摘要：在平面四杆机构设计里，“让连杆实现指定位置” 是常见需求，比如送料机构要让连杆带着工件精准停在 3 个工位，这时候用图解法就能直观搞定！今天就手把手教你，如何按连杆的 3 个给定位置，用图解法设计平面四杆机构，小白也能看懂～
在平面四杆机构设计里，“让连杆实现指定位置” 是常见需求，比如送料机构要让连杆带着工件精准停在 3 个工位，这时候用图解法就能直观搞定！今天就手把手教你，如何按连杆的 3 个给定位置，用图解法设计平面四杆机构，小白也能看懂～
首先要明确一个关键逻辑：平面四杆机构中，连杆的两个端点（咱们叫它 B 点和 C 点），分别与曲柄（或连架杆）、摇杆（或另一连架杆）通过铰链连接，而曲柄 / 摇杆的另一端，是固定在机架上的铰链（A 点和 D 点）。
既然 A 点是固定铰链，那它到连杆上 B 点的距离，无论连杆怎么动都不变（因为 AB 是曲柄 / 连架杆，长度固定）。所以，当 B 点在 3 个给定位置（B₁、B₂、B₃）时，A 点一定在 “B₁B₂的垂直平分线” 和 “B₂B₃的垂直平分线” 的交点上 —— 毕竟垂直平分线上的点到线段两端距离相等，这就是图解法的核心几何原理！
同理，固定铰链 D 点，是连杆上 C 点 3 个给定位置（C₁、C₂、C₃）中，“C₁C₂垂直平分线” 和 “C₂C₃垂直平分线” 的交点，原理和 A 点完全一致。
咱们结合具体案例来走流程，假设现在要设计一个平面四杆机构，要求连杆 BC 实现 3 个给定位置：B₁C₁、B₂C₂、B₃C₃，具体步骤如下：
拿出绘图板、圆规、直尺、三角板，先在图纸上按比例画出连杆的 3 个给定位置 —— 注意要标注清楚 B₁、B₂、B₃（B 点的 3 个位置）和 C₁、C₂、C₃（C 点的 3 个位置），比例建议选 1:1 或 1:2，方便后续测量尺寸。
用直尺连接 B₁和 B₂，再用圆规以 B₁为圆心、大于 B₁B₂一半的长度为半径画弧，再以 B₂为圆心、同样半径画弧，两条弧交于两点，用直尺连接这两点，就是 B₁B₂的垂直平分线 b₁₂；同样方法，连接 B₂和 B₃，画 B₂B₃的垂直平分线 b₂₃；两条垂直平分线 b₁₂和 b₂₃的交点，就是咱们要找的固定铰链 A 点！此时测量 AB₁（或 AB₂、AB₃）的长度，就是曲柄 / 连架杆 AB 的尺寸。这一步很关键！测量 A 到 B₁、B₂、B₃的距离，必须确保三者相等（允许轻微绘图误差），如果不相等，说明垂直平分线画错了 —— 可能是圆规半径没选对，或直尺画线时偏移，这时候要重新画，直到 A 点到三个 B 点距离一致。
重复第二步的操作：连接 C₁和 C₂，画 C₁C₂的垂直平分线 c₁₂；连接 C₂和 C₃，画 C₂C₃的垂直平分线 c₂₃；两条垂直平分线 c₁₂和 c₂₃的交点，就是固定铰链 D 点；同样验证：测量 D 到 C₁、C₂、C₃的距离，确保三者相等，D 点才算找对。用直尺测量 A 点到 D 点的距离，这个长度就是机架 AD 的尺寸 —— 机架是固定不动的，这个尺寸直接决定了机构的安装空间，后续要结合实际设备的布局核对是否合适。
用圆规模拟运动：以 A 为圆心，AB 为半径转动，带动 B 点从 B₁到 B₂再到 B₃，同时观察 C 点是否能精准落在 C₁、C₂、C₃的位置上。如果 C 点偏离，可能是垂直平分线绘制有误差，或 3 个给定位置本身存在不合理（比如超出机构运动范围），需要调整后重新设计。
比例必须统一：整个绘图过程中，连杆的 3 个位置、垂直平分线、构件尺寸，都要按同一个比例画，比如一开始选 1:2，就不能中途改成 1:1，否则最后尺寸会全错；垂直平分线要画准：圆规的半径一定要大于线段长度的一半，这样才能确保两条弧有两个交点，画出的垂直平分线才准确；如果半径太小，弧不相交，就没法找交点；A、D 点位置要合理：A 点和 D 点不能离连杆的 3 个位置太远或太近 —— 太远会导致构件过长，浪费空间；太近可能让机构运动时出现死点（比如曲柄转不动），后续可以结合 “曲柄存在条件”（最短杆 + 最长杆≤其他两杆之和）再核对。小型送料机构：让连杆带着料斗停在 “取料 - 送料 - 卸料” 3 个位置；闸门启闭机构：连杆连接闸门，需要精准停在 “全开 - 半开 - 全关” 3 个位置；简单夹具：通过连杆运动，让夹爪实现 “松开 - 夹紧 - 定位” 3 个动作。如果后续需要更高精度（比如机床中的四杆机构），可以在图解法的基础上，用解析法（建立数学方程）修正尺寸，但对大多数常规机械设计来说，图解法已经足够用了。
看完这篇，是不是觉得图解法设计平面四杆机构没那么难？其实核心就是 “找垂直平分线的交点”，只要耐心画准线条，一步一步来，就能轻松搞定连杆的 3 个位置要求。下次遇到类似设计需求，不妨试试这个方法，比死记公式简单多啦～
有心的朋友，您能尝试用CAD软件绘制吗？
来源：圣江教育