Une machine (latin machina, du grec dorien mākʰanā (μαχανά, μηχανή en ionien-attique), signifiant : « astuce », « invention ingénieuse », « dispositif ») est un produit fini mécanique capable d'utiliser une source d'énergie communément disponible pour effectuer par elle-même, sous la conduite ou non d'un opérateur, une ou plusieurs tâches spécifiques, en exerçant un travail mécanique sur un outil, la charge à déplacer ou la matière à façonner. Une machine peut être fixe (machine-outil, machine à laver…) ou mobile (locomotive, tondeuse à gazon…).

Remarques :

Tout dispositif similaire devant être supporté par une machine ou maintenu par un utilisateur, est appelé outil ; Si sa finalité se limite à produire de l'énergie mécanique à partir d'une autre source d'énergie, on parle de moteur (la machine à vapeur est en réalité un moteur thermique) ; Inversement, une machine très polyvalente et capable d'effectuer de grands déplacements est appelée robot ; On utilise le terme appareil pour les dispositifs, notamment électroniques, n'ayant pas pour fonction principale de délivrer un travail mécanique (ordinateur, haut-parleur, instrument de mesure…) ; Dans le langage courant, on désigne souvent par le terme machine une motocyclette ou plus généralement un 2 roues motorisés (scooter ou cyclomoteur) ; On appelle également machine dans le langage courant un appareil électronique perfectionné, notamment un ordinateur, une calculatrice graphique ou encore une console de jeux.

Histoire

Au temps de la Rome antique, au théâtre, on utilisait des grues « mecane », ce qui donnera plus tard machina, puis enfin machine.

Le machinisme est apparu avec l'utilisation de mécanismes permettant de transformer un mouvement en un autre (ex. : le levier, la poulie, la vis d'Archimède).

En termes de construction, début XIX siècle, une Machine désigne un assemblage de pièces de bois disposées de manière qu'avec le secours de poulies, de moufles et cordages, un petit nombre d'hommes peuvent enlever de gros fardeaux et les poser en place, comme le vindas, l'engin (machine servant à élever en saillie les grosses pièces), la grue, le gruau (Grue plus petite que l'on met en mouvement par un tourniquet au lieu d'une roue), le treuil, etc. qui se montent et se démontent selon le besoin qu'on en a.

Caractéristiques

On appelle avantage mécanique le ratio entre la force que la machine exerce sur la charge et la force qui lui a été appliquée.

L'efficacité mécanique d'une machine est le ratio de son avantage mécanique réel à l'avantage mécanique idéal, c'est-à-dire sans frottement.

L'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est le ratio (adimensionnel) du travail fourni par la machine sur la quantité d'énergie qu'elle a consommée pour y parvenir.

Le rendement est le ratio entre l'efficacité énergétique réelle d'une machine et l'efficacité théorique maximale qu'on peut attendre d'elle. Le rendement a toujours une valeur comprise entre 0 et 1 (100 %) alors que, selon le système, l'efficacité peut prendre n'importe quelle valeur positive.

L'animal-machine, l'homme-machine et la philosophie

Les philosophes et les religions débattent depuis longtemps du statut souvent jugé tout à fait spécifique de l'homme et de l'animal parmi les êtres vivants.

Descartes en ** considère que l'animal est un corps uniquement composé de systèmes réflexes et mécaniques fonctionnant comme une machine dépourvue d'âme et incapable de rien éprouver. Il prend soin de ne pas confondre l'animal avec l'Homme qu'il juge doué de raison, de parole et d'esprit et qu'il décrit clairement comme « Maitre et possesseur de la nature ».

De nombreux auteurs considèrent que cette vision, celle de La Mettrie (qui proclamera que l'homme lui-même est une machine) et son époque (les lumières) ont fortement marqué l'occident et les modèles qu'il a imposé en matière d'agriculture moderne et d'élevage et de sciences vétérinaires, zootechnie qui dans une vision utilitariste et anthropocentrique semblent considérer l'animal comme un moyen de tirer ou de porter de lourdes charges, voire comme une simple « machine à produire », un gibier ou animal décoratif ou de compagnie. De même pour la cybernétique ou la biologie, via le Pavlovisme notamment.

Machine-outil

Dans l'industrie, les machines-outils à commande numérique permettent d'améliorer la productivité et la reproductibilité du travail effectué, en réduisant notamment les dispersions de fabrication. Par exemple, l'emploi du tournevis électrique sur les chaînes de montage permet une meilleure maîtrise du couple de serrage (à la différence du moulin à café, le tournevis électrique possède un système électromécanique de rétroaction).

Robot industriel

Afin de limiter la pénibilité de certain travaux, ou opérer à qualité constante en peinture, soudure ou assemblage, l'industrie utilise de plus en plus de robots à poste fixe et de robots mobiles pour l'approvisionnement des postes de travail (voir transitique).

Automatisme

Une dernière catégorie de machines effectue des travaux ou rend des services que, sans elle, l'homme serait incapable d'exécuter (exemple : calcul d'une image médicale en 3D à partir de ses projections ou trépanation de la boîte crânienne sans le moindre dommage au cerveau). L'informatique industrielle et l'automatisme sont à la base de toutes les machines modernes.

Mécatronique

Les machines modernes du XXI siècle deviennent mécatroniques avec de plus en plus de puissance et d'intelligence, du fait de la combinaison de quatre disciplines majeures de l'ingénierie : la mécanique, l'électrotechnique, l'électronique et, l'informatique.

Ordinateur

Un ordinateur est une machine électronique. Ils stockent et manipulent des flux d'électrons qui servent à la lecture séquentielle d'un ensemble d'instructions qui lui font exécuter des opérations logiques et arithmétiques. Voir automate et la machine de Turing.

Charles Babbage conçu la première calculatrice mécanique. Cette machine est considérée comme le précurseur de l'informatique moderne.

Machine et être vivant

De nombreuses controverses ont eu lieu sur la question de savoir si les êtres vivants sont ou non des machines.

Pour Descartes et la tradition cartésienne, les corps des animaux comme des humains sont comparables à des automates (même si les humains échappent au statut de pures machines parce qu'ils possèdent une âme, conformément au dualisme cartésien).

Pour la science moderne, dont les bases sont matérialistes, les êtres vivants sont des systèmes matériels complexes, qui maintiennent leur organisation, et donc leur originalité, en échangeant matière et énergie avec leur environnement, comme l'a notamment analysé Ilya Prigogine. Ainsi, les êtres vivants seraient des machines d'un genre particulier ou "d'un autre ordre".

Il reste que, par la complexité de leurs "mécanismes" nerveux, certains êtres vivants, les animaux, sont capables de ressentir douleur, voire souffrance, ce qui leur donne accès à un vécu original et, dans l'état actuel des choses, très différent des machines construites par l'être humain.

Et d'autre part, dans l'état actuel de la technique, aucune machine n'a été construite qui soit capable de se reproduire, de se développer ou de régénérer certains de ses constituants, comme le font très ordinairement les êtres vivants. Bref, ce que les anciens appelaient autrefois "la génération" est un ensemble de phénomènes qui restent inconnus aux machines. Pourtant, malgré ces évidences aisément observables, de nombreuses approches en biologie moderne tendent implicitement à considérer que les êtres vivants sont comme des machines. Dans cette discipline, il n'existe en effet pas de définition de l'être vivant qui fasse actuellement l'unanimité parmi les chercheurs, et de fait, c'est par défaut et faute de mieux que cette métaphore continue d'être employée.

James Albert Bonsack发明的卷烟机，在1880年发明，在1881年申请专利

机器是一件利用能量达到一特定目的的工具、设备或者设备，一般用来变换或传递能量，物料和信息，运行机械运动。机器的动力来源会是机械能、热能（热机）、电能（电机）、磁能或是化学能等。以往机器的定义中需要有可动件，由于电子学的进展，已经可以在没有可动件的情形下传递能量。

简单机械是单纯转换力的方向或量值的设备，也有许多更复杂的机器，例如车辆、电机系统（如马达、发电机等）、分子机器、电脑、电视及收音机等。

历史

温彻斯特发现的燧石手斧 手斧可能是第一个由人类制造的机器，其作法是将切割燧石来产生的楔，楔是简单机械的一种，可以将纵向的位移和力转变为横向将物体切开力及位移。 简单机械的概念来自西元前三世纪的阿基米德，他提出的简单机械包括杠杆、滑轮及螺旋，并研究了杠杆的力学原理。 亚历山卓的希罗（Heron of Alexandria）在其著作《力学》中列出了五种「可以使重物移动」的机械，包括杠杆、轮轴、滑轮、楔及螺旋，并且描述其用途及润滑方式。中国古代在香炉中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。以上这些反映了当时人类对古典机械的了解只限制在简单机械的静力学上，只考虑力的平衡，不考虑机械的动力学，也不考虑在力和位移之间的取舍，以及功的概念。 文艺复兴时期的学者开始研究简单机械的动力学，产生了机械功的概念。1586年时佛兰芒工程师西蒙·斯蒂文推导出斜面的机械利益，因此斜面也被列在简单机械中。简单机械的完整动力学理论是由意大利科学家伽利略·伽利莱在1600年的《力学》中提出。伽利略是第一个了解简单机械不会创造能量，只会转换能量的人。 机械中滑动摩擦的古典定律是由达文西（1452–1519）发明，但只留在他的笔记本中没有发表。后来纪晓姆·阿蒙顿（1699）再次发现摩擦力的定律，后来夏尔·奥古斯丁·库仑（1785）又作了进一步的发展。

分类

机器种类及相关零件 分类 机器 简单机械 斜面、轮轴、杠杆、滑轮、楔、螺旋 机械零件 轴、轴承、带、工作斗、紧固件、齿轮、键、滚子链、齿轮齿条副、绳、油封、弹簧、轮 时钟 原子钟、手表、摆钟、石英钟 压缩机和泵 阿基米德式螺旋抽水机、唧筒、水力活塞、泵、真空泵 热机 外燃机 蒸汽引擎、史特林引擎 内燃机 往复式发动机、燃气涡轮发动机 热泵 吸附式制冷、热电冷却、回热冷却 连杆机构 缩略图器、凸轮、Peaucellier-Lipkin 连杆 涡轮发动机 燃气涡轮发动机、喷气发动机、蒸汽涡轮发动机、水轮机、风力发动机、风车 翼型 帆、翼、舵、副翼、螺旋桨 电子设备 真空管、晶体管、二极管、电阻器、电容器、电感器、忆阻器、半导体、电脑 机器人 执行器、伺服马达、伺服机构、步进马达、电脑 其他 自动贩卖机、风洞、检重秤、铆接机 机械类机器 机械类机器一般是指产生力学能或是利用力学能进行特定任务的机器。 简单机械 1728年百科全书；或艺术与科学通用字典中简单机械的图表。简单机械是许多复杂机械构成的基础 亚里斯多德提出了将机械分类为一些简单零件的概念，他定义了杠杆、滑轮及螺旋为简单机械，后来在文艺复兴时期又加入轮轴、楔和斜面。 引擎 引擎或马达是将能量转换为可应用的机械运动的机器。热机是指一些可以将机械能转换为热能的设备，包括内燃机和外燃机，利用燃烧燃料来栈产生热能，再利用热能转换为动能，电动机利用电能使机器运动，气动马达的能量来源是压缩空气，发条玩具则是利用弹性能，在生物系统中，肌肉中的分子马达（例如肌球蛋白）可以利来化学能来运动。 电机与电子 电机 电机是指一些可以将机械能转换为电能，将电能转换为机械能，或是改变直流电电压或交流电电压的电气设备，可分为电动机、发电机及变压器三大类。 电子电路 电子学集合物理、工程及技术，主要处理有像真空管、晶体管、二极管、集成电路等主动组件的电路，以及配合的被动组件。主动组件由于其非线性特性以及可以控制电子流动的能力，因此可以将弱电信号放大，常应用在信息处理及信号处理上。而电子组件类似数字开关的动作也可以用在信息处理上。像印刷电路板、封装及各种通信基础架构等技术使电路板的机能完整，可以将这许多的零件变成一个可工作的系统。 计算机器 电脑保存电荷，并处理电子的流动，而保存及处理的过程也就是数据的处理，参见有限状态机及图灵机。 查尔斯·巴贝奇在1837年就设计了许多机器，可以计算对数及其他函数，他的差分机是第一台机械式的计算器。这台机器被视为是现在电脑的先驱，不过在查尔斯·巴贝奇有生之年就还无法看到它们问世。 分子机器 分子和蛋白质是生物机能的基础，而相关的研究也引发了分子机器的概念。例如驱动蛋白分子在细胞内运送囊泡，而肌球蛋白使肌肉收缩，这些分子都是由化学物质剌激而有对应的反应。 现在的奈米机械类似传统的机械，设计来运行特定的任务，和上述驱动蛋白或肌球蛋白的特性也有不同。奈米科技的研究者正在设法创建分子，可以受某一特定的刺激而反应。

机器组件（机件）

机器是由许多标准化的零件所构成，有些是控制运动方式的零件，例如齿轮组、皮带传动或链条传动、连杆、凸轮、刹车及离合器等，有些则是结构件，例如：框架机件、紧固件或是键，也有一些是可以减少摩擦，增加润滑有关的零件，如：轴承、油封等。 一些工业机械会有传感器、致动器及控制器，有些机械会进行工业设计，决定其外壳材质及颜色，以及用户使用机械的人机界面。 机器结构（机构） 机器中控制运动的零件组立称为机构。机构一般可以分为齿轮及齿轮组、凸轮及凸轮随动件机构、连杆机构、皮带传动机构或链条传动机构，也有些特殊的机构，像是索引机构，或是刹车及离合器等用到摩擦力的机构。 控制器 控制器利用传感器、控制逻辑和致动器来控制机器中特定零件的性能，像蒸气机的离心式调速器就是一个例子。控制器的范围很广，从在温度上升时开启冷水阀门的温控器，到车辆的巡航控制系统都可以算是控制器。传统的控制器可能会用许多的继电器组成，但已经被可编程逻辑控制器取代，有些系统会用伺服马达作为致动器，接受电气命令而动作，因此可以作为机器人系统使用。