0.1 机器的结构组成及功能组成

0.1.1 机器的结构组成

在生产实践和日常生活中，人们广泛使用各种机器，如自行车、摩托车、汽车、轮船、洗衣机、电梯等。机器主要用来传递和变换能量，如图0-1所示的单缸内燃机，通过气缸内的进气→压缩→做功→排气过程，使其燃烧热能转变为曲柄转动的机械能。

机器的种类繁多、外形多变、用途各异，但总的来说，机器具有以下三个共同特征。

1）都是人为的各种实物的组合。

2）组成机器的各种实物间具有确定的相对运动。

3）可代替或减轻人的劳动，完成有用的功或转换机械能。

为方便研究，下面以图0-2所示牛头刨床为例，分析机器的结构组成。

电动机的动力通过带传动和一系列齿轮传动传给大齿轮。大齿轮转动时，通过销钉带着滑块在导杆槽中上下滑行，迫使导杆绕摇块摆动，从而推动滑枕前后移动，固装在刀架上的刀具随之做往复直线运动，实现对工件的加工。其中，整台机器的机械能由电动机提供，电动机是机器的动力来源。刀架带着刨刀对工件进行切削，直接完成生产任务。电动机的动力和运动要经过一系列的中间装置才能传到刀架。

电动机一般输出回转运动和扭矩，刀架则应按生产工艺所需要的运动规律和方式做确定的运动。这样一来，就要求中间装置能够把电动机的转动转变成刀架所需的运动，也就是要求中间装置能够改变运动的规律或转换运动的形式。为此，人们引入了机构的概念，以便研究中间装置的结构和特性。例如在牛头刨床中，电动机转轴上有带轮，齿轮轴上也有带轮，中间通过传动带就把电动机的转动传给了齿轮轴。这里的两个带轮和传动带组成了带传动机构，一对啮合的齿轮组成了齿轮机构，齿轮、导杆、滑块和固定的支架一起组成了连杆机构，这样就组成了实现导杆往复摆动的装置。

机构：具有确定相对运动的构件组合体称为机构。机构主要用来传递和变换运动，具有以下两个共同特性。

1）都由若干构件组合而成。

2）各构件之间具有确定的相对运动。

构件：是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性连接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角度来讲，可以认为机器是由若干个构件组装而成的。

零件：是组成机器的最小单元，也是机器的制造单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。

如内燃机中，曲柄既是一个零件，又是一个构件，而图0-3所示的内燃机连杆由连杆体1、连杆盖4、螺栓2以及螺母3四种零件组成，形成一个运动整体。

各种机器中经常用到的零件称为通用零件，如齿轮、轴、轴承、螺纹联接件等，如图0-4所示。

特定的机器中用到的零件称为专用零件，如内燃机曲轴、汽轮机叶片等。

由此可见，机器是由各种机构组成的。

从结构和运动学的角度分析，机器和机构之间并无区别，都是具有确定相对运动的各种实物的组合，所以，通常将机器和机构统称为机械。

0.1.2 机器的功能组成

作为一部完整的机器，仅具有上述的机械部分是不够的，它不能完成预期的工作。从功能和系统的角度来看，机器一般主要由五部分组成。如图0-5所示，双线框表示一部机器的基本组成部分，单线框表示附加组成部分。

1.动力系统

机器的动力来源，包括原动机及其配套装置，它的功能是向机器提供运动和动力。

2.传动系统

传动系统是把动力系统的运动和动力传递给执行系统的中间装置。

3.执行系统

执行系统包括若干执行机构，它的功能是驱动执行构件按给定的规律运动，实现预期的工作。执行系统一般处于机械系统的末端，执行构件直接与工作对象接触。

4.控制系统

控制系统是使动力系统、传动系统、执行系统彼此协调工作，并准确可靠地完成整机功能的装置，多指通过人工操作来实现上述要求的装置。

5.辅助系统

辅助系统包括基础件（如床身、底座、立柱等）和支撑构件（如支架、箱体等）这些框架支撑系统及润滑、照明等系统。框架支撑系统用于安装和支撑动力系统、传动系统和执行系统等。机器各部分的位置精度、运动精度及机器的承载能力等主要依靠框架支撑系统来保证，该系统是机械系统中必不可少的部分。

以汽车为例，如图0-6所示。发动机（汽油机或柴油机）是汽车的原动机；离合器、变速箱、传动轴和差速器组成传动系统；车轮、悬挂系统及底盘（包括车身）是执行系统；方向盘和转向系统、排挡杆、制动踏板、离合器踏板及加速踏板组成控制系统；油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电瓶电流表、电压表等组成显示系统；前后灯及仪表盘灯组成照明系统；转向信号灯及车尾红灯组成信号系统；后视镜、车门锁、雨刮器等为其他辅助系统等。

不论是动力系统、传动系统、执行系统，还是其他系统，都是由机械零件组合而成的，所以说机械零件是机器的基本组成要素。