文档介绍：第三章、连续运动结构设计

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一、常用运动结构的功能与种类
运动机构种类繁多，产品的设计功能决定所选择和采用的机构。
根据运动机构在产品中的作用，可分为执行机构和传动机构。
如图3-1，以自行车为例。车轮的转动前轮的左右摆动、车闸的
摆动抱合和变速拨叉的摆动是设计要求的基本运动，是实现自
行车功能需要执行的运动。直接保证这些运动的相应机构是飞
轮、前叉合件、车闸组件及拨链器，按功能称为执行机构。为
实现这些运动，需要相应的机构和装置将源动力和运动传递到
执行机构，按功能称为传动机构。车轮的旋转通过曲柄链轮链
条将脚蹬动力传递给飞轮实现，车闸和拨链器的运动通过柔性
钢丝（本质是连杆）将作用在闸把和控制器上的运动和动力传
递给相应的执行机构完成。曲柄链轮和链条、闸把和钢丝、变
速控制器和钢丝等即为所谓的传动机构。
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图3-2为一药片
包装机数片机
头结构示意图。
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由图3-2可知，在产品或机械系统中，执行机构的主要作用是实
现所需功能动作（包括执行运动和执行力），而传动机构（传
动链）则负责传递、变换、调节运动和动力，以适应不同产品
的功能需要。无论是执行机构还是传动机构，实现产品设定运
动功能可选择和采用的具体机构种类和形式都不是唯一的。
一个具体产品中的运动机构通常可能由多个结构环节组成，为
了研究、分析和设计方便，可将其分解为一个个相对独立的结
构环节或简单机构，如图3-2中的齿轮、蜗轮和蜗杆。运动结构
设计通常就是选择、配置、组合、设计这些简单机构。
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运动机构的种类可按照运动构件的运动规律或轨迹分为平面机
构和空间机构两种。空间机构的运动构件可在三维空间中运
动，其运动自由度至少在两个以上，如图3-3中的筛子。平面机
构的运动构件在某一平面内运动。
按照机构运动构件的运动规律特征，运动机构又可分为转动机
构、直线运动机构、曲线运动机构、往复运动机构、间歇运动
机构。
最常用的是按照机构的结构特点分类的运动机构，即分为齿轮
机构、链传动机构、槽轮机构、曲柄滑块机构、连杆机构等。
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二、机构学基础
机构通常由相互间有规律相对运动的刚性体组成，这些刚性体
称为机构的构件。机构中自身相对静止的构件称为机架，其他
构件称为运动构件。构件可以是一个零件，也可是由若干零件
组成的刚性系统。
机构的构件间允许相对运动，构件间需采用活动连接。这种使
构件间保持接触又允许相对运动的连接成为运动副。面接触的
运动副称为低副，点或线接触的运动副称为高副。运动副按运
动范围可分为空间运动副和平面运动副两类，常用的是平面运
动副。平面运动副按运动形式特征又可分为转动副、移动副、
螺旋副、圆柱副等。
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在机构分析中，运动副常采用简图符号表示，如图3-4所示。
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运动副决定了所连接构件间的相互运动关系，运动副将构件连
接起来，同时也限制了被连接构件的自由度。机架固定，运动
，只有相对机架
转动一个自由度，如图3-5（a），整个机构仅需一个独立参数
即可确定机构各构件的位置，此机构有一个自由度；在此运动
构件末端，再通过转动副连接一个运动构件，如图3-5（b），
则第二个运动构件相对第一个运动构件有一个运动自由度，加
上随同第一个运动构件的一个转动自由度，共有二个自由度，
机构也需要二个独立参数确定各构件的相对位置，机构自由度
为2；同理，图3-5（c）的机构有三个自由度。
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