第一節(jié) 有關(guān)機(jī)構(gòu)的基本概念

在人類的生產(chǎn)和生活中，為了提高生產(chǎn)效率或進(jìn)行人力不能勝任的工作，廣泛地使用著各種各樣的機(jī)械。要將各種紗線織成衣料用布或工作用布，就需要各種織造機(jī)械。從機(jī)械學(xué)角度嚴(yán)格來講，機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。

機(jī)器一般由若干個(gè)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力機(jī)組合而成，可以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化（將其他的能量轉(zhuǎn)變成機(jī)械能），并能傳遞能量、運(yùn)動(dòng)或信息，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作。機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件通過可動(dòng)連接構(gòu)成的，具有確定運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，是機(jī)器的組成部分。機(jī)構(gòu)是特定條件下也可單獨(dú)使用的。

圖2-1 連桿

1—連桿體 2—螺栓 3—螺母4—開口銷 5—連桿蓋6—軸瓦 7—軸套

  一、構(gòu)件

1.構(gòu)件

構(gòu)件是機(jī)器運(yùn)動(dòng)的最小單元，而零件是機(jī)器加工制造的最小單元。構(gòu)件由一個(gè)或一個(gè)以上的零件剛性連接而成，構(gòu)件中的組成零件之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在本書中，也不考慮構(gòu)件自身的變形（即為剛性構(gòu)件）。例如，織機(jī)中的打緯連桿在運(yùn)動(dòng)學(xué)上作為一個(gè)構(gòu)件，是由連桿體、連桿蓋、連接螺栓、軸套等零件所組成（圖2-1）。

2.運(yùn)動(dòng)副的種類及代表符號(hào)

機(jī)構(gòu)一般由一個(gè)以上的構(gòu)件所組成。在機(jī)構(gòu)中，如果將兩構(gòu)件按照一定的方式連接起來，又能保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種可動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。按照接觸面的大小，運(yùn)動(dòng)副又分為高副和低副。把由點(diǎn)、線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副（接觸處壓強(qiáng)較大），由面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副（接觸處壓強(qiáng)較?。Ｒ苿?dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副為低副，齒輪副、凸輪副則為高副，如圖2-2~圖2-4所示。

圖2-2 回轉(zhuǎn)副

圖2-3 移動(dòng)副

圖2-4 高副

為了便于工程上的交流，運(yùn)動(dòng)副規(guī)定了簡(jiǎn)單的表示符號(hào)，表2-1為運(yùn)動(dòng)副簡(jiǎn)圖。當(dāng)運(yùn)動(dòng)副中的某個(gè)構(gòu)件被視為機(jī)架固定不動(dòng)時(shí)，其表示方法是在該構(gòu)件上標(biāo)出斜線。

表2-1 運(yùn)動(dòng)副簡(jiǎn)圖

  二、自由度和約束

兩構(gòu)件間所容許的獨(dú)立相對(duì)運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)稱為自由度。在平面內(nèi)作自由運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件間具有3個(gè)獨(dú)立的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；在三維空間作自由運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件具有6個(gè)獨(dú)立的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)構(gòu)件可動(dòng)地連接在一起，構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副以后，構(gòu)件間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)便會(huì)受到限制。這種運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的限制作用稱為約束。而且，這種對(duì)構(gòu)件施加的約束個(gè)數(shù)等于其自由度減少的個(gè)數(shù)。對(duì)構(gòu)件施加的約束個(gè)數(shù)等于其自由度減少的個(gè)數(shù)。運(yùn)動(dòng)副的自由度f與運(yùn)動(dòng)副的類型有關(guān)，最少為1，最多為5，即1≤f≤5。

  三、運(yùn)動(dòng)鏈

把由若干個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副連接而成的相互間可做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)鏈。若運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件的首尾封閉，則稱閉式運(yùn)動(dòng)鏈，簡(jiǎn)稱閉鏈。若運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件的首尾不封閉，則稱開式運(yùn)動(dòng)鏈，簡(jiǎn)稱開鏈，如圖2-5所示。

圖2-5 運(yùn)動(dòng)鏈