2.1 平面机构的组成

2.1.1 构件与自由度的约束

一个作平面运动的自由构件具有3个独立运动。如图2-1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。这种相对于参考系构件所具有的独立运动称为构件的自由度。所以一个作平面运动的自由构件有3个自由度。

图2-1 平面构件的自由度

当一个构件以一定的方式与其他构件产生可动连接时，其相对运动就会受到限制，对构件的独立运动所加的限制称为约束。构件的独立运动受到约束，自由度便随之减少。

2.1.2 运动副的分类

两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接，称为运动副。两构件组成的运动副，是通过点、线或面接触来实现的。根据接触方式的不同，通常把运动副分为低副和高副两大类。

1.低副

两构件通过面接触所组成的运动副称为低副。根据它们之间的相对运动不同，低副可分为转动副和移动副两大类。

1）转动副

若组成运动副的两个构件只能作相对转动，这种运动副称为转动副。图2-2 (a)中轴1与轴承2所组成的转动副，轴承2限制了轴1沿水平、垂直方向的相对移动，只允许轴1与轴承2之间作相对转动；又如图2-2(b)中构件3与构件4也组成转动副，此时二构件之间只存在唯一的相对转动，限制了其他方向的相对移动。为了便于转动副的绘制，其简图可用图2-3所示的图形来表示。

图2-2 转动副

1—轴；2—轴承；3，4—构件

图2-3 转动副简图

2）移动副

若组成运动副的两个构件只能作相对移动，这种运动副称为移动副。图2-4中滑块1与导轨2以平面接触而形成移动副。导轨2限制了滑块1沿垂直方向的移动和相对于导轨2的转动，只允许滑块1沿导轨方向作相对移动。同样为了便于移动副的绘制，其简图可用图2-5所示的图形来表示。

图2-4 移动副

1—滑块；2—导轨

图2-5 移动副简图

转动副只能在一个平面内相对转动，移动副只能沿某一轴线方向上移动。所以一个低副引入两个约束，即减少了两个自由度。

2.高副

两构件通过点或线接触所组成的运动副称为高副。图2-6 (a)所示为凸轮副，凸轮1与从动件2为点接触；图2-6(b)所示为齿轮副，轮齿3与轮齿4为线接触。它们的相对运动是绕A点转动和沿切线t-t方向的移动，限制了沿A点公法线n-n方向的移动。所以一个高副引入一个约束，即减少了一个自由度。在高副的绘制中，通常应绘出高副的大致形状。

图2-6 高副

1—凸轮；2—顶杆；3，4—轮齿