第1章 緒論

1.1 本課程的研究對象

1.1.1 本課程的研究對象

人類為了滿足生產和生活的需要，設計和創造了各種各樣的機器。在現代社會中，機器已成為代替或減輕人類勞動、提高勞動生產率的主要手段。使用機器的水平是衡量一個國家現代化程度的重要標志。

在日常生活和生產中，我們都接觸過許多機器，例如，汽車、縫紉機、洗衣機、復印機及各種機床等。各種不同的機器，具有不同的形式、構造、用途和原理，它們具有什么共同的特點呢？

圖1-1所示為單缸四沖程內燃機，它由曲軸1、連桿2、活塞3、缸體4、閥桿5、凸輪6、齒輪7和8等組成。燃氣推動活塞作往復移動，經連桿轉變為曲軸的連續轉動。凸輪和頂桿是用來啟閉進氣閥和排氣閥的。兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協調動作。這樣，當燃氣推動活塞運動時，各構件協調動作，進、排氣閥有規律地啟閉，加上汽化點火等裝置的配合，就把熱能轉化為曲軸回轉的機械能。

圖1-2所示為工業沖床，它是由電動機1、傳動帶2、曲軸3、滑塊4和沖頭5等所組成的。當電動機1啟動后，通過傳動帶2帶動曲軸3轉動，曲軸3又通過滑塊4帶動沖頭5作上下往復運動，靠上下模具的配合，沖頭便可以沖出所需要的零件。

從以上兩個實例可以看出，雖然機器的用途、結構和性能不相同，但是具有下述3個特征：

(1)都是人為的實物組合；

(2)各實物間具有確定的相對運動；

(3)它們能代替或減輕人類的勞動，去完成機械功或轉換能量和信息。

一臺機器不管其內部結構如何，其基本組成部分有3個：原動機部分、傳動部分、執行部分。但隨著機器的功能越來越多，對機器的精確度要求越來越高，還會不同程度地增加其他部分，如控制系統、潤滑系統和其他輔助系統等。

機構可以定義為：是一個具有確定的機械運動的構件系統，機構具有機器的前兩個特征。工程上常見的機構有連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、間歇運動機構等，它們都只能進行運動和動力的傳遞。圖1-1所示的單缸四沖程內燃機，曲軸1、連桿2、活塞3、缸體4組成曲柄滑塊機構，可將活塞的往復運動轉化為曲軸的回轉運動；閥桿5、凸輪6、缸體4組成凸輪機構，將凸輪軸的連續轉動變為頂桿有規律的間歇移動；齒輪7和8、缸體4組成齒輪機構，協調兩軸的轉速與轉向。一般機器包含若干個機構，但最簡單的機器也可以由一個機構所組成，如電動機。

為了便于研究，人們通常將機器和機構總稱為機械，本課程的研究對象是機械及其機械零部件。

1.1.2 基本概念

要研究機械，必須首先了解幾個基本概念。

(1)零件。它是機械制造的最小單元，如齒輪、螺釘、軸等。一般來說，機械零件可分為兩大類：通用零件和專用零件。通用零件是指在各種機器中經常用到的零件，如螺栓、齒輪、軸等；而專用零件只出現在某一些特定類型的機械中，如渦輪機的葉片、飛機的螺旋槳等。

(2)構件。它是運動的最小單元，可由一個或多個零件所組成。圖1-3所示的連桿就是由連桿體1、連桿蓋2、軸瓦3～5、螺栓6、螺母、開口銷等零件所組成的一個構件。而圖1-1中的曲軸是只有一個零件所組成的構件。

(3)部件。它是裝配的單元體，如滾動軸承、聯軸器和離合器等。