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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(guò)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(guò)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(jiǎn)圖上畫(huà)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(guò)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(guò)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(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈,簡(jiǎn)稱開(kāi)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(jiǎn)稱閉鏈,如圖1-8b所示。開(kāi)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(lái)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

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