2.1　機構的組成

在運動鏈中，固定一個構件，而讓另一個（或幾個）構件按給定的運動規律相對于固定構件運動，若其余各構件都具有確定的相對運動，則該運動鏈稱為機構。構件和運動副是組成機構的兩個基本要素。

在機構中，固定構件稱為機架，給定運動規律的構件是原動件，其余活動構件則稱為從動件。

若機構中的各構件都在同一平面或相互平行的平面內作相對運動，就稱它為平面機構；否則便是空間機構。

2.1.1　零件與構件

從制造加工的角度分析，任何機械都是由許多零件組成。零件是機械中一個需要單獨加工制造的單元體。

從運動傳遞和功能實現的角度分析，任何機械都是由許多構件組成。構件是機械中一個具有獨立運動的單元體，它可以僅含一個零件，也可以按結構和工藝要求，由幾個零件經剛性連接而成。

如圖2-1所示，內燃機中的連桿是一個構件。它能整體獨立運動，由多個單獨加工制造的零件組成，具體有連桿體1、連桿頭2、軸瓦3、螺桿4、螺母5和軸套6等。

2.1.2　運動副及其分類

機構是由構件組合而成，它的每個構件都以一定方式與別的構件相聯接，一般稱兩構件經接觸形成的動聯接為運動副。

一般定義構件所具有的獨立運動數目為構件自由度。如圖2-2所示，在xOy平面中，1個活動的平面構件S僅能產生3個獨立運動，它可繞任意點A轉動和隨A點沿x與y方向移動，即具有3個自由度。一個活動的空間構件可產生6個獨立運動，即具有6個自由度。

當兩構件用運動副連接時，雖然相互間仍能作相對運動，但其部分獨立運動會受限制，常把運動副對構件的獨立運動所施加的限制稱為約束。運動副每引入一個約束，構件便失去一個自由度。運動副所限制的獨立運動或引入的約束數，完全取決于它的類型。

運動副有很多種分類方法。一般按運動副的接觸形式可分為：以點或線形式接觸的高副和以面形式接觸的低副。由于面接觸在承載時的壓強低于點、線接觸，所以高副比低副更易磨損。若按被運動副聯接的兩構件間的相對運動形式來劃分，運動副可分為空間運動副和平面運動副。有時運動副也按引入的約束數分級和按接觸部位的幾何形狀分類。如圖2-3所示，因運動副的接觸部位是球面，所以可稱為球面副，球面副允許兩構件繞x軸、y軸和z軸相對轉動，限制沿x、y和z方向的相對移動（約束為3），也稱為3級空間低副。

由于平面運動副相對簡單且應用廣泛，下面將重點分析和討論平面運動副。

2.1.2.1　平面低副

如圖2-4所示，構件1和2通過圓柱面接觸組成低副。由于兩構件僅能繞z軸相對轉動，限制沿x、y方向的相對移動（約束為2），所以被稱為轉動副或鉸鏈。如圖2-5所示，構件1和2通過矩形壁面接觸組成低副。由于兩構件僅能沿x軸相對移動，限制沿y方向的移動與繞O點的轉動（約束為2），所以被稱為移動副。

2.1.2.2　平面高副

如圖2-6所示，凸輪1與構件2在A點接觸組成高副。由于構件2相對于凸輪1可沿切向tt移動和繞A點轉動，限制沿法向nn的相對移動（約束為1），所以也稱為滾滑副。同理，如圖2-7所示，齒輪1和2通過齒廓接觸也組成高副，相互間可作沿切向tt的滑動和繞接觸線的滾動，限制沿法向nn的相對移動（約束為1）。

2.1.3　運動鏈

一般稱由多個構件通過運動副連接所構成的系統為運動鏈。如圖2-8所示，若各構件由運動副聯成封閉系統，則稱為閉式運動鏈（簡稱閉鏈）。如圖2-9所示，若各構件由運動副連成開式系統，則稱為開式運動鏈（簡稱開鏈）。

閉鏈在傳統機械中較為常見，開鏈則在機械手和機器人中廣泛應用。但在復雜機械中，可能既含閉鏈又含開鏈。