2.1 平面機構的組成

2.1.1 構件與自由度的約束

一個作平面運動的自由構件具有3個獨立運動。如圖2-1所示，在xOy坐標系中，構件S可隨其上任一點A沿x軸、y軸方向移動和繞A點轉動。這種相對于參考系構件所具有的獨立運動稱為構件的自由度。所以一個作平面運動的自由構件有3個自由度。

當一個構件以一定的方式與其他構件產生可動連接時，其相對運動就會受到限制，對構件的獨立運動所加的限制稱為約束。構件的獨立運動受到約束，自由度便隨之減少。

2.1.2 運動副的分類

兩構件直接接觸并能產生相對運動的活動連接，稱為運動副。兩構件組成的運動副，是通過點、線或面接觸來實現的。根據接觸方式的不同，通常把運動副分為低副和高副兩大類。

1.低副

兩構件通過面接觸所組成的運動副稱為低副。根據它們之間的相對運動不同，低副可分為轉動副和移動副兩大類。

1）轉動副

若組成運動副的兩個構件只能作相對轉動，這種運動副稱為轉動副。圖2-2 (a)中軸1與軸承2所組成的轉動副，軸承2限制了軸1沿水平、垂直方向的相對移動，只允許軸1與軸承2之間作相對轉動；又如圖2-2(b)中構件3與構件4也組成轉動副，此時二構件之間只存在唯一的相對轉動，限制了其他方向的相對移動。為了便于轉動副的繪制，其簡圖可用圖2-3所示的圖形來表示。

2）移動副

若組成運動副的兩個構件只能作相對移動，這種運動副稱為移動副。圖2-4中滑塊1與導軌2以平面接觸而形成移動副。導軌2限制了滑塊1沿垂直方向的移動和相對于導軌2的轉動，只允許滑塊1沿導軌方向作相對移動。同樣為了便于移動副的繪制，其簡圖可用圖2-5所示的圖形來表示。

轉動副只能在一個平面內相對轉動，移動副只能沿某一軸線方向上移動。所以一個低副引入兩個約束，即減少了兩個自由度。

2.高副

兩構件通過點或線接觸所組成的運動副稱為高副。圖2-6 (a)所示為凸輪副，凸輪1與從動件2為點接觸；圖2-6(b)所示為齒輪副，輪齒3與輪齒4為線接觸。它們的相對運動是繞A點轉動和沿切線t-t方向的移動，限制了沿A點公法線n-n方向的移動。所以一個高副引入一個約束，即減少了一個自由度。在高副的繪制中，通常應繪出高副的大致形狀。