第一节 有关机构的基本概念

在人类的生产和生活中，为了提高生产效率或进行人力不能胜任的工作，广泛地使用着各种各样的机械。要将各种纱线织成衣料用布或工作用布，就需要各种织造机械。从机械学角度严格来讲，机械是机器和机构的总称。

机器一般由若干个机构和动力机组合而成，可以实现能量的转化（将其他的能量转变成机械能），并能传递能量、运动或信息，实现预期的工作。机构是由两个或两个以上的构件通过可动连接构成的，具有确定运动的系统，是机器的组成部分。机构是特定条件下也可单独使用的。

图2-1 连杆

1—连杆体 2—螺栓 3—螺母4—开口销 5—连杆盖6—轴瓦 7—轴套

  一、构件

1.构件

构件是机器运动的最小单元，而零件是机器加工制造的最小单元。构件由一个或一个以上的零件刚性连接而成，构件中的组成零件之间没有相对运动，在本书中，也不考虑构件自身的变形（即为刚性构件）。例如，织机中的打纬连杆在运动学上作为一个构件，是由连杆体、连杆盖、连接螺栓、轴套等零件所组成（图2-1）。

2.运动副的种类及代表符号

机构一般由一个以上的构件所组成。在机构中，如果将两构件按照一定的方式连接起来，又能保持相对运动，这种可动连接称为运动副。按照接触面的大小，运动副又分为高副和低副。把由点、线接触而构成的运动副称为高副（接触处压强较大），由面接触而构成的运动副称为低副（接触处压强较小）。移动副、转动副为低副，齿轮副、凸轮副则为高副，如图2-2~图2-4所示。

图2-2 回转副

图2-3 移动副

图2-4 高副

为了便于工程上的交流，运动副规定了简单的表示符号，表2-1为运动副简图。当运动副中的某个构件被视为机架固定不动时，其表示方法是在该构件上标出斜线。

表2-1 运动副简图

  二、自由度和约束

两构件间所容许的独立相对运动的个数称为自由度。在平面内作自由运动的构件间具有3个独立的相对运动；在三维空间作自由运动的构件具有6个独立的相对运动。当两个构件可动地连接在一起，构成运动副以后，构件间的某些相对运动便会受到限制。这种运动副对构件间相对运动的限制作用称为约束。而且，这种对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。运动副的自由度f与运动副的类型有关，最少为1，最多为5，即1≤f≤5。

  三、运动链

把由若干个构件通过运动副连接而成的相互间可做相对运动的系统称为运动链。若运动链的各构件的首尾封闭，则称闭式运动链，简称闭链。若运动链的各构件的首尾不封闭，则称开式运动链，简称开链，如图2-5所示。

图2-5 运动链