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构件间可动联接的型式及其运动、传力特征
在什么条件下机构才能具有确定的运动?
如何用简单的图形把机构表示出来?
机构的结构分析与分类
在绪论一章中已经讲过，本课程研究的对象主要是各种机构，研究的主要内容是各种机构的分析和综合问题。为了对机构进行研究，需要弄清楚以下问题：
第一节 机构的基本结构及简图
一、构件与自由度
构件
构件是机构的最基本单元，用来传递运动和力。
凡是能传递运动和力，并且在运动时可视为一个整体的物理介质都可以称为构件。构件可以是刚体，也可以是挠性体(如带、链、绳等)和流体(液体、气体)。
研究机构的组成原理时，一般将构件抽象为刚体。
自由度
构件所具有的独立运动的数目，或确定构件位置所需的独立变量的数目。
O
x
z
y
sx
sz
sy
y
x
z
空间运动刚体的自由度
y
x
z
O
y
z
(x , y)
x
O
平面运动刚体的自由度
sx
sy
作空间运动的自由刚体：
具有沿三个坐标轴的移动(sx，sy，sz)及绕三个坐标轴的转动(θx，θy，θz)共六个独立运动的可能，即具有六个自由度 。
平面运动构件：
具有sx，sy及θz等三个自由度的运动。
平面运动构件也是组成机构的基本构件型式。
自由构件(空间)：F = 6
自由构件(平面)：F = 3
平面运动刚体的标线
平面运动刚体还可以用运动平面上的一条直线PM作为“标线”来代表平面运动刚体，并以“基点”P的sx，sy及标线绕P点转动的角运动参数θz来描述平面构件的3个自由度。
二、运动副与约束
两个构件之间直接接触所形成的可动联接，称为运动副。
约束：运动副对构件间相对运动自由度所施加的限制。
不同的运动副元素，构成了不同的接触形式，提供了不同的约束和相对运动自由度。
以 f 和 s 分别代表自由度和约束，
则：1≤ s ≤5，且 s + f = 6
实例：两构件组成的圆柱副
保留的相对运动：
sz和z，
自由度数 f 2。
约束：
sx，sy ，x和y，
约束数 s 4。
两构件之间可以传递的力（力矩）：Px，Py，Mx，My
两构件之间通过运动副的联接，实现了运动和力的传递，并具有确定的相对运动自由度。
z
x
y
O
z
sz
运动副的分类
按运动副引入的约束数分类
I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。
按运动副的接触形式分类
面与面接触的运动副—低副
点、线接触的运动副—高副
按两构件相对运动的形式分类
平面运动副、空间运动副
按接触部分的几何形状分类
圆柱副、球面副、螺旋副、球面–平面副、平面–平面副、球面–圆柱副、圆柱–平面副等等。
球面–平面副
空间I 级高副
圆柱–平面副
空间II 级高副
球面副
空间III 级低副
球销副
空间IV 级低副
圆柱副
空间IV 级低副
螺旋副
空间V 级低副
转动副
平面V 级低副
轴承
铰链
移动副
平面V 级低副
点、线接触的特点：
1）具有较多的自由度，易于构件自动调整，保持静定特性。
2）接触应力大，易变形、易磨损、承载能力低。
3）制造比较困难。
适用场合:
点接触，
f5,s 1
线接触
f 4,s 2
结构简单，运动精度要求较高，受力较小。
面接触特点：
1）承载能力较高，应用广泛。
2）运动副的自由度一般较低，其接触状况对尺寸、形状及相对位置误差十分敏感，实际接触及受力状况难以准确确定，需要较高的制造精度。
适用场合:
尽量选择易于精确制造的规则表面，如圆柱面、平面、球面等。