機械要素と機構
機械を分解してみると、いくつかの部品の組み合わせでできていることが分かります。ねじやばね、歯車、ピストンなど機械を構成している最小単位の部品を「機械要素」、機械要素が互いに関連をもって働くことを「機構」といいます。
カム機構とクランク機構
機械を構成する代表的な機構は、カム機構とクランク機構です。
カム機構は、回転する円板（カム）と円板に接触する棒（ロッド）で構成されます。円板の回転運動がロッドの上下（直線）運動に変換されるしくみです。 （図１）円板を卵型やハート形など凹凸をつけた形状にすることで様々な動きをつくることができます。例えば、自動車エンジンの吸排気は、カム機構によって周期的な弁の開閉動作をしています。
クランク機構は、往復運動を回転運動に、あるいは、回転運動を往復運動に双方向に変換が可能になる機構です。自動車エンジンではピストン機関の上下の往復運動を回転運動に変換しています。（図２）
自転車では、ペダルとチェーン、後輪の動きをよくみてみましょう。ペダルをこぐことで生まれた力が、クランクを通じて歯車を回転させ、歯車にかみあったチェーンが後輪を回すことで動いています。