機(jī)械工程導(dǎo)論第二講

1、機(jī)械工程學(xué)科(xuk)導(dǎo)論共三十頁2.1世界機(jī)械工程發(fā)展史2.2機(jī)械工程發(fā)展(fzhn)歷程中的偉大成就2.3機(jī)械工程(gngchng)的發(fā)展趨勢二、機(jī)械工程的發(fā)展共三十頁二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn) 機(jī)械一詞來源于希臘語及拉丁文，原指巧妙的設(shè)計(jì)(shj)，作為近現(xiàn)代的概念可追溯到古羅馬時(shí)期。現(xiàn)在通常解釋為利用力學(xué)原理組成的各種裝置。它能把力量和力從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方或改變能量和力的方式。 機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。各種機(jī)構(gòu)都是用來傳遞與變換運(yùn)動和力的可動的裝置。而機(jī)器則是根據(jù)某種要求來設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動的裝置，可用來變換或傳遞能量、物料和信息。 機(jī)械是人類生產(chǎn)和生活的基本要素之一，是人

2、類物質(zhì)文明最重要的組成部分。機(jī)械的定義共三十頁2.1世界機(jī)械工程發(fā)展史二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn) 古代機(jī)械工程史是18世紀(jì)歐洲工業(yè)革命(gngygmng)之前人類創(chuàng)造和使用機(jī)械的歷史。 公元前4700年古埃及人首先進(jìn)入青銅時(shí)代，開始使用輥（gun）子，翹棒和滑撬等機(jī)械。 公元前3000以前，人類已經(jīng)廣泛使用石制和骨制的工具。 公元前2800年中國中原地區(qū)出現(xiàn)原始木質(zhì)機(jī)械，用于耕地。世界各地的動力也由人力發(fā)展到畜力，水力和風(fēng)力。 公元前600年至400年，希臘的學(xué)者希羅提出關(guān)于5種簡單機(jī)械(輪與軸、杠桿、滑輪、尖劈、螺紋)推動重物的理論。此外，木工工具、長軸車床和腳踏車床開始廣泛應(yīng)用。 2.

3、1.1 古代機(jī)械工程共三十頁 公元前100年，古希臘人在手磨的基礎(chǔ)上發(fā)明了石輪磨，齒輪系和杠桿原理開始在歐洲使用。 1000-1500年，西歐開始使用煤冶煉生鐵，還出現(xiàn)了手搖鉆，曲柄連桿機(jī)構(gòu)原理已應(yīng)用(yngyng)于機(jī)械。加工機(jī)械方面出現(xiàn)了大輪盤的車床。 2.1.1 古代(gdi)機(jī)械工程共三十頁2.1世界機(jī)械工程發(fā)展史二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn) 歐洲在16世紀(jì)進(jìn)入了文藝復(fù)興時(shí)期，機(jī)械工程領(lǐng)域中的發(fā)明創(chuàng)造如雨后春筍，機(jī)械制造業(yè)空前發(fā)展。意大利的達(dá)芬奇設(shè)計(jì)了機(jī)器人、變速器、紡織機(jī)、泵、車床、銼刀制作機(jī)、自動鋸、螺紋加工機(jī)等大量機(jī)械，并畫了印刷機(jī)、鐘表、壓縮機(jī)、起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、貨幣印刷機(jī)等大

4、量機(jī)械草圖。1760年，英國的哈格里沃斯改造了紡織機(jī)，使紡紗和織布開始(kish)分工。 1769年，在英國格拉斯哥大學(xué)工作的瓦特經(jīng)過十余年的努力和不斷改進(jìn)，在愛丁堡造出第一臺蒸汽機(jī)，1780年，蒸汽機(jī)為工廠提供了強(qiáng)大的動力，成為動力之王。 1847年，在英國伯明翰成立了機(jī)械工程師學(xué)會。 2.1.2 近代機(jī)械工程共三十頁共三十頁 1873年，電動機(jī)成為機(jī)床的動力，開始了電力取代蒸汽動力的時(shí)代。 1897年，德國的狄賽爾發(fā)明了著名的狄賽爾內(nèi)燃機(jī)，解決了汽車、輪船等許多機(jī)器的動力源問題，機(jī)械工業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新階段。 19世紀(jì)初，研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(yndng)的機(jī)構(gòu)學(xué)第一次被列為高等工程學(xué)院的課

5、程。2.1.2近代(jndi)機(jī)械工程共三十頁狄賽爾內(nèi)燃機(jī)共三十頁2.1世界機(jī)械工程發(fā)展史二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn)20世紀(jì)初，美國(mi u)開始研制并發(fā)展了銑床、轉(zhuǎn)塔車床、拉床、磨床以及自動車床，在制造機(jī)床的同時(shí)，為了保證精度，千分尺等一大批測量器具和螺紋被設(shè)計(jì)制造出來。隨著電子科技的發(fā)展，機(jī)械的自動化程度越來越高。1952年，美國帕森斯公司制成第一臺數(shù)字控制機(jī)床。1962年，美國本迪克斯公司首次在數(shù)控銑床上實(shí)現(xiàn)最佳適應(yīng)控制。1976年，日本發(fā)那科公司首次展出由4臺加工心和1臺工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元。此外，這個(gè)時(shí)期核技術(shù)、電子技術(shù)和航空航天技術(shù)開始迅速發(fā)展。20世紀(jì)70年代以后，

6、機(jī)械工程與電工、電子、冶金、化學(xué)、物理和激光等技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出了許多新工藝、新材料和新產(chǎn)品，使機(jī)械產(chǎn)品精密化、高效化和制造過程中的自動化達(dá)到了前所未有的水平。 2.1.3 現(xiàn)代機(jī)械工程共三十頁2.2機(jī)械工程發(fā)展(fzhn)歷程中的偉大成就二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn)汽車改變了人類的整個(gè)交通狀況，擁有汽車工業(yè)成了一個(gè)強(qiáng)大工業(yè)國家的標(biāo)志。1769年，法國人居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動三輪汽車。1885年，德國工程師卡爾本茨在曼海姆制成了第一輛本茨專利機(jī)動車，該車為三輪汽車，采用了一臺兩沖程單缸0.9馬力的汽油機(jī)，具備了現(xiàn)代汽車的一些基本特點(diǎn)，如火花點(diǎn)火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪

7、驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向和制動手把等。這就是世界上公認(rèn)的第一輛現(xiàn)代汽車。 2.2.1 汽車本節(jié)將列舉6個(gè)具有一定代表性的實(shí)例共三十頁汽車(qch)之父卡爾本茨(其創(chuàng)建的本茨公司即為現(xiàn)在的奔馳公司）共三十頁1885年的本茨三輪(sn ln)汽車共三十頁2.2機(jī)械工程發(fā)展(fzhn)歷程中的偉大成就二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn)2.2.2 阿波羅登月計(jì)劃 通過阿波羅登月計(jì)劃，美國建立和完善了龐大的航天工業(yè)和技術(shù)體系，有力地帶動和促進(jìn)了一系列高新技術(shù)的快速發(fā)展：數(shù)據(jù)傳輸與通信、光學(xué)通信、高性能計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、自動控制、人工智能、遙科學(xué)、自動化加工、超高強(qiáng)度和耐高溫材料、醫(yī)藥和醫(yī)學(xué)、升空測控、大推力運(yùn)載火箭等，

8、阿波羅的先進(jìn)技術(shù)和深遠(yuǎn)文化影響了整個(gè)20世紀(jì)。共三十頁阿波羅登月共三十頁2.2機(jī)械工程發(fā)展(fzhn)歷程中的偉大成就二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn)2.2.3 發(fā)電 利用發(fā)電動力裝置將水能、石化燃料（煤、油、天然氣）的熱能、核能以及太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過程稱為發(fā)電。 20世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會的重大變革，是因?yàn)殡娺M(jìn)入了家庭、工廠和商業(yè)。發(fā)電在電力工業(yè)中處于中心地位，決定著電力工業(yè)的規(guī)模，也影響到電力系統(tǒng)中輸電、變電、配電等各個(gè)環(huán)節(jié)的發(fā)展。 到20世紀(jì)80年代末，主要發(fā)電形式是火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電，三者的發(fā)電量占全部發(fā)電量的99以上。共三十頁火力發(fā)電(hul fdin)

9、共三十頁水力發(fā)電(shu l f din)共三十頁核能(hnng)發(fā)電（核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電）共三十頁2.2機(jī)械工程發(fā)展(fzhn)歷程中的偉大成就二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn)2.2.4 農(nóng)業(yè)機(jī)械化 農(nóng)業(yè)機(jī)械化，是指運(yùn)用先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營條件，不斷提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的過程。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，可以節(jié)省勞動力，減輕勞動強(qiáng)度，提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率，增強(qiáng)克服自然災(zāi)害的能力。 其發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段: 半機(jī)械化階段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用畜力牽引的簡單的農(nóng)業(yè)機(jī)械。 基本機(jī)械化階段，普遍采用拖拉機(jī)牽引的農(nóng)業(yè)機(jī)械。 綜合機(jī)械化階段，20世紀(jì)50年代以

10、后，廣泛地使用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)器，由于電子 計(jì)算機(jī)等在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的增多，農(nóng)業(yè)機(jī)械化向自動化發(fā)展。 共三十頁耕地(gngd)共三十頁2.2機(jī)械工程發(fā)展(fzhn)歷程中的偉大成就二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn)2.2.5 飛機(jī) 飛機(jī)，是由固定翼產(chǎn)生升力，由推進(jìn)裝置產(chǎn)生推(拉)力，在大氣層中飛行的重于空氣的航空器。飛機(jī)的發(fā)明深刻改變和影響著人們的生活。 飛機(jī)是人類在20世紀(jì)所取得的最重大的科學(xué)技術(shù)成就之一，有人將它與電視和電腦并列為20世紀(jì)對人類影響最大的三大發(fā)明。 美國的萊特兄弟在1903年制造出了第一架依靠自身動力進(jìn)行載人飛行的飛機(jī)“飛行者”1號，并且獲得試飛成功。共三十頁萊特兄弟(xingd)共三

11、十頁2.2機(jī)械工程發(fā)展(fzhn)歷程中的偉大成就二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn)2.2.6 制冷 制冷，是使某一空間或物體的溫度降到低于周圍環(huán)境溫度，并保持在規(guī)定低溫狀態(tài)的一門科學(xué)技術(shù)，它隨著人們對低溫條件的要求和社會生產(chǎn)力的提高而不斷發(fā)展 。 現(xiàn)在，制冷技術(shù)幾乎已經(jīng)滲透到各個(gè)生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)研究領(lǐng)域，在改善人類的生活質(zhì)量方面發(fā)揮著巨大作用。 在人民生活中，家用冰箱、空調(diào)器的應(yīng)用日益增多。 制冷技術(shù)在商業(yè)上的應(yīng)用主要是對易腐食品進(jìn)行冷加工、冷藏及冷藏運(yùn)輸。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，制冷應(yīng)用也很廣。如機(jī)械制造中，對鋼的低溫處理，使金 相組織內(nèi)部的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，改善鋼的性能。 在建筑工業(yè)中，用凍土法

12、挖掘土方，在挖掘礦井、隧道時(shí)，可采用凍土法使工 作面不坍塌，保證施工安全。共三十頁2.2.6 制冷(zhlng) 在農(nóng)業(yè)方面，對農(nóng)作物種子進(jìn)行低溫處理，模擬陽光的日光型植物生長箱育秧 等均需要制冷技術(shù)。 在醫(yī)藥手術(shù)中，如心臟、外科、腫瘤、白內(nèi)障、扁桃腺的切除手術(shù)，皮膚和眼 球的移植手術(shù)及低濕麻醉等，均需要制冷技術(shù)。 此外，在微電子技術(shù)、光纖通信、能源、新型原材料、宇宙開發(fā)、生物工程技 術(shù)這些尖端科學(xué)領(lǐng)域(ln y)中，制冷技術(shù)也有重要的應(yīng)用。 共三十頁制冷(zhlng)原理共三十頁制冷(zhlng)設(shè)備共三十頁2.3 機(jī)械工程的發(fā)展趨勢二、機(jī)械工程的發(fā)展(fzhn) 未來機(jī)械工程科學(xué)發(fā)展(fz

13、hn)的總趨勢將是智能、數(shù)字化；交叉、綜合化；柔性、集成化；精密、 微型化；高效、清潔化。隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，降低能耗、保護(hù)環(huán)境、高精度、高性能的各類機(jī)械產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)，微型機(jī)械將會普及應(yīng)用。21世紀(jì)的機(jī)械發(fā)展方向主要表現(xiàn)在：以太陽能和核能為代表的沒有污染的動力機(jī)械將會投入使用，燃?xì)浒l(fā)動機(jī)驅(qū)動的汽車將會行駛在公路上。載人航天技術(shù)更加成熟，人類可以乘坐宇宙飛船登陸火星、月球和其他星球，甚至可以實(shí)現(xiàn)太空旅行和其他星球居住。高精度、高效率的自動機(jī)床、加工中心更加普及，CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)更加完善，機(jī)械制造業(yè)將擺脫傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作觀念。 共三十頁 微型機(jī)械將會應(yīng)用到醫(yī)療和軍事(jnsh)領(lǐng)域，人工智能機(jī)械將會大量出現(xiàn)。 綠色機(jī)械將會取代傳統(tǒng)機(jī)械，設(shè)計(jì)方法智能化，大量工程設(shè)計(jì)軟件取代人工設(shè)計(jì)與計(jì)算過程。 民用生活機(jī)械進(jìn)入家庭，非金屬材料和復(fù)合材料在機(jī)器中的應(yīng)用日益廣泛。未來的機(jī)械在能源、材料、加工制作、操縱與控制等都會發(fā)生很大變革。共三十頁內(nèi)容摘要機(jī)械工程學(xué)科導(dǎo)論。1873年，電動機(jī)成為機(jī)床的動力，開始了電力取代蒸汽動力的時(shí)代。1897年，德國的狄賽爾發(fā)明了著名的狄賽爾內(nèi)燃機(jī)，解決了汽車、輪船等許多機(jī)器的動力源問題，機(jī)械工業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新階段。