机器的组成及特征

人类在长期的生产和生活实践中创造和发展了机械，机械部分代替和减轻了人的劳动，提高了劳动生产率。在日常生活中，常见的机械有缝纫机、自行车、洗衣机、食品加工机等；在生产活动中，常见的机械有汽车、拖拉机、金属切削机床、内燃机和挖掘机等。使用机器进行生产的水平已经成为衡量一个国家技术水平和现代化程度的重要标志。因此，对工科院校机械类专业的学生而言，学习和掌握“机械设计基础”等机械类学科的课程知识是十分必要的。

任何机器都是为实现某种功能而制造的。尽管机器的种类很多，用途也各不相同，但仔细分析，可以发现它们都有共同的特征。

如图1－1所示的单缸内燃机，它是由齿轮、气缸体、连杆、曲轴、凸轮、推杆、活塞等组成的。通过燃气在气缸内的进气—压缩—燃烧—排气过程，使其燃烧的热能转变为曲轴转动的机械能，从而推动活塞作往复运动，然后通过连杆将运动传至曲轴，使曲轴转动。为了保证曲轴的连续转动，要求定时将燃气送入气缸和将废气排出，这是通过进气阀和排气阀完成的，而进气阀和排气阀的启闭则是通过齿轮、凸轮、顶杆、弹簧等部件协同完成的。

又如图1－2所示的颚式破碎机，其主体是由机架、偏心轴、动颚板和肘板等组成的。偏心轴与带轮相连，当电动机通过V带驱动带轮转动时，偏心轴则绕轴A转动，使动颚板作平面运动，轧碎动颚板与定颚板之间的矿石，从而完成有用的机械功。

图1－1 单缸内燃机

1—气缸体；2—曲轴；3—连杆；4—活塞；5—进气阀；6—排气阀；7—推杆；8—凸轮；9、10—齿轮

图1－2 颚式破碎机

1—电动机；2—V带；3—偏心轴；4—动颚板；5—肘板；6—定颚板；7—机架

此外，还有搅拌机、推土机、数控机床、石油钻机等，它们尽管用途、工作原理各不相同，但一般都是由原动部分（提供动力来源）、工作部分（完成预定功能）、传动部分（将动力从原动机传递到工作部分）组成。自动化程度比较高的机器（如数控机床）除上述三部分之外，还有第四部分，即完成各种功能的操纵控制系统和信息处理传递系统——自动控制部分。

由此可见，机器是用来转换和传递能量、物料和信息，执行机械运动的装置，具有如下三个特征：

①都是人为的各个实物的组合；

②各个实物之间具有确定的相对运动；

③能完成有用的机械功，代替或减轻人类的体力和脑力劳动。

机构具有机器的前两个特征，但不具备第三个特征。若不讨论做机械功和能量转换方面的问题，机器也可看成机构。如：颚式破碎机是连杆机构；内燃机的主体部分是连杆机构，进、排气控制部分是凸轮机构，传动部分是齿轮机构，整个内燃机就是由这几部分组成的。由此可见，机器是由机构组成的。

由于机器和机构在组成和运动方面的特性是相同的，所以习惯上把机器和机构统称为机械。

组成机构且相互间作确定相对运动的各个实物，称为构件。构件可以是单一的整体，例如内燃机中的曲轴，也可以是由几个实物组成的彼此间没有相对运动的组合体，例如连杆（见图1－3）便是由连杆体、连杆盖、螺栓和螺母等组成的整体。构件是运动的单元，而零件是制造的单元。如组成连杆构件的连杆体、连杆盖、螺栓和螺母等即为零件。

图1－3 构件和零件

1—螺栓；2—连杆衬套；3—连杆体；4、5—轴瓦；6—连杆盖；7—螺母；8—开口销

机器中普遍使用的机构称为常用机构，如平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等。

机器中的零件又分为通用零件和专用零件，各种机械中普遍使用的零件称为通用零件，如螺栓、键、轴、齿轮等。仅在某些专门机械中才用到的零件称为专用零件，如内燃机中的活塞、曲轴、汽轮机的叶片等。

一套协同工作且完成共同任务的零件组合通常称为部件。部件同样分为通用部件和专用部件。如减速器、滚动轴承、联轴器等属于通用部件，而汽车转向器等则属于专用部件。

本课程以机械中常用机构和通用零部件为研究对象。