任务描述

“机械”一语由“机”与“械”两个汉字组成。“机”是指局部的关键机件；“械”在中国古代是指某一整体器械或器具。这两字连在一起，组成“机械”一词，便构成一般性的机械概念。

相关知识

一、机械概述

1.机械的概念

机械是机器与机构的总称。机械能够将能量（或力）从一个地方传递到另一个地方，它是帮助人们省力或降低工作难度的工具或装置，如吃饭用的筷子、清扫卫生的扫帚，以及夹取物品的镊子等都可以被称为机械，它们也是最简单的机械。复杂机械通常是由两种或两种以上的简单机械构成的。通常将比较复杂的机械称为机器。

2.机械的分类

机械的种类繁多，可以从不同的方面进行分类。按机械的功能进行分类，机械可分为动力机械、加工机械、运输机械、信息机械等；按机械的服务产业进行分类，机械可分为农业机械、矿山机械、纺织机械、包装机械等；按机械的工作原理进行分类，机械可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。可以说，在我们的日常生活和生产中，有各种类型的机械在为我们工作。

（1）动力机械。它是用来实现机械能与其他形式能量之间转换的机械，如电动机、内燃机、发电机、液压泵、压缩机等都属于动力机械。

（2）加工机械。它是用来改变物体的状态、性质、结构和形状的机械，如金属切削机床、粉碎机、压力机、纺织机、轧钢机、包装机等都是加工机械。

（3）运输机械。它是用来改变人或物料的空间位置的机械，如汽车、火车、飞机、轮船、缆车、电梯、起重机、输送机等都是运输机械。

（4）信息机械。它是用来获取或处理各种信息的机械，如复印机、打印机、绘图机、传真机、数码相机、数码摄像机、智能手机等都是信息机械。

知识链接

机械（machinery）是机器（machine）和机构（mechanism）的总称。各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动装置。至于机器则都是根据某种使用要求而设计的执行机械运动装置，可用来传递和变换能量、物料和信息，机械是人类生活和生产的基本要素之一，是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别于其他动物的一项主要标志。人类自从用机械代替简单的工具，使手和足的“延长”在更大程度上得到发展。而经过三次工业革命的洗礼，机械的飞速发展，更是使人类达到了前所未有的境地，可以说，世界机械的发展史与人类文明的发展史紧密相连，是人类超越自我，探索未知领域的发展史。

根据人类文明的发展历程，世界机械的发展史可以分为四个阶段：第一个阶段发生在200万年前至50万年前，这一阶段称为原始阶段；第二个阶段发生在公元前7000年至18世纪初，这一阶段称为古代机械发展阶段；从18世纪中叶到20世纪初，这一阶段称为近代机械发展阶段；20世纪初到现代，这一阶段称为现代机械发展阶段。

中国机械行业将主要机械产品分为12大类，它包括农业机械、重型矿山机械、工程机械、石化通用机械、电工机械、机床、汽车、仪器仪表、基础机械、包装机械、环保机械、矿山机械。

农业机械包括拖拉机、播种机、收割机械等。

重型矿山机械包括冶金机械、矿山机械、起重机械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等。

工程机械包括叉车、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等。

石化通用机械包括石油钻采机械、炼油机械、化工机械、泵、风机、阀门、气体压缩机、制冷空调机械、造纸机械、印刷机械、塑料加工机械、制药机械等。

电工机械包括发电机械、变压器、高低压开关、电线电缆、蓄电池、电焊机、家用电器等。

机床包括金属切削机床、锻压机械、铸造机械、木工机械等。

汽车包括商用车（如货车、城市客车、长途客车等）、乘用车（如轿车、救护车、旅行车等）、改装汽车、摩托车等。

仪器仪表包括自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、成分分析仪、汽车仪器仪表、电料装备、电教设备、照相机等。

基础机械包括轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等。

包装机械包括包装机、装箱机、输送机等。

环保机械包括水污染防治设备、大气污染防治设备、固体废物处理设备等。

矿山机械包括岩石分裂机、顶石机等。

3.人类对机械的基本要求

机械可以完成人用双手、双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。人类对机械的基本要求是使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、环境保护要求以及特殊要求。例如，金属切削机床应在使用过程中，在较长时期内保持加工精度；食品和药品加工机械应不污染产品；运输机械应自重轻、安全高效；信息机械应快速、准确等。

二、机器概述

机器是由各种金属和非金属部件组装成的执行机械运动的装置，它消耗能源，可以运转和做功，用来代替人进行工作，进行能量变换，进行物料传递，进行信息传递（或处理），以及产生有用功。机器贯穿人类发展历史的全过程。但是近代真正意义上的“机器”却是在西方工业革命后才逐步被发明出来的。

1.机器的特征

机器是执行机械运动的装置，可用来变换或传递能量与信息，从而减轻甚至代替人类劳动。机器的种类很多，其结构、性能和用途等各不相同，但从机器的组成、运动的确定性以及机器的功能来分析，机器都具有三个共同特征。(www.daowen.com)

（1）任何机器都是由许多机构组合而成的。例如，汽车发动机（如图1-1）就是由曲柄连杆机构和配气机构等组合而成的。

图1-1　汽车发动机原理图

（2）组成机器的各部分实物之间具有确定的相对运动。例如，内燃机配气机构（如图1-2）中的凸轮连续转动而阀杆做间歇往复移动，从而实现气体的交换过程。

图1-2　内燃机配气机构

（3）所有机器都能做有效的机械功，可以代替人或减轻人类的劳动，或进行能量转换。例如，发电机可以将机械能转换为电能；运动机器可以改变物体在空间的位置；金属切削机床可以改变工件的尺寸、形状；计算机可以存储、传输和处理信息等。

2.机器的组成

机器的种类和品种很多，而且构造、功能和用途也各不相同，但它们都是由动力部分、执行（工作）部分、传动部分和控制部分四部分组成，如图1-3所示。表1-1是常用机器的组成分析。

图1-3　机器的组成

表1-1　常用机器组成分析

（1）动力部分。它是机器的动力来源。

（2）执行部分。它是直接完成工作任务的部分，它处于整个传动路线的终端。

（3）传动部分。它是将动力部分的运动和动力传递给执行部分的中间装置，它将原动机的运动和动力传递给执行（或工作）部分，但也有一些机器是由原动机直接驱动执行（或工作）部分的。

（4）控制部分。它是使动力部分、传动部分、执行部分按一定的顺序和规律实现预期运动，完成给定的工作循环。有些机器可能无此部分。

由上面的分析可知，电动自行车、电动缝纫机可以称为机器，而普通自行车、普通缝纫机由于缺少动力部分，则不能称为机器。另外，随着伺服机构、检测传感技术、自动控制技术、信息处理技术、材料及精密机械技术、系统总体技术的飞速发展，现代意义的机器的内涵还应包括信息处理功能、影像处理功能和数据处理功能等。

3.机器的结构

机器一般由零件、部件组成一个整体，或者由几个独立机器构成联合体。由两台或两台以上机器机械地连接在一起的机械设备称为机组。

零件是构成机器的不可拆的制造单元。零件包括通用零件和专用零件。在各种机器中普遍使用的零件称为通用零件，如螺栓、螺母、垫圈、轴、齿轮、弹簧、销等；仅在某些机器中使用的零件称为专用零件，如冲压机中的曲轴、连杆、滑块，车床上的卡盘，电风扇的叶片，手表的指针等。

部件是机器中由若干零件装配在一起构成的具有独立功能的部分，如轴承、联轴器、离合器、减速器等，为简便起见，通常用“零件”一词泛指零件和部件。

三、构件和机构

1.构件

构件是构成机器的各个相对独立的运动单元。构件可以是单一的零件，也可以由若干个零件刚性连接而成，但刚性连接的零件之间不能产生相对运动。例如，汽车发动机连杆（如图1-4）就是由连杆小端、连杆盖（大端）、连杆体、衬套、连杆瓦、螺栓与螺母等零件刚性连接而成的，并形成独立的运动构件。

图1-4　连杆构件

2.机构

为了将机器动力部分所输出的运动变换为机器执行部分所需的运动规律和方式，首先需要认识机器传动部分的结构和特性，因此，引入了“机构”概念。机构是指两个或两个以上的构件通过活动连接以实现规定运动的构件组合。或者说，机构是具有确定的相对运动构件的组合体，是用来传递运动和力的构件系统。

复杂的机器由多种机构构成，而简单的机器可能只含有一种机构。例如，图1-5所示的曲柄压力机中，其传动部分由V带及带轮组成的带传动机构、小齿轮和大齿轮组成的齿轮传动机构、曲轴和连杆及滑块组成的曲柄滑块机构等构成，它们协同作用，将电动机的等速转动变换为凸模的直线冲压运动。再如，机械手表中的原动机构、调速机构等；车床、刨床等中有走刀机构；汽车中的带传动、齿轮变速器、差速器等也都是机构。

图1-5　曲柄压力机结构图与机构运动简图

由机器的结构可见，机构的性能和零件的质量决定着机器的完善程度。无论从制造机器还是从使用机器的角度来说，都必须将机构和零件作为基础来学习。另外，如果仅从结构和运动的角度来分析，机构与机器之间并无区别，因此，可将机构和机器总称为机械。