第二节　机械的基本概念

一、机器和机构

（一）机器

①任何机器都是人为的实物组合体。如图1-1所示为单缸内燃机，它是由曲轴、连杆、活塞、汽缸等许多实物组成的。

②组成机器的各部分（实物）之间，具有确定的相对运动。如图1-1所示，活塞在汽缸中的往复运动，可变为曲轴相对于两端轴承的连续转动。

③所有机器都能做有效的机械功或可进行能量的转换。例如，汽车发动机把燃烧燃料产生的热能转换成机械能，最终通过传动系将动力传给汽车车轮，驱动汽车行驶，完成机器功能的转换。又如发电机是把其他形式的能转换为电能，而电动机却把电能转换成机械能。

综上所述，可得到机器的概念：机器是人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，以代替或减轻人们的体力劳动和脑力劳动。

（二）机构

机构就是具有确定的相对运动的实物的组合，它的主要功用在于传递或转换运动形式，但它不能做机械功，也不能转换能量。例如，图1-1所示内燃机中的活塞、连杆、曲轴及机体组合成一个机构，通常称为活塞连杆机构，它能将活塞的往复移动转换为曲轴的转动。

（三）机构与机器的区别

机构只是具备了机器的前两个特征，因此，机构不能做机械功和进行能量转换，其主要功用在于传递或转换运动形式；而机器的主要功用则在于为了某一生产目的而利用、转换能量或做机械功。如上述内燃机中活塞连杆机构，就是进行运动形式的转换，而整个内燃机则为机器，因为它能把燃料化学能转换成机械能。

在本课程中，机械是机器和机构的总称。

二、零件和构件

（一）零件

所谓零件，是指机械中每一个单独加工的单元体，或者说，零件是一个制造单元。

（二）构件

若由一个或几个零件刚性地连接在一起，作为一个整体而运动，则这一个整体就称为一个构件。显然，从运动的观念来看，构件是一个运动单元。如内燃机中的连杆就是由连杆体、连杆盖、螺栓和螺母等刚性连接在一起的，在机构的运动过程中，这一刚性连接体就是一个构件，就是一个独立的运动单元。注意，一个不与其他任何零件刚性连接的单独的零件，也可以是一个构件，如内燃机的曲轴等。

三、运动副及其分类

两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的连接称为运动副。例如，活塞与汽缸的连接等，即构成了运动副。由于运动副中两构件间的接触形式不同，运动副又分为低副和高副。

（一）低副

两构件间以面接触组成的运动副，称为低副。低副分类如下。

1.转动副

若组成运动副的两构件只允许在接触处有相对转动，则称该运动副为转动副，也称铰链。如图1-2所示即为转动副。

2.移动副

若组成运动副的两构件只允许沿接触面某一方向相对移动，则称该运动副为移动副。如图1-3所示两构件即构成移动副。

（二）高副

两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如图1-4所示的凸轮与从动杆、两齿轮等在接触点A构成高副。

四、机构的运动简图

分析已有机构或设计新机械时，为了便于研究机械的运动，工程上常用规定的符号和线条，绘出能够表达各构件相对运动关系的图形，这种图形称为机构运动简图。在运动简图中，常将运动副和构件用简单符号和线条来表示。常用运动副及构件的图示符号如表1-1所示。

如图1-5（a）所示为一单缸内燃机，图1-5（b）就是它的机构运动简图。