运动副分类及表示方法介绍

一个做平面运动的自由构件具有3个自由度。如图2.2所示，在xOy坐标系中，构件1可以随其上任一点A沿x轴、y轴方向独立移动和绕A点独立转动。这种相对于参考系构件所具有的独立运动称为构件的自由度。

当一个构件以一定的方式与其他构件产生可动连接时，其相对运动就会受到限制，对构件的独立运动所加的限制称为约束。构件的独立运动受到约束，自由度随之减少。

两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接，称为运动副。两构件组成的运动副，是通过点、线或面接触来实现的。按照接触的特性，通常把运动副分为低副和高副两大类。

图2.2　平面机构的自由度

（1）低副

两构件通过面接触所组成的运动副称为低副。根据形成低副的两构件可以产生相对运动的形式，低副又可以分为转动副和移动副两大类。

1）转动副

组成运动副的两构件只允许在某一个平面内做相对转动，这种运动副称为转动副，也称为铰链。如图2.3所示，构件1和2之间只能在两构件所形成的平面内绕轴发生相对转动，即只有一个自由度，而限制了另外两个方向的相对移动。也就是说，转动副引入两个约束而保留一个自由度。

如图2.4（a）所示为转动副的几种表示方法，此时回转轴线垂直于图面，小圆圈表示转动副，其圆心表示相对转动的轴线。当回转轴线不垂直于图面时用图2.4（b）表示。当一个构件具有多个转动副时，则应在两条线交叉处涂黑，或在其内画上斜线，如图2.4（c）所示，表示这是一个整体，即一个构件。

2）移动副

组成运动副的两构件只允许沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副。如图2.5所示，构件1和2之间只能沿着X-X轴向发生相对移动，即只有一个自由度，而限制了垂直于X轴方向的相对移动和在该平面的相对转动。也就是说，同转动副一样，移动副也引入两个约束而保留一个自由度。

图2.3　转动副

(www.xing528.com)

图2.4　转动副的表示

如图2.6所示为移动副的几种常见表示方法。两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。

图2.5　移动副

图2.6　移动副的表示

（2）高副

两构件通过点或线接触所组成的运动副称为高副。在如图2.7（a）所示的凸轮机构中，凸轮1与从动件杆2之间为点接触；如图2.7（b）所示的齿轮机构中，轮齿1和2之间为线接触。它们的相对运动是绕A点的转动和沿切线t-t方向的移动，限制了沿A点切线n-n方向的移动。因此一个高副引入一个约束，即减少了一个自由度。

可以看出，由于高副为点或线接触，与低副的面接触相比，在承受同样的载荷时，接触点或线附近的压强较高。所以，高副的承载能力有限，磨损也比低副严重。另外，由于低副为面接触，便于加工与润滑，成本较低；而高副的点接触不便于加工和润滑，成本较高。

图2.7　高副

除上述平面运动副之外，各种机构中还会经常用到如图2.8（a）所示的球面副和如图2.8（b）所示的螺旋副。这些运动副中两构件1和2之间的相对运动是空间运动，因此属于空间运动副。

图2.8　空间运动副