0.1 机器的组成和本课程研究的内容
图0-2所示为一台单缸四冲程内燃机，它是汽车、飞机、轮船、装载机等各种机械最常用的动力装置。它是由汽缸体（机架）1、曲轴2、连杆3、活塞4、进气阀5、排气阀6、推杆7、凸轮8、齿轮9及齿轮10等组成。燃气燃烧后膨胀，推动活塞往复运动，通过连杆使曲轴连续转动。凸轮和顶杆是用来按一定的运动规律启闭进气阀和排气阀的。为了保证曲轴每转两周进、排气阀各启闭一次，曲轴与凸轮轴之间安装了齿数比为1:2的齿轮。这样，当燃气推动活塞运动时，各实体协调地动作，进、排气阀有规律地启闭，加上汽化、点火等装置的配合，就把燃气燃烧产生的热能转换为曲轴转动的机械能。
图0-2 单缸四冲程内燃机
由此，我们知道，内燃机有以下3个部分。
（1）原动部分：该部分是通过火花塞点火，使燃气燃烧产生推动活塞的压力，将燃气燃烧时产生的热能转变为机械能的部分。
（2）主运动传动部分：该部分是将活塞的往复移动转换成曲轴的连续转动，从而输出并传递能量（力和运动）的部分。
（3）协调控制部分：该部分是使进气阀门和排气阀门定时开闭和适时点火的部分。
图0-3所示为牛头刨床，它由电动机1、小齿轮2、大齿轮3、滑块4、杆5、滑块6、牛头7、刀架8、工作台9、螺杆10和床身11组成。电动机1的旋转运动通过皮带传动，使小齿轮2带动大齿轮3转动（同时传力）；大齿轮3上用销子铰接了一个滑块4，它可在杆5的槽中滑动，杆5下端的槽中有一个与机架11铰接的滑块6，当大齿轮3上的销子做圆周运动时，滑块4在杆5的槽中滑动，同时推动杆5绕滑块6的中心做往复摆动；杆5的上端用销子和牛头7铰接，推动牛头7在刨床床身的导轨中往复滑动；牛头7上装有刀架8，牛头在工作行程中切削工件，回程时，刀架稍抬起后与牛头一起快速退回；在再次切削行程前，齿轮3通过连杆和棘轮（图0-3中未画处）及螺杆10使工作台9（工件）横向移动一个进刀的距离，以进行下一次切削。由此可知牛头刨床也有3个部分。
图0-3 牛头刨床
（1）原动部分：电动机将电能转化为机械能。
（2）主运动传动部分：电动机的转动变为牛头的往复移动。
（3）协调控制部分：齿轮转动变为工作台适时的间歇运动。
以上两台机器都是由原动部分、主运动传动部分和协调控制部分组成的，虽然它们的构造、用途和性能各不相同，但从其组成、运动确定性以及功能关系来看，均具有以下共同的特征。
（1）它们都是人为的实物组合体。
（2）各实体之间具有确定的相对运动。
（3）能够用来变换或传递能量、物料与信息。
所以，同时具有以上三个特征的实物组合体就称为机器。国家标准对机器的定义为：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。
根据用途的不同，机器一般可以分为动力机器、工作机器和信息机器三类。
动力机器的功用是实现机械能和其他形式的能量之间的转换。例如，内燃机、压气机、涡轮机、电动机、发电机等都属于动力机器。
工作机器的功用是完成有用的机械功或搬运物品。例如，各种机床、轧钢机、汽车、飞机、起重机、洗衣机等都属于工作机器。
信息机器的功用是完成信息的传递和变换。例如，复印机、打印机、绘图机、传真机、照相机等都属于信息机器。
进一步分析以上两个实例，可以看出，各个实物组合体具有确定的相对运动是它们成为机器的基本要求。在机器的各种运动中，有些是传递回转运动的（如齿轮传动、链传动等）；有些是把转动变为往复移动的；有些是利用实物本身的轮廓曲线实现预期运动规律的。在工程实际中，人们常常根据实现这些运动形式的实物的外形特点，把相应的一些实物的组合称为机构。如图0-2所示，2-3-4-1称为曲柄滑块机构，它在内燃机中的运动功能是将滑块4的往复移动变换为曲柄2的连续转动；9-10-1称为齿轮机构，其功能是实现转速的变化，即齿轮10每转两圈，齿轮9转一圈；7-8-1称为凸轮机构，它是将凸轮8的旋转运动变换为推杆7的往复移动，且推杆在凸轮廓线的控制下实现预期的运动规律。
由此可以看出，机构具有机器的前两个特征。
（1）它们都是人为的实物组合体。
（2）各实体之间具有确定的相对运动。
通过以上分析可知，机器是由各种各样的机构组成的，它可以完成能量转换、做有用功或处理信息；而机构则是机器的运动部分，机构在机器中仅仅起着运动传递和运动形式转换的作用。
一部机器可能是多种机构的组合体，例如上述的内燃机和牛头刨床，就是由齿轮机构、凸轮机构和连杆机构等组合而成的；一部机器也可能只含有一个最简单的机构，例如人们所熟悉的发电机，就只含有一个由定子和转子所组成的基本机构。
从实现运动的结构组成观点来看，机构和机器之间并无区别。因此，人们常用“机械”作为机器和机构的总称。而组成机械的相对运动单元称为构件，机械中不可拆卸的制造单元称为零件。构件可以是单一的零件，如图0-2中的曲轴2；也可以是由几个零件组成的刚性结构，如图0-4所示的内燃机的连杆。构件与零件的区别在于：构件是机器的运动单元，而零件则是机器的制造单元。
图0-4 连杆
各种机械中普遍使用的机构称为常用机构，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、步进传动机构等。
各种机械中普遍使用的零件称为通用零件，如螺钉、轴、轴承、齿轮、弹簧等。只在某一类型机器中使用的零件称为专用零件，如内燃机的活塞、曲轴，汽轮机的叶片等。
机械设计基础是一门综合性质的技术基础课。本课程主要阐述一般机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计方法，同时扼要地介绍与本课程有关的国家标准和规范。
通过本课程的学习，可使学生获得认识、使用和维护机械设备的一些基本知识；并培养学生初步具有运用手册设计简单机械传动装置的能力，为今后的技术改造和技术革新创造条件，并为学习有关专业机械设备课程奠定必要的基础。