2.1　机构的组成

在运动链中，固定一个构件，而让另一个（或几个）构件按给定的运动规律相对于固定构件运动，若其余各构件都具有确定的相对运动，则该运动链称为机构。构件和运动副是组成机构的两个基本要素。

在机构中，固定构件称为机架，给定运动规律的构件是原动件，其余活动构件则称为从动件。

若机构中的各构件都在同一平面或相互平行的平面内作相对运动，就称它为平面机构；否则便是空间机构。

2.1.1　零件与构件

从制造加工的角度分析，任何机械都是由许多零件组成。零件是机械中一个需要单独加工制造的单元体。

从运动传递和功能实现的角度分析，任何机械都是由许多构件组成。构件是机械中一个具有独立运动的单元体，它可以仅含一个零件，也可以按结构和工艺要求，由几个零件经刚性连接而成。

如图2-1所示，内燃机中的连杆是一个构件。它能整体独立运动，由多个单独加工制造的零件组成，具体有连杆体1、连杆头2、轴瓦3、螺杆4、螺母5和轴套6等。

2.1.2　运动副及其分类

机构是由构件组合而成，它的每个构件都以一定方式与别的构件相联接，一般称两构件经接触形成的动联接为运动副。

一般定义构件所具有的独立运动数目为构件自由度。如图2-2所示，在xOy平面中，1个活动的平面构件S仅能产生3个独立运动，它可绕任意点A转动和随A点沿x与y方向移动，即具有3个自由度。一个活动的空间构件可产生6个独立运动，即具有6个自由度。

当两构件用运动副连接时，虽然相互间仍能作相对运动，但其部分独立运动会受限制，常把运动副对构件的独立运动所施加的限制称为约束。运动副每引入一个约束，构件便失去一个自由度。运动副所限制的独立运动或引入的约束数，完全取决于它的类型。

运动副有很多种分类方法。一般按运动副的接触形式可分为：以点或线形式接触的高副和以面形式接触的低副。由于面接触在承载时的压强低于点、线接触，所以高副比低副更易磨损。若按被运动副联接的两构件间的相对运动形式来划分，运动副可分为空间运动副和平面运动副。有时运动副也按引入的约束数分级和按接触部位的几何形状分类。如图2-3所示，因运动副的接触部位是球面，所以可称为球面副，球面副允许两构件绕x轴、y轴和z轴相对转动，限制沿x、y和z方向的相对移动（约束为3），也称为3级空间低副。

由于平面运动副相对简单且应用广泛，下面将重点分析和讨论平面运动副。

2.1.2.1　平面低副

如图2-4所示，构件1和2通过圆柱面接触组成低副。由于两构件仅能绕z轴相对转动，限制沿x、y方向的相对移动（约束为2），所以被称为转动副或铰链。如图2-5所示，构件1和2通过矩形壁面接触组成低副。由于两构件仅能沿x轴相对移动，限制沿y方向的移动与绕O点的转动（约束为2），所以被称为移动副。

2.1.2.2　平面高副

如图2-6所示，凸轮1与构件2在A点接触组成高副。由于构件2相对于凸轮1可沿切向tt移动和绕A点转动，限制沿法向nn的相对移动（约束为1），所以也称为滚滑副。同理，如图2-7所示，齿轮1和2通过齿廓接触也组成高副，相互间可作沿切向tt的滑动和绕接触线的滚动，限制沿法向nn的相对移动（约束为1）。

2.1.3　运动链

一般称由多个构件通过运动副连接所构成的系统为运动链。如图2-8所示，若各构件由运动副联成封闭系统，则称为闭式运动链（简称闭链）。如图2-9所示，若各构件由运动副连成开式系统，则称为开式运动链（简称开链）。

闭链在传统机械中较为常见，开链则在机械手和机器人中广泛应用。但在复杂机械中，可能既含闭链又含开链。