1-1概述
在一部機器中含有一個或幾個機構,而每一機構中又可分為幾個具有確定相對運動的部分並稱其為構件。構件可以是一個零件,或是由若幹個零件裝配成的剛性組合體。例如,織機的打緯機構是由曲柄、連杆、搖杆及機架4個構件組成。其中曲柄是一個零件,而連杆則是由連杆體、連杆頭、軸套、軸瓦、螺栓、螺母等多個零件剛性聯接所組成,並作為一整體參與運動。這裏零件與構體在概念上是有區別的,零件是製造單元,而構件是運動單元。
機構中各構件的功能是不同的,機架是相對固定的構件,它用來支承活動構件兼作研究運動的參考坐標;曲柄由外界賦予確定的獨立運動,稱之為主動件或原動件;其餘各構件隨之作確定運動,統稱為從動件,如連杆及搖杆。
各構件的形狀和構件間的聯接結構均較複雜。這對研究其組成,運動分析及受力分析很不方便。為突出與運動有關的因素,就需撇開構件的複雜外形和聯接的具體結抅,把機構簡化成能反映運動情況的圖形——機構運動簡圖。依此圖判別機構的自由度,並說明其具有確定相對運動的條件,進而研究按什麼法則由簡單機構組成複雜機構。上述內容為本章所研究的範圍。
1-2平麵運動副及其分類
機構中各構件之間不能是剛性聯接,而是可以產生某種相對運動的聯接,這種兩構件間的可動聯接稱為運動副。例如,尖頂從動件和凸輪是通過點接觸,相互齧合的輪齒是通過線接觸,軸頸與軸承、滑塊與導槽是通過麵接觸實現聯接的,這些構件上直接構成運動副的點、線、麵稱其為運動副元素。
構成運動副的兩構件間的相對運動為平麵運動時稱該運動副為平麵運動副。若機構中的各構件在同一平麵或互相平行的平麵內運動,則這種機構稱為平麵機構。
由理論力學可知,作任意複雜平麵運動的自由構件可有三個獨立運動,即沿x軸和y軸的移動及在xoy平麵內的轉動。這三個獨立運動也可用三個獨立參變量來描述,即任一基點義的坐標x和y及任一標線AB的傾角。
當構件運動吋,這些參變量都將發生變化。把構件所具有的獨立運動稱為自由度。因此每個口由構件相對機架有三個自由度。當引入一個與坐標係相固聯的構件2,並將構件1與構件2在處用鉸鏈聯接起來,這樣構件1沿X軸和y軸方向的移動就受到了限製,而自由度減少,這種對獨立運動的限製稱為約束。兩構件間的約束數及約束特點完全取決於運動副的型式。
下麵分析各種平麵運動副的約束特點。
構件1與構件2構成運動副,構件2相對構件1沿x和y軸的移動被限製,它隻能繞垂直於xoy平麵的軸作相對轉動。即該運動副有兩個約束,保留的自由度為相對轉動,故稱此運動副為轉動副。例如,軸頸與軸承間的聯接,和鉸鏈聯接均為轉動副。