0.1 機器的結構組成及功能組成

0.1.1 機器的結構組成

在生產實踐和日常生活中，人們廣泛使用各種機器，如自行車、摩托車、汽車、輪船、洗衣機、電梯等。機器主要用來傳遞和變換能量，如圖0-1所示的單缸內燃機，通過氣缸內的進氣→壓縮→做功→排氣過程，使其燃燒熱能轉變為曲柄轉動的機械能。

機器的種類繁多、外形多變、用途各異，但總的來說，機器具有以下三個共同特征。

1）都是人為的各種實物的組合。

2）組成機器的各種實物間具有確定的相對運動。

3）可代替或減輕人的勞動，完成有用的功或轉換機械能。

為方便研究，下面以圖0-2所示牛頭刨床為例，分析機器的結構組成。

電動機的動力通過帶傳動和一系列齒輪傳動傳給大齒輪。大齒輪轉動時，通過銷釘帶著滑塊在導桿槽中上下滑行，迫使導桿繞搖塊擺動，從而推動滑枕前后移動，固裝在刀架上的刀具隨之做往復直線運動，實現對工件的加工。其中，整臺機器的機械能由電動機提供，電動機是機器的動力來源。刀架帶著刨刀對工件進行切削，直接完成生產任務。電動機的動力和運動要經過一系列的中間裝置才能傳到刀架。

電動機一般輸出回轉運動和扭矩，刀架則應按生產工藝所需要的運動規律和方式做確定的運動。這樣一來，就要求中間裝置能夠把電動機的轉動轉變成刀架所需的運動，也就是要求中間裝置能夠改變運動的規律或轉換運動的形式。為此，人們引入了機構的概念，以便研究中間裝置的結構和特性。例如在牛頭刨床中，電動機轉軸上有帶輪，齒輪軸上也有帶輪，中間通過傳動帶就把電動機的轉動傳給了齒輪軸。這里的兩個帶輪和傳動帶組成了帶傳動機構，一對嚙合的齒輪組成了齒輪機構，齒輪、導桿、滑塊和固定的支架一起組成了連桿機構，這樣就組成了實現導桿往復擺動的裝置。

機構：具有確定相對運動的構件組合體稱為機構。機構主要用來傳遞和變換運動，具有以下兩個共同特性。

1）都由若干構件組合而成。

2）各構件之間具有確定的相對運動。

構件：是機器的運動單元，一般由若干個零件剛性連接而成，也可以是單一的零件。若從運動的角度來講，可以認為機器是由若干個構件組裝而成的。

零件：是組成機器的最小單元，也是機器的制造單元，機器是由若干個不同的零件組裝而成的。

如內燃機中，曲柄既是一個零件，又是一個構件，而圖0-3所示的內燃機連桿由連桿體1、連桿蓋4、螺栓2以及螺母3四種零件組成，形成一個運動整體。

各種機器中經常用到的零件稱為通用零件，如齒輪、軸、軸承、螺紋聯接件等，如圖0-4所示。

特定的機器中用到的零件稱為專用零件，如內燃機曲軸、汽輪機葉片等。

由此可見，機器是由各種機構組成的。

從結構和運動學的角度分析，機器和機構之間并無區別，都是具有確定相對運動的各種實物的組合，所以，通常將機器和機構統稱為機械。

0.1.2 機器的功能組成

作為一部完整的機器，僅具有上述的機械部分是不夠的，它不能完成預期的工作。從功能和系統的角度來看，機器一般主要由五部分組成。如圖0-5所示，雙線框表示一部機器的基本組成部分，單線框表示附加組成部分。

1.動力系統

機器的動力來源，包括原動機及其配套裝置，它的功能是向機器提供運動和動力。

2.傳動系統

傳動系統是把動力系統的運動和動力傳遞給執行系統的中間裝置。

3.執行系統

執行系統包括若干執行機構，它的功能是驅動執行構件按給定的規律運動，實現預期的工作。執行系統一般處于機械系統的末端，執行構件直接與工作對象接觸。

4.控制系統

控制系統是使動力系統、傳動系統、執行系統彼此協調工作，并準確可靠地完成整機功能的裝置，多指通過人工操作來實現上述要求的裝置。

5.輔助系統

輔助系統包括基礎件（如床身、底座、立柱等）和支撐構件（如支架、箱體等）這些框架支撐系統及潤滑、照明等系統。框架支撐系統用于安裝和支撐動力系統、傳動系統和執行系統等。機器各部分的位置精度、運動精度及機器的承載能力等主要依靠框架支撐系統來保證，該系統是機械系統中必不可少的部分。

以汽車為例，如圖0-6所示。發動機（汽油機或柴油機）是汽車的原動機；離合器、變速箱、傳動軸和差速器組成傳動系統；車輪、懸掛系統及底盤（包括車身）是執行系統；方向盤和轉向系統、排擋桿、制動踏板、離合器踏板及加速踏板組成控制系統；油量表、速度表、里程表、潤滑油溫度表及蓄電瓶電流表、電壓表等組成顯示系統；前后燈及儀表盤燈組成照明系統；轉向信號燈及車尾紅燈組成信號系統；后視鏡、車門鎖、雨刮器等為其他輔助系統等。

不論是動力系統、傳動系統、執行系統，還是其他系統，都是由機械零件組合而成的，所以說機械零件是機器的基本組成要素。