铰链四杆机构类型判断方法探究

李岐峰

【摘要】铰链四杆机构是机械基础的一个重要内容，铰链四杆机构在生产生活中应用非常广泛；能正确、迅速地判断出铰链四杆机构的类型是考查学生对于铰链四杆机构知识掌握和应用能力的重要要求。

【关键词】铰链四杆机构 步骤 基本类型

【中图分类号】TH112.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）51-0218-01

鉸链四杆机构是指构件间以四个转动副相连的平面四杆机构，铰链四杆机构是四杆机构的基本形式，也是其他多杆机构的基础。按照两个连架杆运动形式的不同，铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本类型。能够判断出铰链四杆机构的基本类型是考查学生对该知识掌握程度的一种重要手段。在多年的教学中，我发现这部分知识一直是同学们学习时的一个难点，很多同学在铰链四杆机构基本类型的判断时思路混乱、经常出错，我觉得这还是因为他们没有真正领会判断要点而造成的。为了帮助同学们能够准确、迅速地判断出铰链四杆机构基本类型，下面我们就来探讨一下判断铰链四杆机构基本类型的方法。

要想判断出铰链四杆机构的基本类型，首先要判断铰链四杆机构中是否存在着曲柄，不存在曲柄的肯定是双摇杆机构，有曲柄的再去判断是双曲柄机构还是曲柄摇杆机构。而判断是曲柄摇杆机构还是双曲柄机构还需要根据曲柄的位置来判断；因此曲柄的判断是一项非常重要的内容。

根据机械基础教材可以知道，判断一个铰链四杆机构是否存在着曲柄，要求该机构必须同时满足以下两个条件：（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；（2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。也就是说只有这两个条件同时都满足了，曲柄才会存在；都不满足或者只满足其中一个条件，曲柄是不会存在的。这样的表述没有什么问题，但是在做题时很多同学都是先判断第一个条件，如果符合了再看第二个条件；这样判断起来用的时间长而且容易混淆，因此我在教学时给同学们重新整理了判定步骤。步骤如下：

第一步，先看铰链四杆机构中的连杆是不是最短杆。如果连杆是最短杆那么判定该机构是双摇杆机构，如果不是那么进行第二步。

第二步，看最短杆与最长杆之和是否小于等于另外两杆之和。如果不是，那么判定该机构是双摇杆机构；如果是，那么曲柄肯定存在则进行第三步。

第三步，看机架是否是最短杆。如果机架是最短杆那么该机构就是双曲柄机构，如果不是那么该机构就是曲柄摇杆机构。

上面的三个步骤是层层递进的关系，在判断铰链四杆机构的基本类型时，有些类型在第一步或者第二步就可以判断出来，不需要再进行后面步骤的判断，这样节省了判断时间提高了做题效率。而且上面的步骤非常清晰，便于同学们理解。

为了更清晰地表明上面的判断方法，我们以下面的题目为例来进行铰链四杆机构基本类型的判断。

第（1）题：第一步，看连杆，连杆不是最短杆，进行第二步；第二步，110+40<90+70，判定曲柄存在，进行第三步；第三步，看机架，机架是最短杆，判定该机构是双曲柄机构。

第（2）题：第一步，看连杆，连杆不是最短杆，进行第二步；第二步，120+45<100+70，判定曲柄存在，进行第三步；第三步，看机架，机架不是最短杆，判定该机构是曲柄摇杆机构。

第（3）题：第一步，看连杆，连杆不是最短杆，进行第二步；第二步，100+60>62+70，判定曲柄不存在，则该机构是双摇杆机构。

第（4）题：第一步，看连杆，连杆是最短杆，判定该机构是双摇杆机构。

通过上面题目的判断我们会发现，按照重新整理的步骤来判断铰链四杆机构基本类型，步骤和思路非常清晰、条理；而且有些基本类型不需要把步骤全部进行完，在第一步或者第二步就已经能够判断出来，题目（3）和（4）就属于这种情况。通过上面的步骤，我们可以节省判断时间，这既提高了做题效率还保证了判断的准确性。通过教学应用发现，上面的步骤能让很多同学准确、快速地判断对铰链四杆机构基本类型。

由于铰链四杆机构在机械基础课程和生产中都占有着很重要的地位，所以我们非常有必要在教学时帮助同学们理解透这部分知识，为他们以后的应用打下良好的基础。

参考文献：

[1]李咏梅.铰链四杆机构类型判别的简易方法[J].新课程，2015-06