平面机构的结构分析.doc

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第 2 章 平面机构的结构分析
基本概念
机器是由一个或多个机构组成的，而机构则是由构件和运动副组成的。
任何机械都是由许多零件组成的。零件是加工制造的基本单元体。有时，由于结构和工艺上的需要，往往把几个零件刚性地联接在一起来运动，也就是它们构成一个独立运动的单元体，这个单元体称为构件。构件可能是一个零件，也可能是若干个刚性联结在一起的零件组成的一个运动整体。
在平面内作自由运动的构件具有三个独立的相对运动；在空间作自由运动的构件具有六个独立的相对运动。构件的这种独立运动数目称为自由度。当两构件通过某种方式联接后，它们因直接接触而使某些独立运动受到限制，其自由度将减少。这种对独立运动的限制称为约束。构件的约束数目等于其减少的自由度数。
运动副
机构中的各个构件是以一定方式联接起来的，而且各构件间应有确定的相对运
动。这种两构件直接接触，又能产生一定相对运动的联接称为运动副。构件之间的
接触形式，可以是平面或圆柱面接触，如图 （ a）、（ b）所示；也可以是点或线
接触，如图 （ c）、（ d）所示。这种组成运动副的点、线或面称为运动副元素。
y
y
n
2
n
t
2
2
2
xt
t
k 1
o
o
k
1
n
1
1
t
x
n
（ a）
（ b）
（ c）
（ d）
图 运动副
两构件组成运动副后，它们之间尚具有哪些相对运动，是由该运动副对这两构
件的相对运动所加的限制条件来决定的。通常运动副可根据运动副的元素来分类。
两构件间为面接触的运动副称为低副。根据组成低副的两构件之间相对运动性质，
又可分为转动副和移动副。如图 （a）中所示，两构件间为圆柱面接触，它们之
间的相对运动为转动，称转动副；如图 （b）所示，两构件间为平面接触，它们
之间的相对运动为移动，称移动副。两构件间为点或线接触的运动副称高副，如图 （ c）、（ d）所示。在平面运动副中，低副存在两个约束，具有一个自由度；高副存在一个约束，具有两个自由度。
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若干个构件通过运动副的联接而构成的系统称为运动链。如果组成运动链中的每个构件上至少包含两个运动副，则必组成一个首末封闭的系统，该系统称为闭式
运动链，或简称闭链，如图 所示。各种机械中，采用较多的为闭链。如果组成运动链中有的构件上只包含一个运动副，它们不能组成一个封闭系统，则称为开式
链，或简称开链，如图 所示。
（ a）
（ b）
（ a）
（ b）
图 闭式运动链
图 开式运动链
在运动链中，若把某一构件固定，该构件就成为机架。一般情