平面机构的组成

机器是由各种不同的机构组成的，要分析或设计一台机器，首先要从分析机构入手。机构是由具有确定相对运动的构件所组成的传递和转换运动形式的系统，没有相对运动或没有规律乱动的构件组合都不能称为机构。如果组成机构的各构件都在同一平面内或相互平行的平面内运动，这种机构就称为平面机构，否则称为空间机构。由于机械系统中广泛采用平面机构，所以本项目主要研究平面机构。

1.运动副及其分类

1）运动副

为传递运动和动力，机构中的各构件必须以一定的方式连接起来，并且保持一定的相对运动。两构件间直接接触并产生相对运动的连接称为运动副，如轴与轴承（面接触）、滑块与导路（面接触）、凸轮机构中的凸轮与顶杆（点接触）和一对啮合的齿轮（线接触），都构成了运动副。构件上参与接触的点、线、面，称为运动副元素。

2）运动副的分类

按照两构件接触形式的不同，通常把运动副分为低副和高副两类。

（1）低副 两个构件通过面接触而构成的运动副称为低副。低副又分为转动副和移动副。若运动副只允许两构件作相对转动，则称为转动副，又称铰链。若构成转动副的两构件之一固定不动（相对参考系），则该铰链称为固定铰链，如图2－1a所示的轴1和轴承2。若两构件均未固定，则该铰链称为活动铰链，如图2－1b所示。移动副是指两构件只能沿某一轴线作相对移动的运动副，如图2－1c所示。转动副和移动副在平面内都只保留了一个相对运动。由于低副是面接触，故两构件接触处的压强较小，承载能力相对较大，易于润滑，耐磨损，寿命较长，且形状简单，便于制造。

图2－1 转动副和移动副

1—轴；2—轴承

（2）高副 两个构件通过点或线接触而构成的运动副称为高副。高副保留了构件在平面内的两个相对运动，如图2－2所示的凸轮副和齿轮副，构件1和2在瞬时接触点A有相对转动，在切线t—t方向有相对移动，只有沿公法线n—n方向的相对移动受到限制。高副由于是点、线接触，故磨损较重，承载能力相对较低。

图2－2 高副

2.运动链和机构

1）运动链

两个以上构件通过运动副连接构成的系统称为运动链。如果运动链中的各构件构成首尾相连的封闭环，就称为闭式链（见图2－3a），否则称为开式链（见图2－3b）。在一般机械中，大多采用闭式链，而在机器人机构中大多采用开式链。

图2－3 运动链

2）机构

将上述运动链中的一个构件加以固定作为参考系，再使其中一个或几个构件按给定的规律独立运动，其余构件随之作一定的运动，这样，这些构件就形成了机构。机构中作为参考系的构件称为机架，机架相对地面可以是固定的，也可以是运动的（如在汽车中的机构以车体为机架），它主要用来支承运动构件。任何一个机构中必须有一个，也只能有一个构件作为机架。机构中作独立运动的构件称为原动件，它的动力来自于系统之外，原动件可以是一个，也可以是几个。剩余的由原动件带动的构件称为从动件，从动件的运动规律取决于原动件的运动规律和机构的结构及尺寸。

由此，可以总结为，机构就是含有机架并由运动副连接而成的具有确定相对运动的构件系统。