第二節(jié)　機械的基本概念

一、機器和機構

（一）機器

①任何機器都是人為的實物組合體。如圖1-1所示為單缸內(nèi)燃機，它是由曲軸、連桿、活塞、汽缸等許多實物組成的。

②組成機器的各部分（實物）之間，具有確定的相對運動。如圖1-1所示，活塞在汽缸中的往復運動，可變?yōu)榍S相對于兩端軸承的連續(xù)轉動。

③所有機器都能做有效的機械功或可進行能量的轉換。例如，汽車發(fā)動機把燃燒燃料產(chǎn)生的熱能轉換成機械能，最終通過傳動系將動力傳給汽車車輪，驅動汽車行駛，完成機器功能的轉換。又如發(fā)電機是把其他形式的能轉換為電能，而電動機卻把電能轉換成機械能。

綜上所述，可得到機器的概念：機器是人們根據(jù)使用要求而設計的一種執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料與信息，以代替或減輕人們的體力勞動和腦力勞動。

（二）機構

機構就是具有確定的相對運動的實物的組合，它的主要功用在于傳遞或轉換運動形式，但它不能做機械功，也不能轉換能量。例如，圖1-1所示內(nèi)燃機中的活塞、連桿、曲軸及機體組合成一個機構，通常稱為活塞連桿機構，它能將活塞的往復移動轉換為曲軸的轉動。

（三）機構與機器的區(qū)別

機構只是具備了機器的前兩個特征，因此，機構不能做機械功和進行能量轉換，其主要功用在于傳遞或轉換運動形式；而機器的主要功用則在于為了某一生產(chǎn)目的而利用、轉換能量或做機械功。如上述內(nèi)燃機中活塞連桿機構，就是進行運動形式的轉換，而整個內(nèi)燃機則為機器，因為它能把燃料化學能轉換成機械能。

在本課程中，機械是機器和機構的總稱。

二、零件和構件

（一）零件

所謂零件，是指機械中每一個單獨加工的單元體，或者說，零件是一個制造單元。

（二）構件

若由一個或幾個零件剛性地連接在一起，作為一個整體而運動，則這一個整體就稱為一個構件。顯然，從運動的觀念來看，構件是一個運動單元。如內(nèi)燃機中的連桿就是由連桿體、連桿蓋、螺栓和螺母等剛性連接在一起的，在機構的運動過程中，這一剛性連接體就是一個構件，就是一個獨立的運動單元。注意，一個不與其他任何零件剛性連接的單獨的零件，也可以是一個構件，如內(nèi)燃機的曲軸等。

三、運動副及其分類

兩構件直接接觸并能保持一定形式的相對運動的連接稱為運動副。例如，活塞與汽缸的連接等，即構成了運動副。由于運動副中兩構件間的接觸形式不同，運動副又分為低副和高副。

（一）低副

兩構件間以面接觸組成的運動副，稱為低副。低副分類如下。

1.轉動副

若組成運動副的兩構件只允許在接觸處有相對轉動，則稱該運動副為轉動副，也稱鉸鏈。如圖1-2所示即為轉動副。

2.移動副

若組成運動副的兩構件只允許沿接觸面某一方向相對移動，則稱該運動副為移動副。如圖1-3所示兩構件即構成移動副。

（二）高副

兩構件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。如圖1-4所示的凸輪與從動桿、兩齒輪等在接觸點A構成高副。

四、機構的運動簡圖

分析已有機構或設計新機械時，為了便于研究機械的運動，工程上常用規(guī)定的符號和線條，繪出能夠表達各構件相對運動關系的圖形，這種圖形稱為機構運動簡圖。在運動簡圖中，常將運動副和構件用簡單符號和線條來表示。常用運動副及構件的圖示符號如表1-1所示。

如圖1-5（a）所示為一單缸內(nèi)燃機，圖1-5（b）就是它的機構運動簡圖。