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研究機械中機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動，以及機器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運動的學(xué)科。人們一般把機構(gòu)和機器合稱為機械。機構(gòu)是由兩個以上的構(gòu)件通過活動聯(lián)接以實現(xiàn)規(guī)定運動的組合體。機器是由一個或一個以上的機構(gòu)組成，用來作有用的功或完成機械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)換。這一學(xué)科的主要組成部分為機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)。
不同的機器往往由有限的幾種常用機構(gòu)組成，如內(nèi)燃機、壓縮機和沖床等的主體機構(gòu)都是曲柄滑塊機構(gòu)。這些機構(gòu)的運動不同于一般力學(xué)上的運動，它只與其幾何約束有關(guān)，而與其受力、構(gòu)件質(zhì)量和時間無關(guān)。1875年 ，德國的 F.勒洛把上述共性問題從一般力學(xué)中獨立出來，編著了《理論運動學(xué)》一書，創(chuàng)立了機構(gòu)學(xué)的基礎(chǔ)。書中提出的許多概念、觀點和研究方法至今仍在沿用。1841年，英國的R.威利斯發(fā)表《機構(gòu)學(xué)原理》。19世紀(jì)中葉以來，機械動力學(xué)也逐步形成。進入20世紀(jì)，出現(xiàn)了把機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)合在一起研究的機械原理。1934年，中國的劉仙洲所著《機械原理》一書出版。1969年，在波蘭成立了機構(gòu)和機器原理協(xié)會，簡稱IFTOMM。
機構(gòu)學(xué)的研究對象是機器中的各種常用機構(gòu)，如連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)(如棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等)以及組合機構(gòu)等。它的研究內(nèi)容是機構(gòu)結(jié)構(gòu)的組成原理和運動確定性，以及機構(gòu)的運動分析和綜合。機構(gòu)學(xué)在研究機構(gòu)的運動時僅從幾何的觀點出發(fā)，而不考慮力對運動的影響。
機械動力學(xué)的研究對象是機器或機器的組合。研究內(nèi)容是確定機器在已知力作用下的真實運動規(guī)律及其調(diào)節(jié)、摩擦力和機械效率、慣性力的平衡等問題。
按機械原理的傳統(tǒng)研究方式，一般不考慮構(gòu)件接觸面間的間隙、構(gòu)件的彈性或溫差變形以及制造和裝配等所引起的誤差。這對低速運轉(zhuǎn)的機械一般是可行的。但隨著機械向高速、高精度方向發(fā)展，還必須研究由上述因素引起的運動變化。因而從40年代開始，又提出了機構(gòu)度問題。由于航天技術(shù)以及機械手和工業(yè)機器人的飛速發(fā)展，機構(gòu)度問題已越來越引起人們的重視，并已成為的*的一個組成部分。
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