平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。主要优势在于从动件容易获得不同的运动规律（改变连杆尺寸即可），而缺点在于构件较多时累积误差大，运动精度和效率低，且不适合高速运转。常见的应用有折叠伞，缝纫机踏板，汽车换向机构，锁紧夹具（死点）等。

全部用回转副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如下图所示。机构的固定件4称为机架；与机架用回转副相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接联接的杆2称为连杆。能作整圈转动的连架杆，称为曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。

铰链四连杆机构

当铰链四连杆机构的各杆长度不变而取不同杆为机架时，就可以得到不同类型的连杆机构。如：取最短杆相邻的构件（杆2或杆4）为机架时，最短杆1为曲柄，而另一连架杆3是摇杆，为曲柄摇杆机构；取最短杆为机架，其连架杆2和4均是曲柄，为双曲柄机构；取最短杆的对边（杆3）为机架，则两连架杆2和4均是摇杆，为双摇杆机构。

四连杆机构类型

在实际机械中，平面连杆机构的型式是多种多样的，但其中绝大多数是在铰链四杆机构的基础上发展和演化而成。例如曲柄滑块机构就是由曲柄摇杆机构演化而成，如下图所示。

曲柄滑块机构的演化

同样，在曲柄滑块的基础上也能演化出其他机构，例如选取不同构件为机架演化而成的导杆机构，如下图所示。

导杆机构的演化

铰链四连杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长度和机架的选择。必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，且最短杆为连架杆或者机架。在机构运动的过程中，传动角是不断变化的，连杆机构要想获得较好的传动力性能，就要设计较小的压力角（驱动力与运动方向的夹角），则可以获得较大的传动角（驱动力与径向方向的夹角），二者之和为90°，设计时一般要求最小传动角γmin40°。

最小传动角计算分析

当曲柄和连杆两次共线时传动角γ刚好为零，或者驱动力对从动件的有效回转力矩为零，这个极限位置是机构的死点位置，发生死点的条件是机构中摇杆运动构件主动，曲柄从动。机构的死点位置会使机构从动件的运动出现不确定，可以对从动件加外力或利用错开排列构件自身的惯性作用使机构通过死点位置，同时也可以利用死点位置应用到飞机起落架，钻夹具等。

机构的死点位置

如上图所示，如果两次极限共线的死点位置不在同一条线上，就会形成一个锐角，这个锐角θ称为极位夹角。当θ不等于零时，从动件的回程的速度一般比工作行程速度要快，这个特性称为连杆机构的急回特性。为了能够量化描述急回特性，我们引入了行程速比系数K，它是指从动件空回行程平均速度与从动件工作行程平均速度的比值。K=V2/V1=(°+θ)/(°-θ)，由此可知当θ=0时，K=1，机构不具急回特性；当θ值越大，K值也越大，机构急回特性越明显。设计时一般我们按照需要的急回特性，根据K值设计出合适的极位夹角θ，即θ=°(K-1)/(K+1)。

急回特性计算分析

平面连杆机构的运动设计一般可总结为三类基本需求：1)实现构件给定位置（亦称刚体导引），即要求连杆机构能引导某构件按规定顺序精确或近似地经过给定的若干位置。2)实现已知运动规律（亦称函数生成），即要求主、从动件满足已知的若干组对应位置关系，包括满足一定的急回特性要求，或者在主动件运动规律一定时，从动件能精确或近似地按给定规律运动。3)实现已知运动轨迹（亦称轨迹生成），即要求连杆机构中作平面运动的构件上某一点精确或近似地沿着给定的轨迹运动。

在进行平面连杆机构运动设计时，往往是以上述运动要求为主要设计目标，同时还要兼顾一些运动特性和传力特性等方面的要求，如整转副要求、压力角或传动角要求、机构占据空间位置要求等。另外，设计结果还应满足运动连续性要求，即当主动件连续运动时，从动件也能连续地占据预定的各个位置，而不能出现错位或错序等现象。平面连杆机构运动设计的方法主要是几何法（图解法）和解析法，和模型实验法。几何法是利用机构运动过程中各运动副位置之间的几何关系，通过作图获得有关运动尺寸，所以几何法直观形象，几何关系清晰，对于一些简单设计问题的处理是有效而快捷的，但由于作图误差的存在，所以设计精度较低。

几何法设计案例

解析法是将运动设计问题用数学方程加以描述，通过方程的求解获得有关运动尺寸，故其直观性差，但设计精度高。随着数值计算方法的发展和计算机的普及应用，解析法已成为各类平面连杆机构运动设计的一种有效方法。

解析法设计步骤