CD、DA为机架，分析该机构应属于铰链四杆机构中的哪类基本形式？

解：构件AB为最短杆，构件BC为最长杆，因为lAB+lBC=800mm+1 300mm=2 100mm＜lCD+lAD=1 000mm+1 200mm=2 200mm，满足杆长和条件。

（1）如果以构件AB为机架，因最短杆AB为机架，两连架杆均为曲柄，所以得到双曲柄机构。

（2）如果以构件BC或构件AD为机架，因最短杆AB为连架杆，且为曲柄，所以得到曲柄摇杆机构。

（3）如果以构件CD为机架，因最短杆AB为连杆，不能满足最短杆条件，机构无曲柄，所以得到双摇杆机构。

图5-26　铰链四杆机构类型的判定