機器的組成與結構是什么？

功能與性能的實現是靠機器的結構來保證的，機器的種類很多，其結構也不盡相同。但任何一個機器從功能的角度來看都可以分為動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱和控制系統(tǒng)，如圖1-21所示，另外還有支承系統(tǒng)和潤滑、冷卻與密封系統(tǒng)。

圖1-21　機器的功能組成
1　動力系統(tǒng)
動力系統(tǒng)包括動力機及其配套裝置，是整個機器工作的動力源，如圖1-20自動洗衣機的電動機。按能量轉換性質的不同，動力機可分為一次動力機和二次動力機。
一次動力機是把自然界的能源（一次能源）直接轉變?yōu)闄C械能的機械，如內燃機、汽輪機、燃氣輪機等，其中內燃機廣泛用于各種車輛、船舶、農業(yè)機械、工程機械等移動作業(yè)機械，汽輪機、燃氣輪機多用于大功率高速驅動的機械。以一次動力機為動力源的機器比較多，比如汽車、飛機、輪船、潛艇等都是以一次動力機為動力源的。
二次動力機是把二次能源（電能）或由電能產生的液能、氣能轉變?yōu)闄C械能的機械，如電動機、液壓馬達、氣動馬達等。它們在各類機械中都有廣泛應用，其中尤以電動機應用更為普遍。比如，各種類型的機床、洗衣機、電風扇、水泵、油泵等，都是以二次動力機作為機器的動力源的。
由于經濟上的原因，動力機輸出的運動通常為連續(xù)的高速旋轉運動。
2　傳動系統(tǒng)
傳動系統(tǒng)是把動力機的動力和運動傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置，是連接動力系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的“橋梁”。如圖1-20洗衣機要將電動機的動力通過皮帶輪和減速器傳遞給波輪，驅動洗衣機工a686964616fe58685e5aeb作。機械的種類繁多，用途也各種各樣，各種機械的傳動系統(tǒng)千變萬化，但通常包括下列幾個組成部分：變速裝置、啟停和換向裝置、制動裝置及安全保護裝置等。
傳動系統(tǒng)有下列主要功能：
（1）變速，當用動力機進行變速不經濟、不可能或不能滿足要求時，通過傳動系統(tǒng)實行變速（有級或無級），把動力機的速度降低或增高，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)多種速度的要求。
（2）改變運動規(guī)律或形式，把動力機輸出的均勻連續(xù)旋轉運動轉變?yōu)榘茨撤N規(guī)律變化的旋轉或非旋轉運動。之所以要進行運動形式的改變，是因為有許多機械需要直線移動、擺動、間歇旋轉等其他的非連續(xù)旋轉運動。
3　執(zhí)行系統(tǒng)
執(zhí)行系統(tǒng)由執(zhí)行構件和與其相連的執(zhí)行機構組成，是直接完成機器工作任務的部分，常出現在機械系統(tǒng)的末端，直接與作業(yè)對象接觸，如洗衣機的波輪、汽車車輪、機器人的抓取機構等。通過它們完成機器預定的功能，因此是直接影響機器工作質量的重要部分。例如，為了提高洗衣機洗凈衣服的效果，對作為執(zhí)行構件的波輪，不同的廠家開發(fā)了“棒式波輪”、“碟形波輪”、“凸形波輪”、“偏心波輪”等多種形式。機器人的執(zhí)行機構是抓取機構，為了能可靠抓起不同形狀的物體，抓取機構有各種結構形式。
執(zhí)行系統(tǒng)有下列主要特點：
（1）執(zhí)行機構的作用是傳遞和變換運動與動力，即把傳動系統(tǒng)傳遞過來的運動與動力進行必要的轉換，以滿足執(zhí)行部件的要求。
（2）執(zhí)行機構變換運動，就其變換形式來說，常見的有將轉動變換為移動或擺動，或反之。就變換的節(jié)拍來看，則可將連續(xù)運動變換為不同形式的連續(xù)運動或間歇運動。
（3）執(zhí)行系統(tǒng)工作任務多種多樣，但歸納起來有以下幾種：夾持、搬運、輸送、分度與轉位、檢測、施力。根據機械系統(tǒng)工作要求，往往一個執(zhí)行系統(tǒng)需要具備多種功能要求。
（4）執(zhí)行系統(tǒng)通常處在機械系統(tǒng)的末端，直接與作業(yè)對象接觸，其輸出也是機械系統(tǒng)的主要輸出。因此，執(zhí)行系統(tǒng)工作性能的好壞，直接影響整個系統(tǒng)的性能，執(zhí)行系統(tǒng)除能滿足強度、剛度、壽命等要求外，還應充分注意其運動精度和動力學特性等要求。
4　操縱和控制系統(tǒng)
機械因人的需要而設計，為人所服務，必定要被人所控制，操縱和控制系統(tǒng)是使動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調運行，并準確可靠地完成整機功能的裝置。它的功能是控制或操縱上述各系統(tǒng)的啟動、離合、制動、變速、換向或各部件間運動的先后次序、運動軌跡及行程等。
傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)通常是由接觸器、繼電器、按鈕開關、行程開關、電磁鐵等傳統(tǒng)電氣部件組成。而隨著計算機技術、微電子技術的發(fā)展，現代機械朝著自動化、精密化、智能化發(fā)展的趨勢不可阻擋，電腦控制的機電產品從生產機械（如數控機床）到家用電器越來越普遍。因此控制系統(tǒng)在整臺機器設備中的作用顯得日益重要，在整機成本中的份額也越來越大。圖1-20全自動洗衣機中的程序控制器8，早期的方案多用“機械定時器”作為該控制器的基本結構，而現今的洗衣機更多采用電腦（微處理器）作為控制的核心。關于機械控制系統(tǒng)的詳細介紹，請參照第四章工程控制認知。
5　支承系統(tǒng)
支承系統(tǒng)是總系統(tǒng)的基礎部分。它主要包括底座、立柱、橫梁、箱體、工作臺和升降臺等，作用是支撐動力機、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱與控制系統(tǒng)，使它們保持各自正確的位置，并有機地聯系起來。機器設備的運輸、安裝都離不開支承系統(tǒng)，并往往占據了機器重量的大部分。如生活中常見摩托車的車架組成了該設備的支承系統(tǒng)，顯然是不可缺少的一個重要部分。
6　潤滑、冷卻與密封系統(tǒng)
潤滑與密封裝置的作用是降低摩擦；冷卻的作用是降低溫升。兩者的目的都是為了保證總系統(tǒng)及各子系統(tǒng)能在規(guī)定的溫度范圍內正常地工作和延長使用壽命。
從上述分析可以看出，任何機械產品都離不開機械系統(tǒng)，不論是汽車、飛機，還是機器人、加工中心這種典型的機電一體化產品，都必須有機械系統(tǒng)。通常所指的加工中心也都是在機械系統(tǒng)基礎之上，應用相應的控制理論和方法，結合電子及微電子技術，并采用測試、控制等電子集成元件，組成了比普通機床在某一方面或某幾方面技術指標都有所提高的一種加工設備。
那么手機、電腦、打印機、傳真機、照相機等電子器械的組成又該如何劃分呢？請同學們思考。