1.1.2 機(jī)構(gòu)的組成
1.運(yùn)動(dòng)副
在平面內(nèi)可以自由活動(dòng)的構(gòu)件稱為活動(dòng)構(gòu)件。如圖1-2所示，活動(dòng)構(gòu)件在平面坐標(biāo)系中可以繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以隨A點(diǎn)沿x軸或y軸移動(dòng)，因此，活動(dòng)構(gòu)件在平面內(nèi)具有三個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。而具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為自由度，即一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在平面內(nèi)具有三個(gè)自由度。
圖1-2 平面活動(dòng)構(gòu)件的自由度
構(gòu)件與構(gòu)件之間通過一定的方式連接和相互運(yùn)動(dòng)形成機(jī)構(gòu)，我們把兩個(gè)構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。而運(yùn)動(dòng)副限制了兩個(gè)構(gòu)件間的某些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性，這種限制就稱為約束。運(yùn)動(dòng)副每引入一個(gè)約束，構(gòu)件就失去一個(gè)自由度。
兩個(gè)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副的接觸形式有點(diǎn)、線、面三種，根據(jù)其接觸形式的不同，通常把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩類。
（1）低副 兩個(gè)構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。按照運(yùn)動(dòng)方式不同，又把平面機(jī)構(gòu)中的低副分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。
1）轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩個(gè)構(gòu)件之間只做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副或回轉(zhuǎn)副，如圖1-3所示，構(gòu)件1與構(gòu)件2只能做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)副符號(hào)的表示方法如圖1-4所示。圓圈表示轉(zhuǎn)動(dòng)副，其圓心代表相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直于紙面。如果其中一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，則在其構(gòu)件簡圖上畫上剖面線。
圖1-3 轉(zhuǎn)動(dòng)副
圖1-4 轉(zhuǎn)動(dòng)副符號(hào)
1-1轉(zhuǎn)動(dòng)副
2）移動(dòng)副。兩構(gòu)件之間只做相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副，如圖1-5所示，構(gòu)件1與構(gòu)件2只能做相對(duì)移動(dòng)。移動(dòng)副符號(hào)的表示方法如圖1-6所示，其中，圖1-6a所示移動(dòng)副是由兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件組成；圖1-6b所示移動(dòng)副是由1個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和1個(gè)機(jī)架組成。
圖1-5 移動(dòng)副
圖1-6 移動(dòng)副符號(hào)
1-2移動(dòng)副
由上述可知，不管是轉(zhuǎn)動(dòng)副還是移動(dòng)副，都只能有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，而一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件具有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，因此，平面機(jī)構(gòu)中的低副約束了兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。
（2）高副 兩構(gòu)件之間通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。圖1-7a所示為凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1和從動(dòng)件2在從動(dòng)件尖頂處構(gòu)成了點(diǎn)接觸，形成高副。從動(dòng)件可以沿著切線tt方向移動(dòng)，也可以繞著接觸點(diǎn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能沿著公法線nn方向相對(duì)移動(dòng)，因此高副只限制了一個(gè)方向的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，保留了兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。同樣，如圖1-7b所示的齒輪機(jī)構(gòu)的輪齒1與輪齒2在A點(diǎn)構(gòu)成線接觸，也為高副。
圖1-7 高副
2.運(yùn)動(dòng)鏈
運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)怯蓛蓚€(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副組成的系統(tǒng)，如圖1-8所示。若組成運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)，則稱為開式運(yùn)動(dòng)鏈，簡稱開鏈，如圖1-8a所示；若組成運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)，則稱為閉式運(yùn)動(dòng)鏈，簡稱閉鏈，如圖1-8b所示。開鏈在機(jī)械手和機(jī)器人中應(yīng)用比較廣泛，閉鏈在傳統(tǒng)機(jī)械中應(yīng)用較多。
在閉式運(yùn)動(dòng)鏈中，如果將其中一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件固定，給另一個(gè)構(gòu)件施加外界動(dòng)力，剩下的構(gòu)件能夠做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)，如圖1-9所示。我們把在機(jī)構(gòu)中用來支承著活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件稱為機(jī)架（如圖1-9中的縫紉機(jī)豎板4）；由外界輸入的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件稱為主動(dòng)件或原動(dòng)件（如圖1-9中的縫紉機(jī)腳踏板1）；機(jī)構(gòu)中隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件稱為從動(dòng)件（如圖1-9中的縫紉機(jī)連桿2和曲軸3）。
圖1-8 運(yùn)動(dòng)鏈
圖1-9 機(jī)構(gòu)
1—腳踏板 2—連桿 3—曲軸 4—豎板