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1 四杆机构设计
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2 平面力系的简化
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3 平面力系的平衡问题
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4 拓展训练
四杆机构的设计
四杆机构的设计
四杆机构设计的任务，主要是根据给定条件选择四杆机构的形式，并确定机构的尺寸参数。
四杆机构的设计方法有解析法、图解法和实验法三种。解析法精确度较高，虽计算繁复，但随着计算机的普及和应用，计算机辅助设计四杆机构已成为必然趋势。实验法烦琐、费时且不精确。本节只要介绍比较直观、简明，易于操作的图解法。在计算机辅助设计中，由各参数的函数式，用Matlab软件计算出机构的轨迹点的坐标，拟合出机构的轨迹，从而画出相应的四杆机构.
1. 按给定的行程速比系数设计四杆机构
给定的行程速比系数K，就是给定了四杆机构急回运动的条件，从而确定了极位夹角；根据其它一些限制条件及极位夹角，可用作图法方便地作出该四杆机构。
设已知摇杆长度LCD、摆角Ψ和行程速比系数K。试设计该曲柄摇杆机构。
设计分析：如图2-65a所示，显然在已知摇杆长度LCD、摆角Ψ的情况下，只要能确定A铰链的位置，则在量得LAC1和LAC2后，可求得曲柄长度LAB和连杆长度LBC
LAD可直接量得。如图2-65b所示由于A点是极位夹角的顶点，即∠C1AC2=θ，如过AC1C2三点作辅助圆，由几何知识可知，在该圆上任取一点A为顶点，其圆周角也是θ，且过辅助圆心O的圆心角∠C1OC2= 2θ。显然，当求得极位夹角θ后，用作图法容易作出辅助圆并得到圆心O，则问题迎刃而解。
图2-65 按行程速比系数K设计
a）设计分析图 b）作图法
设计步骤：
1）计算：按式（2-2）求得θ
2）作摇杆的两极限位置：任选摇杆回转中心D的位置，按一定的比例尺μl，根据已知的LCD及摆角Ψ作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D（图2-65b）。
3）作辅助圆：联接C1、C2，并作与C1C2成90°-θ的两直线，设交于O点，则∠C1OC2 = 2θ。以O点为圆心，以OC1（或OC2）为半径作辅助圆。
4）在上任取一点A为铰链中心，并连接AC1和AC2，量得LAC1和LAC2的长度，据此可求出曲柄和连杆的长度
5）求其它杆的长度：机架LAD可直接量得，乘比例尺μl既为实际尺寸。
注意，由于A点是在辅助圆上任选的一点，所以实际可有无穷解。若能给定其它条件，如曲柄长度LAB、机架长LAD或最小传动角γmin等，则可有唯一的解。实际设计时，多数均有相应的辅助条件。
与上述方法相似，可在已知滑块行程s、偏距e和行程速比系数K的情况下，设计偏置曲柄滑块机构，或在已知机架长度和行程速比系数K的情况下，设计摆动导杆机构，具体设计步骤读者可自行导出。
2. 按给定的连杆位置设计四杆机构
设已知：连杆BC的长度lBC及其两个位置B1C1、B2C2。
设计分析：图2-66可知，如能确定固定铰链A、D的中心位置，便可确定各构件的长度。由于连杆上B、C两点的轨迹分别在以A、D为圆心的圆周上，所以A、D两点必然分别位于B1B2、C1C2和中垂线b12和c12上。据此，可得设计方法和步骤如下：
设计步骤：
1）选比例尺μl，根据已知条件画出连杆的两个位置B1C1、B2C2。
2）分别连接B1、B2和C1、C2点，并作它们的中垂线b12和c12。
3）在b12上任取一点A，在c12上任取一点D，连接AB1C1D，则AB1C1D即为所求的四杆机构。各杆长度分别为：LAB =μlLAB1，LCD=μl LCD1，LAD=μl LAD。
注意，在已知构件两个位置的情况下，由于A、D两点在是任取的，故有无数解。若给出其它辅助条件，如机架长度及其位置等，就可得出唯一解。此外，如给定连杆长度及其三个位置，则答案就是唯一的，读者可自行推出。
