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机械设计的基础(1-2) 绪 论 §0—1 引 言 机器是人类为了提高劳动生产率而创造出来的主要工具，使用机器进行生产的水平是衡量一个国家的技术水平和现代化程度的重要标志之一。大量的新机器也从传统的纯机械系统，演变成机电一体化的机械设备。机器的设计、制造进入了智能化的新阶段。机器的设计制造周期越来越短，对机器的性能、质量的要求也越来越高，个性化要求越来越多，机械产品向着高速、精密、重载、智能等方面发展。 在人们的生产和生活中广泛地使用着各种类型的机器。常见的如内燃机、机床、汽车、火车、发电机、洗衣机等等。 共同的特征：（1）都是人为的实物组合；（2）组成机器的各实物之间具有确定的相对运动；（3）能实现能量转换或完成有用的机械功。　　凡具备上述三个特征的实物组合就称为机器，它可用来传递运动和变换运动形式。 由此可知机构只有机器的前两个特征，若仅从结构和运动观点来看机器与机构二者之间并无区别。因此，习惯上常用机械一词作为机器和机构的总称。 机器是由机构组成的。最简单的机器只包含一个机构，如电动机等。多数机器包含若干个机构，如图0-1所示的内燃机就包含曲柄滑动机构、凸轮机构和齿轮机构等多个机构。组成机构的各个相对运动部分称为构件。构件作为运动单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个最基本的实物组成的刚性结构。因此，构件与零件的区别是：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。 机构有多种型式，其中常用机构有：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇机构等。 零件可分为通用零件和专用零件两类： 通用零件是在各种机械中普遍采用的零件，如：螺钉、齿轮、轴承等；专用零件只出现在特殊机械中，如：汽轮机叶片、内燃机活塞等。平面机构运动简图及自由度机构是用运动副连接起来的构件系统，其中有一个构件为机架，是用来传递运动和力的。机构还可以用来改变运动形式。机构各构件之间必须有确定的相对运动。然而，构件任意拼凑起来是不一定具有确定运动的。图是三杆构件组合体用铰链连接成的组合体，但各构件之间无相对运动，所以它不是机构。又如五杆构件组合体所示，当只给定构件1的运动规律时，其余构件的运动并不确定。构件究竟应如何组合，才具有确定的相对运动?这对分析现有机构或机构的创新设计是很重要的。构件的自由度构件是机构中运动的单元体，因此它是组成机构的要素。构件的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。如图所示，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，构件AB可以在xoy平面内可以在任一点m绕z轴转动，也可沿x轴或y轴方向移动。平面机构中每个构件都不是自由构件，而以一定的方式与其他构件组成动联接。这种使两构件直接接触并能产生一运动的联接，称为运动副。两构组成运动副后，就限制了构件的独立运动，两构件组成运动副时构件上参加接触的点、线、面称为运动副元素，显然运动副也是组成机构的主要要素。两构件组成运动副后，就限制了两构件间的相对运动，对于相对运动的这种限制称为约束。根据组成运动副两构件之间的接触特性，运动副可分为低副和高副。运动副及其分类低副两构件以面接触的运动副称为低副。根据它们之间的相对运动是转动还是移动，运动副又可分为转动副和移动副。转动副 若组成运动副的两构件之间只能绕某一轴线作相对转动的运动副。通常转动副的具体形式是用铰链连接,即由圆柱销和销孔所构成的转动副，如图所示。2）移动副 若组成运动副的两构件只能作相对直线移动的运动副。如所示活塞与气缸体所组成的运动副即为移动副。平面机构中的低副引入两个约束，仅保留一个自由度。 高副两构件以点或线接触的运动副成为高副。如图所示，轮齿1与轮齿2组成的高副中轮齿1沿公法线nn方向的移动受到约束，而齿轮1相对于齿轮2则即可沿接触点A的切线tt方向移动，同时还可绕A点转动。由此可见，平面机构中的高副引入一个约束，保留了两个自由度。此外，常用的运动副还有球面副、螺旋副他们都属于空间运动副，即两构件的相对运动为空间运动。 四、运动副符号 首先要用规定的符号和表示运动副的运动副的符号。 移动副：符号为， 构件与运动副符号： 五、机构中构件的分类及组成 组成机构的的构件，根据运动副的性质可分为三类： 1.固定构件（机架）机构中用来支撑可动构件的部分。 2.主动件（原动件）机构中作用有驱动力或驱动力矩的构件。 3.从动件 机构中除主动件以外的运动构件。 §1—2 平面机构运动简图 平面机构运动简图：用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图。机构简图是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图，仅