1-1.機構的概述

機器的主體是有一個或若幹個機構組成，通過不同機構的組合來實現特定的機械運動。機構是機器不可缺少的部分。

機構：用來傳遞運動和力且有一個構件為機架的用運動副聯接而成的構件系統。

構件：運動單元體

運動副：構件間的可動聯接

常用的構件

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常用運動副

常用運動副有：球面副、圓柱副、球銷副、移動副、轉動副、螺旋副。

運動鍊：用運動副連接而成的相對可動的構件系統。

閉式鍊:運動鍊的各構件構成首尾封閉的系統。

開式鍊:運動鍊的各構件未構成首尾封閉的系統。

運動副中構件間的接觸形式有三種：點、線、面。

自由度：一個構件相對另一個構件可能出現的獨立運動。一個自由構件在空間具有6個自由度。

約束：指通過運動副聯接的兩構件之間的某些相對獨立運動所受到的限制。

根據運動副對被聯接的兩構件相對運動約束的不同，可将運動副分為Ⅰ至Ⅴ級，如：引入一個約束的稱為Ⅰ級副。球面副為Ⅲ級副，圓柱副、球銷副為Ⅳ級副，移動副、轉動副、螺旋副為Ⅴ級副。

運動副的自由度=6-運動副所有的約束個數

機構可動的運動學條件：輸入的獨立運動數目等于機構的自由度數。

機構的自由度的計算：

F=6n-(5*P5 4*P4 3*P3 2*P2 P1)

但做平面運動的自由構件隻有3個自由度，故平面機構自由度計算也可用以下公式：

F=3n-2P5-P4（n為機構的活動構件數）

P1,P2,P3,P4,P5為Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ級副的個數

在自由度的計算中，要注意公共約束和虛約束對機構自由度的影響，去除多餘的約束和局部自由度才能确定機構的自由度數目。

機構運動簡圖：根據機構的運動尺寸,按一定的比例定出各運動副的位置,并用國标規定的簡單線條和符号代表構件和運動副，繪制出表示機構運動關系的簡明圖形。

機構的示意圖：指為了表明機構結構狀況,不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。

曲柄滑塊機構示意圖

常用機構運動簡圖

常用機構運動簡圖

常用傳動機構簡圖

1-2.機構設計的原則

原則：利用機構組成原理進行機構設計時，在滿足相同工作要求的條件下，機構的結構越簡單、杆組的級别越低、構件數和運動副數越少越好。

合理的機構設計是機器平穩實用的基礎。機器特定運動的實現，都是通過機構的協調運動來完成的。一部較複雜的機器一般是由很多常用機構組成的，如：連杆機構、輪系機構、凸輪機構、間隙機構和其它機構，它們之間的相互組合，為實現不同的運動方案提供了基礎，而這使機械設計更加豐富與更富有挑戰性，使設計更加趨向合理實用。

二.機械設計常用機構

2-1.連杆機構

2-1-1.概述

連杆機構：由低副（轉動副、移動副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副等）将若幹構件連接而成的，故又稱為低副機構。

常見應用：折疊傘、公共汽車開關門、折疊椅、開窗戶支撐、内燃機、牛頭刨床、機械手爪等。

分類：平面連杆機構、空間連杆機構

連杆機構的優點：

（1）采用低副，面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度；

（2）改變杆的相對長度，從動件運動規律不同；

（3）連杆曲線豐富，可滿足不同要求。

連杆機構的缺點：

（1）構件和運動副多，累積誤差大，運動精度和效率較低；

（2）産生動載荷（慣性力），不适合高速；

（3）設計較複雜，難以實現精确的軌迹。

平面連杆機構能夠實現多種運動軌迹和運動規律，廣泛應用于各種機械于儀表中。

主要有：四杆機構、六杆機構、多杆機構等。

平面連杆機構的組成：

機架——固定不動的構件；

連架杆——與機架相聯的構件；

連杆——連接兩連架杆且作平面運動的構件；

曲柄——作整周定軸回轉的構件；

搖杆——作定軸擺動的構件。

平面四連杆機構的類型：

曲柄搖杆機構

特征：曲柄＋搖杆

作用：将曲柄的整周回轉轉變為搖杆的往複擺動。

雷達天線俯仰機構

攪拌機構

縫紉機踏闆機構

雙曲柄機構

特征：兩個曲柄

作用：将等速回轉轉變為等速或變速回轉。

雙搖杆機構

特征：無曲柄，有兩個搖杆

作用：一杆擺動可以影響另一杆的擺動幅度，實現特定運動軌迹。

汽車換向機構

其它平面連杆機構

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