平面连杆机构的主要特点之一，是它能够实现多种运动规律和轨迹，它主要与机构的结构类型及机构的尺寸相关。机构从动件的位移、速度、加速度常常因工作的不同要求而需要具有一些特殊的性质。例如，一般高速工作机构设计都要考虑机构的速度平稳性，以及加速度变化可能造成的冲击、振动等。考察从动件在整个工作周期内是否满足预期运动要求，能正确选用平面四杆机构的类型，分析、掌握机构和各构件的运动特性与规律，这是平面连杆机构设计十分重要的内容。

平面连杆机构是用以按预期要求实现运动和力的传递和变换，因此，其传动特性就是根据其运动特性和传力特性。

在实际应用中，平面连杆机构的运动特性和规律一般可以从以下四个方面来描述：

1、运动形式和范围的变换。

2、主、从动件的运动规律转换。主从动件之间的运动常用其函数关系来描述，故又称为函数发生器。

3、构件位置变化与实现。常称为刚体导引机构。

4、构件上某点的运动轨迹曲线形状与特性。常称为轨迹发生器。

常用的基本四杆机构，主动件是曲柄，从动件均是作往复运动，可实现主、从动件的运动形式、范围和运动规律的变换。因此，这类机构应用和设计中的重要性能指标，主要包括从动件的行程大小，以及往复两个行程的运动状态。

一、从动件的极限位置与行程

如图2.3.1-1所示的曲柄摇杆机构，其曲柄一般以角速度作连续整周转动，而摇杆则在和的范围内作往复摆动。将从动摇杆的铰链点C处于离曲柄中心最远和最近的两个CD的对应位置和，称为摇杆的两个极限位置。和之间的夹角称为从动件的行程。为便于研究和应用，还分别将行程分为正、反行程，或称工作行程和空回行程。

由以上的定义，在已知机构尺寸之后，可以很方便地求出从动件的极限位置和行程。C点离曲柄中心A最远和最近位置，分别出现在曲柄和连杆两次共线位置：

重叠共线时，

拉直共线时，

则行程角：

当机构处在极位时对应曲柄两位置之间所夹锐角，称为极位夹角。用表示。

同理，如图2.3.1-2，可以求得曲柄滑块机构的极限位置和行程s。

动画2.3.1所示为曲柄导杆机构，导杆所能达到的极限位置，显然为摆杆铰链点作曲柄轨迹的外切线位置。则其导杆的行程：

二、机构的急回特性

从动件作往复运动的四杆机构，一般只用一个行程完成工作，称为工作行程，另一个行程不承受工作载荷，称为空回行程。区分两个行程的方法是：

使用曲柄作为主动件，原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构。从动件正行程和反行程的平均速度不相等。通常以占用时间较长，速度较慢的行程为工作行程，以使工作过程较为平稳。以另一个行程为空回行程（又称急回行程），缩短工作时间，提高工作效率。

因此，机构有无急回特性和急回的程度，就成为选用和设计机构的重要特性指标。

为了分析机构的急回特性，可使用图2.3.1-1所示的曲柄摇杆机构，用摇杆由到及由到所占用的时间和来比较。

设工作行程所用时间为，空回行程时间为，则：，表示急回程度的指标。这里，k为行程速比系数。

由于曲柄作等角速转动，则：

为对应于从动件工作行程和空回行程的曲柄转角和的差值的一半，即从动件两个极限位置时两个曲柄位置延长线之间所夹锐角，因此称为极位夹角。它在机构极限位置分析图上可容易得出且很直观。故常将它作为表明急回特性的一个几何参数，用于机构的设计。

行程速比系数k，从总体上表征了该机构的运动特性：

k＝1，表明其正反行程平均速度相同，无急回特性（如对心曲柄滑块机构）；

k＞1，表明有急回特性，工作行程用时较多，速度较慢，加速度值小。这有利于工作的平稳性。而空回行程时间短，有利于提高工作效率。

但并不是k越大越好。k越大，急回现象越明显，工作行程速度较之空回行程速度就越低，变化越平缓，加速度值越小，工作平稳性越好。但k值过大，会使空回行程加速度大且变化剧烈，造成系统的冲击和振动，特别是变向时更加剧烈。因此，在选用时要根据工作的要求全面考虑，并经过全面的运动分析，进行比较优选。

已知机构尺寸后，k值可以通过图解或解析法确定。曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构可以设计出极位夹角=0（即k=1的机构）。而对于曲柄导杆机构，极位夹角恒等于导杆的导程角，即。如图2.3.1-3所示。

由于曲柄导杆机构的行程速比系数k恒大于1，而且其急回程度，也大于有急回特性的曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构。所以曲柄导杆机构常用于要求工作行程能具有近似符合等速运动规律的场合，如牛头刨床，插床等。各种机构的k值都存在一定的变化范围，如表2.3.1列出了曲柄滑块机构的k值随机构尺寸变化的情况和范围。

为了便于设计，设计时往往将行程速比系数k值转化为极位夹角：

表2.3.1 曲柄滑块机构的急回特性系数表（曲柄长度为1）

根据上述极位夹角的定义，也可以求出输入为曲柄，输出为往复运动的多杆机构的行程速比系数。一般来说，其行程速比系数k实际上就是前置四杆机构的k。有时也需要根据基本定义才能求出。