Bien, entonces el tipo de pieza es una clasificación de esta o podríamos llamarlo una "generalización" de una pieza.
debido a que una misma pieza (mismo modelo y marca) puede estar en distintas maquinas y en una máquina muchas piezas, entonces supongo que este modelo satisface a todo eso.
http://i44.tinypic.com/23mo5fb.png
Teniendo en
tipo_pieza registros como "neumático", "volante", etc
además las piezas son una conjunción de marcas, modelos y tipo de pieza y posee su id único debido a que forma parte de otra tabla (relación explicita),
pieza_maquina que contiene los id de las máquinas y las piezas que poseen.
no se que más normalizado podría estar pero a mi parecer este modelo satisface a todos los requerimientos =)
saludos.