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第7章 机构的组成及汽车常用机构
7.1 机构的组成与运动简图
7.2 平面连杆机构
7.3 凸轮机构
7.4 间歇运动机构与螺旋机构
7.5 轮系
通常所说的机械，是人类在生产中用以减轻或代替人的体力（或脑力）劳动和提高生产率的主要工具。随着科学技术的发展，使用机械进行生产的水平已经成为衡量一个国家技术水平和现代化程度的重要标志之一。
机器的种类繁多，形式多样。但从其组成来看，一部完整的机器主要有以下四大部分：
原动机部分
传动部分
执行部分
控制部分
机器的构造、用途和性能有所不同，都具有共同的特征：
（1）机器是人为的多个实体的组合。
（2）各实体之间具有确定的相对运动。
（3）能够变换或传递能量、物料和信息。
7.1 机构的组成与运动简图
机器是由机构和零件组成的，机构是机器运动的基本组成部分，零件是机器制造的基本组成部分。
从制造角度来分析，机器是若干零件组成的。“零件”是指机器制造单元。如齿轮、曲轴、螺栓、箱体等。
从运动角度来分析，可以把机器看成若干构件组成的。“构件”是指机器的运动单元。构件可以是一个零件，也可能是若干零件的刚性组合体。
7.1.1 机构的组成
机构是由若干构件组成的，但是若干构件并不一定能组成机构。
机构是由若干构件通过运动副联接组成的传动系统，各构件间具有确定的相对运动。
机构只能用来传递运动或改变运动的形式。
构件在同一平面或在相互平行的平面内运动的机构，称为平面机构。平面机构应用最广泛，本章节主要研究平面机构和平面机构的运动简图。
7.1.2 运动副及其分类
1. 构件的自由度、约束与运动副
自由度——是构件可能出现的独立运动。任何一个构件在空间自由运动时皆有六个自由度。它可表达为在直角坐标系内,沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。而对于一个作平面运动的构件，则只有三个自由度 。
约束——限制物体运动的其它物体称为约束。
运动副——使两构件直接接触而彼此又有一定的相对运动的联接。
2.运动副的分类
根据组成运动副两构件之间的接触特性，运动副可分为：
（1）低副
两构件之间通过面接触形成的运动副称为低副。根据它们之间的相对运动是转动还是移动，又可分为转动副和移动副。
转动副
移动副
（2）高副
两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为高副。
凸轮副
齿轮副
3.运动副符号
转动副
移动副
高副
带有两个或三个运动副的构件
机架或固定件
4. 机构中构件的分类及组成
(1)机架：机构中固定于参考系的构件称为机架。它用来支承机构中的可动构件(机构中相对于机架运动的构件)。并以它为参考坐标系，来研究其它可动构件的运动。
(2)主动件(原动件)：机构中作用有驱动力或力矩的构件，或运动规律已知的构件称为主动件或原动件。它是机构中输入运动或动力的构件，故又称为输入构件。
(3)从动件：机构中除了主动件以外，随着主动件的运动而运动的其余可动构件皆称为从动件。
7.1.3 机构运动简图
由于机构的运动仅与机构中运动副的性质(低副或高副等)、运动副的数目及相对位置(转动副中心、移动副的中心线、高副接触点的位置等)、构件的数目等有关，而与构件的外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造等因素无关。因此，可按一定的长度比例尺确定运动副的位置，并用特定的构件和运动副符号及线条绘制出图形，这种表示机构运动特征的简单图形称为机构运动简图。
1-活塞；2-连杆；3-曲轴；
4、5-齿轮；6-凸轮；
7-气阀顶杆；8-气缸体
内
燃
机
运
动
简
图
7.1.4 机构具有确定运动的条件
机构是具有确定的相对运动的构件系统，但不是任何构件系统都能实现确定的相对运动，因此不是任何构件系统都能成为机构。
因此，机构具有确定的相对运动的必要条件是机构的自由度F >0，并且主动构件数与机构的自由度数相等。 F =3n -2PL -PH
n——活动构件数目；
PL——低副数目；
PH ——高副数目。
计算平面机构自由度时的注意事项
(1)复合铰链 由三个或三个以上构件在一处组成的轴线重合的多个转动副称为复合铰链。由K个构件构成的复合铰链，转动副数目应为（K—1）个。
(2)局部自由度 在机构中，不影响整个机构运动的局部的独立运动，称为局部自由度。
局部自由度
2、3可看成一个整体构件
（3）虚约束 在实际机构中，与其他约束重复而不起限制运动作用的约束称为虚约束。
（a）
（b）
齿轮机构中的虚约束
B、D为虚约束
轨迹重合的虚约束
（a）中E、F为虚约束

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