3.1 机构的组成

3.1.1 自由度

构件的自由度是指构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目。一个做平面运动的构件具有3个独立的参数。如图3.1所示，在xOy坐标系中，构件S可随其上任一点A沿x轴、y轴方向移动和绕A点转动。

图3.1 平面连杆机构自由度

3.1.2 运动副及其分类

1．运动副的概念

使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接，称为运动副。例如，轴与轴承的连接、活塞与汽缸的连接以及啮合中的一对齿廓等，都构成了运动副。

2．运动副的分类

两个构件通过运动副连接以后，相对运动受到限制。约束就是对独立运动所加的限制。引入一个约束将减少一个自由度，而约束的多少及约束的特点取决于运动副的形式。

构成运动副的两构件间的接触有点、线、面三种形式。根据接触的特征，运动副可分为低副和高副。面接触的运动副称为低副，点接触或线接触的运动副称为高副。

按照组成运动副两构件的相对运动是平面运动还是空间运动，可以把运动副分为平面运动副和空间运动副。本章主要讨论平面运动副。

（1）低副（转动副和移动副）

转动副是使两个构件的相对移动受到约束，而只有一个独立的相对转动自由度的运动副。如轴与轴承、铰链等，如图3.2（a）、（b）所示。

图3.2 转动副和移动副

移动副（见图3.2（c））是使构件的一个方向的相对移动和相对转动受到约束，而只有一个方向独立的相对移动自由度的运动副，如汽缸与活塞、滑块与导轨等。

（2）平面高副

平面高副的构件沿公法线方向的移动受到约束，但可以沿接触点切线的方向独立运动，还可以同时绕某点独立转动。平面高副是一个自由度等于2的平面运动副。如齿轮副、凸轮副等，如图3.3所示。

图3.3 平面高副

（3）空间副

常见的空间副有球面副（见图3.4（a））和螺旋副（见图3.4（b））等。

图3.4 空间副