機(jī)械工程學(xué)科課件

機(jī)械工程學(xué)科導(dǎo)論

裴仁清上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院機(jī)械工程學(xué)科導(dǎo)論目錄機(jī)械工程的歷史發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和主要任務(wù)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械工程的發(fā)展方向機(jī)械工程人才的基本素質(zhì)目錄機(jī)械工程的歷史發(fā)展什么是機(jī)械工程？

機(jī)械工程是19世紀(jì)初期從民用工程中分離出來的一門工程學(xué)科。它的目標(biāo)是運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)理論和有關(guān)機(jī)械方面的專門知識，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，有判斷地、經(jīng)濟(jì)有效地解決在設(shè)計(jì)、研究、制造和運(yùn)行各種機(jī)械中遇到的實(shí)際問題。機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱工業(yè)之一。機(jī)械工業(yè)是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。什么是機(jī)械工程？機(jī)械工程是19世紀(jì)初期從民用工程中分離機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代

五千年前已開始使用簡單的紡織機(jī)械；晉朝時(shí)在連機(jī)椎和水碾中應(yīng)用了凸輪原理；西漢時(shí)應(yīng)用輪系傳動原理制成了指南車和記里鼓車；東漢張衡發(fā)明的候風(fēng)地動儀是世界上第一臺地震儀。目前許多機(jī)械中仍在采用的青銅軸瓦和金屬人字圓柱齒輪，在我國東漢年代的文物中都可以找到它們的原始形態(tài)。

我國古代在機(jī)械研制方面有許多杰出的發(fā)明創(chuàng)造。機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代五千年前已開始使用簡單的機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代1980年出土的秦始皇陵銅車馬代表了當(dāng)時(shí)鑄造技術(shù)、金屬加工和組裝工藝的水平。東漢以后出現(xiàn)了記里鼓車和指南車。記里鼓車有一套減速齒輪系，通過鼓鐲的音響分段報(bào)知里程。三國馬鈞所造的指南車除用齒輪傳動外，還有自動離合裝置，在技術(shù)上又勝記里鼓車一籌。自動離合裝置的發(fā)明，說明傳動機(jī)構(gòu)齒輪系已發(fā)展到相當(dāng)?shù)某潭?。明初的造船業(yè)已有很大進(jìn)展。鄭和下西洋的船隊(duì)是當(dāng)時(shí)世界上最大的船隊(duì)。鄭和所乘寶船長約137米，張12帆，舵桿長11米多，是古代最大的遠(yuǎn)洋船舶。機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代1980年出土的秦始皇陵銅機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代王徵于1627年編譯和出版了《遠(yuǎn)西奇器圖說錄最》，介紹了西方機(jī)械工程的概況。來自西方的自鳴鐘表和水銃等也在一定范圍內(nèi)得到流傳。1634～1637年，明朝的宋應(yīng)星編著和出版了《天工開物》，記錄了許多先進(jìn)的工藝技術(shù)和科學(xué)創(chuàng)見。它反映出當(dāng)時(shí)的農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平。記載了不少有關(guān)機(jī)械制造和產(chǎn)品性能的情況。內(nèi)容涉及泥型鑄釜、失蠟法鑄造以及鑄錢等鑄造技術(shù)，還記述了千鈞錨和軟硬繡花針的制造方法、提花機(jī)和其他紡織機(jī)械以及車船等各種交通工具的性能和規(guī)格等?！短旃ら_物》被稱為中國17世紀(jì)的工藝百科全書。機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了學(xué)術(shù)研究

機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代王徵于1627年編譯和出版機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外18世紀(jì)初以蒸汽機(jī)的出現(xiàn)為代表產(chǎn)生了第一次產(chǎn)業(yè)革命，人們開始設(shè)計(jì)制造各種各樣的機(jī)械，例如紡織機(jī)、火車、汽輪船。哈格里沃斯發(fā)明的

“珍妮紡紗機(jī)”法國陸軍技術(shù)軍官古諾發(fā)明了世界上第一輛蒸汽動力車與此同時(shí)，機(jī)械制造設(shè)備和技術(shù)也在同步發(fā)展機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外18世紀(jì)初以蒸汽機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外19世紀(jì)到20世紀(jì)初的第二次產(chǎn)業(yè)革命，隨著內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，促進(jìn)了汽車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的出現(xiàn)和發(fā)展。1898年問世的“雷諾”牌汽車“圣路易斯精神”號飛機(jī)1927年美國人林德伯格駕駛著它完成了人類首次不著陸飛越大西洋的壯舉。機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外19世紀(jì)到20機(jī)械發(fā)展的歷史回顧1797年，莫茲利首創(chuàng)螺紋車床。1914年，福特流水生產(chǎn)線，大量生產(chǎn)汽車。19世紀(jì)末，泰勒“科學(xué)管理法”的出現(xiàn)機(jī)械發(fā)展的歷史回顧1797年，莫茲利1914年，福特流19世現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展20世紀(jì)中后期，以機(jī)電一體化技術(shù)為代表，在機(jī)器人，航空航天，海洋艦船等領(lǐng)域開發(fā)出了眾多高新機(jī)械產(chǎn)品，如火箭、衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站、航空母艦、深海探測器等。國際太空站航天飛機(jī)正在利用機(jī)械臂施放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展20世紀(jì)中后期，以機(jī)電一體化技術(shù)為代表，在現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展高精度加工、超精密加工特種加工自動化流水線、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)現(xiàn)代機(jī)械工程范圍廣泛18世紀(jì)前，機(jī)械工程師主要憑借經(jīng)驗(yàn)和技藝現(xiàn)代機(jī)械工程，引入了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展高精度加工、超精密加工特種加工自動化流水線現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展汽車生產(chǎn)線機(jī)器人現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展汽車生產(chǎn)線機(jī)器人現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展數(shù)控機(jī)床

（點(diǎn)擊此處看機(jī)床換刀動作）柔性制造系統(tǒng)現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)未來機(jī)械工程的發(fā)展展望未來機(jī)械工程，智能機(jī)械、微型機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)械的蓬勃發(fā)展，將促進(jìn)材料、信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化等領(lǐng)域的交叉與融合，進(jìn)一步豐富和發(fā)展機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)科知識。用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機(jī)械軍事、航空航天的應(yīng)用未來機(jī)械工程的發(fā)展展望未來機(jī)械工程，智能機(jī)械、微型機(jī)構(gòu)、仿生現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械原理電工電子原理傳感測試原理微機(jī)原理控制原理+現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械科學(xué)與技術(shù)發(fā)展或許是我們限定思維所難以展望的，但人們在機(jī)械創(chuàng)新的漫漫征程中所積累的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識為我們提供了認(rèn)識和改造客觀世界的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械原理電工電子原理傳感測試原理微機(jī)原理控制原理現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和重要任務(wù)建立和發(fā)展應(yīng)用了機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論及利用新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品的正規(guī)生產(chǎn)，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工、計(jì)劃調(diào)度、裝配調(diào)試、包裝運(yùn)輸及質(zhì)量控制等現(xiàn)代機(jī)械工程各類機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行，包括設(shè)備的選購、驗(yàn)收、安裝、調(diào)試、操作、監(jiān)控、診斷、維修以至整個(gè)企業(yè)的經(jīng)營管理機(jī)械對自然環(huán)境的污染、自然資源的過度消耗、社會安全等問題的預(yù)防和處理研究開發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品滿足人們當(dāng)前和將來的需要現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和重要任務(wù)建立和發(fā)展應(yīng)用了機(jī)械工程的基礎(chǔ)理機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域動力機(jī)械（風(fēng)、水、熱、電、化學(xué)、原子能等）交通運(yùn)輸（汽車、輪船、飛機(jī)及相應(yīng)設(shè)施、倉儲物流等）裝備技術(shù)（農(nóng)、林、礦山、冶金、化工、紡織、食品、印刷等制造設(shè)備）工作母機(jī)、儀表儀器等通風(fēng)取暖、醫(yī)療器械、家用器械、環(huán)保設(shè)備等民生機(jī)械國防武器等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷給機(jī)械科技提出新課題機(jī)械科技的發(fā)展成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域動力機(jī)械（風(fēng)、水、熱、電、化學(xué)、原子能等）科機(jī)電一體化的組成和發(fā)展機(jī)電一體化是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子等有關(guān)技術(shù)，使機(jī)械、電子有機(jī)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)&是工業(yè)信息化的重要內(nèi)容。機(jī)電一體化技術(shù)，主要包括技術(shù)原理和使用機(jī)電一體化產(chǎn)品，（或系統(tǒng)）得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

1、光機(jī)電一體化

2、智能化機(jī)電一體化的組成和發(fā)展機(jī)電一體化是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人的由來幻想時(shí)期:

1、在我國西周時(shí)代（公元前1066年—前771年），流傳有關(guān)巧匠偃師獻(xiàn)給周穆王一個(gè)歌舞機(jī)器人（藝伎）的故事；

2、公元前3世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特島國王邁諾斯塑造了一個(gè)守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯；我國東漢時(shí)期（公元25—220年），張衡發(fā)明的指南車是世界上最早的機(jī)器人雛形；自動機(jī)械時(shí)期：

1、公元1768—1774年間，瑞士鐘表匠德羅斯父子三人，設(shè)計(jì)制造出三個(gè)像真人一樣大小的機(jī)器人-----寫字偶人、繪圖偶人和彈風(fēng)琴偶人；

2、公元1893年，加拿大摩爾設(shè)計(jì)的行走機(jī)器人“安德羅丁”，采用蒸汽作為動力；現(xiàn)實(shí)服務(wù)時(shí)期：1、1954年，美國人喬治·德沃爾設(shè)計(jì)了第一臺電子程序可編的工業(yè)機(jī)器人，并于1961年發(fā)表了該項(xiàng)機(jī)器人專利；2、1962年美國萬能自動化(Unimation)公司的第一臺機(jī)器人Unimate在美國通用汽車公司(GM)投入使用，這標(biāo)志著第一代機(jī)器人的誕生。機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人的由來機(jī)器人的定義

“機(jī)器人”---1920年，捷克作家卡雷爾·凱培克(KarelCapek)在他的幻想情節(jié)劇《羅薩姆的萬能機(jī)器人》(R.U.R)中第一次提出了“機(jī)器人”這個(gè)名詞。---1950年，美國著名科學(xué)幻想小說家阿西莫夫在他的小說《我是機(jī)器人》中，提出了有名的“機(jī)器人三守則”：機(jī)器人必須不危害人類，也不允許它眼看人將受害而袖手旁觀；機(jī)器人必須絕對服從人類，除非這種服從有害于人類；機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它作出犧牲。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義："機(jī)器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)"。機(jī)器人的定義

“機(jī)器人”國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：機(jī)器人學(xué)

形成新的學(xué)科-----機(jī)器人學(xué)當(dāng)一種工業(yè)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)生重大變化時(shí)，總是要求科學(xué)和教育系統(tǒng)發(fā)生與之相適應(yīng)的調(diào)整和發(fā)展。發(fā)展知識經(jīng)濟(jì)對機(jī)器人的需求和機(jī)器人工業(yè)的迅速發(fā)展，為機(jī)器人學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，機(jī)器人學(xué)這一新學(xué)科己從它的幼年時(shí)代轉(zhuǎn)入朝氣蓬勃的青年時(shí)代。以機(jī)器人學(xué)科為中心的國際學(xué)術(shù)會議，如國際工業(yè)機(jī)器人會議(ISIP)、國際工業(yè)機(jī)器人技術(shù)會議(CIRT)、國際自控聯(lián)(IFAC)、國際科學(xué)技術(shù)發(fā)展協(xié)會(IASTED)主辦的主辦的國際機(jī)器人學(xué)與自動化會議(ICR＆A)等，每年或隔年舉行一次。有關(guān)出版刊物：國際雜志就有《RoboticsResearch》，《Robotica》和《RoboticsandAutomation》等多種。機(jī)器人學(xué)形成新的學(xué)科-----機(jī)器人學(xué)機(jī)器人的主要特點(diǎn)通用性：機(jī)器人的通用性(versatility)取決于其幾何特性和機(jī)械能力。通用性指的是某種執(zhí)行不同的功能和完成多樣的簡單任務(wù)的實(shí)際能力。通用性也意味著，機(jī)器人具有可變的幾何結(jié)構(gòu)，即根據(jù)生產(chǎn)工作需要進(jìn)行變更的幾何結(jié)構(gòu);或者說，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上允許機(jī)器人執(zhí)行不同的任務(wù)或以不同的方式完成同一工作?，F(xiàn)有的大多數(shù)機(jī)器人都具有不同程度的通用性，包括機(jī)械手的機(jī)動性和控制系統(tǒng)的靈活性。適應(yīng)性：機(jī)器人的適應(yīng)性(adaptivity)是指其對環(huán)境的自適應(yīng)能力，即所設(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠自我執(zhí)行未經(jīng)完全指定的任務(wù)，而不管任務(wù)執(zhí)行過程中所發(fā)生的沒有預(yù)計(jì)到的環(huán)境變化。在這方面，機(jī)器人使用下述能力:(1)運(yùn)用傳感器感測環(huán)境的能力;(2)分析任務(wù)空間和執(zhí)行操作規(guī)劃的能力;(3)自動指令模式能力。機(jī)器人的主要特點(diǎn)通用性：機(jī)器人的通用性(versatili機(jī)器人的分類按機(jī)械手的幾何結(jié)構(gòu)來分（1）柱面坐標(biāo)機(jī)器人（2）球面坐標(biāo)機(jī)器人（3）關(guān)節(jié)式球面機(jī)器人按機(jī)器人的控制方式分：可分為非伺服機(jī)器人和伺服機(jī)器人（1）非伺服機(jī)器non-servorobots（2）伺服控制機(jī)器人servo-controlledrobots按機(jī)器人的用途分（1）工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人（2）探索機(jī)器人（3）服務(wù)機(jī)器人（4）軍事機(jī)器人機(jī)器人的分類按機(jī)械手的幾何結(jié)構(gòu)來分按機(jī)器人的控制方式分：可分按機(jī)器人的智能程度分（1）一般機(jī)器人：不具有智能，只具有一般編程能力操作功能；（2）智能機(jī)器人：具有不同程度的智能；又可分為：傳感型機(jī)器人：具有利用傳感信息（視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超生及激光等）進(jìn)行傳感信息處理，實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。交互型機(jī)器人：機(jī)器人通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對話，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制與操作；自主型機(jī)器人：在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。按機(jī)器人的智能程度分按機(jī)器人的移動性分（1）固定式機(jī)器人（2）移動式機(jī)器人：輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人、步行機(jī)器人其中步行式又分為：單足、雙足、四足、六足和八足。機(jī)器人是一種能夠代替人從事多類工作的高度靈活的自動化機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)器人技術(shù)是集力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、人工智能、系統(tǒng)工程等多種學(xué)科于一體的綜合性很強(qiáng)的新技術(shù)。按機(jī)器人的移動性分機(jī)器人是一種能夠代替人從事多類工作的高度靈機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)，它有兩方面的含義：其一是用機(jī)械來加工零件(或工件)的技術(shù)，更明確說是在一種機(jī)器上用切削方法來加工，這種機(jī)器通常稱為機(jī)床或工作母機(jī)；另一方面是指制造某種機(jī)械的技術(shù)，如制造汽車、渦輪機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、土木建筑機(jī)械和軍工機(jī)械等。以后，由于在制造方法上有了很大的發(fā)展，除用機(jī)械方法加工外，出現(xiàn)了電加工、光學(xué)加工、電子加工和化學(xué)加工等非機(jī)械加工方法，又有信息、管理等方面的融入，因此,人們把機(jī)械制造技術(shù)擴(kuò)大，稱之為制造技術(shù)。制造技術(shù)省去了“機(jī)械”二字，取其泛指之意，同時(shí)又有時(shí)代感，強(qiáng)調(diào)了各種各樣的制造技術(shù)，但機(jī)械制造技術(shù)仍是它的主體和基礎(chǔ)部分。機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)，它有兩方面的含義：先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是將機(jī)械、電子、信息、材料、能源和管理等方面的技術(shù)，進(jìn)行交叉、融合和集成，綜合應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期的制造全過程，包括市場需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工裝配、檢測、銷售、使用、維修和報(bào)廢處理等，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、敏捷、高效、低耗、清潔生產(chǎn)，快速響應(yīng)市場的需求。先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是將機(jī)械、電子、信息、材料、能源和管20世紀(jì)制造理論和技術(shù)上的發(fā)展工藝?yán)碚摚?）加工成形機(jī)理含：分離（去除）加工；結(jié)合（堆積、分層）加工；變形（流動）加工。（2）精度原理精度是工藝的關(guān)鍵問題之一，圍繞精度、質(zhì)量和優(yōu)化出現(xiàn)了許多理論。A提出了機(jī)械加工精度原則：繼承性原則和創(chuàng)造性原則；B提出了定位與基準(zhǔn)的概念和六點(diǎn)定位規(guī)律；C提出了尺寸鏈原理和計(jì)算方法；D提出了質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析原理和方法。（3）相似性原理相似性是成組技術(shù)的理論基礎(chǔ)，成組工藝是成組技術(shù)的核心，零件的分類成組方法是成組技術(shù)的關(guān)鍵。（4）工藝決策原理提出了數(shù)學(xué)模型決策、邏輯推理決策、智能思維決策等方法（5）優(yōu)化技術(shù)在工藝問題上的應(yīng)用20世紀(jì)制造理論和技術(shù)上的發(fā)展工藝?yán)碚摼芄こ叹芄こ膛c納米技術(shù)是衡量現(xiàn)在制造技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一，是現(xiàn)代制造技術(shù)中最活躍的因素。精密工程包括精密加工技術(shù)和超精密加工技術(shù)；納米技術(shù)通常是指納米級制造技術(shù)，實(shí)際上它是超精密加工技術(shù)的一部分，代表了超精密加工的最高水平，受到了世界各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視。(1)機(jī)械精密和超精密加工技術(shù)主要指金剛石刀具超精密切削、金剛石微粉砂輪超精密磨削、精密研磨和拋光等傳統(tǒng)加工方法及其微型化。(2)非機(jī)械精密和超精密加工技術(shù)。主要指微電子束加工及離子束加工、激光束加工等非傳統(tǒng)加工及其微型化?？梢院苊黠@地看出,所謂非機(jī)械超精密加工技術(shù)實(shí)際上就是超精密特種加工。(3)微細(xì)加工技術(shù)。微細(xì)加工技術(shù)是指制造微小尺寸零件的加工技術(shù)。它是在半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的基礎(chǔ)上形成并發(fā)展的,是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ),是信息時(shí)代、微電子時(shí)代、光電子時(shí)代的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。精密工程精密工程與納米技術(shù)是衡量現(xiàn)在制造技術(shù)水平的重要指標(biāo)之納米技術(shù)納米技術(shù)是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，通常指0.1~100nm的材料、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測及控制等一系列技術(shù)。它是科技發(fā)展的一個(gè)新興領(lǐng)域，它不是簡單的“精度提高”和“尺寸縮小”，而是從物理的宏觀領(lǐng)域進(jìn)入到微觀領(lǐng)域，一些宏觀的幾何學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)和電磁學(xué)等都不能正常描述納米級的工程現(xiàn)象與規(guī)律。納米技術(shù)主要包括:納米材料、納米級精度制造技術(shù)、納米級精度和表面質(zhì)量檢測、納米級微傳感器和控制技術(shù)、微型機(jī)電系統(tǒng)和納米生物學(xué)等。微型機(jī)電系統(tǒng)(Microelectomechanicalsystems,MEMS)是指集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理、控制唁路、接口、通信和電源等于一體的微型機(jī)電器件或綜合體，它是美國的慣用詞，日本習(xí)慣地稱為微型機(jī)械(Micromachine)，歐洲稱之為微型系統(tǒng)(Microsystems)，現(xiàn)在大多稱為微型機(jī)電系統(tǒng)，它可以認(rèn)為是一個(gè)產(chǎn)品，如圖2所示。目前,微型機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展前沿主要有：微型機(jī)械學(xué)研究、微型結(jié)構(gòu)加工技術(shù)(高深寬比多層微結(jié)構(gòu)的表面加工和體加工技術(shù))、微裝配微鍵合微封裝技術(shù)、微測試技術(shù)、典型微器件及微機(jī)械的設(shè)計(jì)制造技術(shù)等。納米技術(shù)納米技術(shù)是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，通常指0計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和并行工程CE制造科學(xué)和工程技術(shù)專家總結(jié)了制造系統(tǒng)的發(fā)展，將其分為四個(gè)階段。(1)剛性自動線?，F(xiàn)在仍然是單一品種大批量生產(chǎn)自動化的主要形式。(2)柔性制造系統(tǒng)。它是在數(shù)控機(jī)床和加工中心的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它由數(shù)控機(jī)床和加工中心(一般為2至8臺)、物流、檢測和清洗等裝備構(gòu)成，具有工件的自動加工、運(yùn)輸、存儲、上下料和檢測等功能，實(shí)現(xiàn)了高度的自動化和高柔性。(3)集成制造系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的支撐環(huán)境下，由以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為核心的工程信息分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制造為中心的柔性制造分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理信息分系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)質(zhì)量管理分系統(tǒng)所組成，體現(xiàn)了功能集成、信息集成、過程集成、人機(jī)集成和學(xué)科集成，實(shí)現(xiàn)了車間、工廠的綜合自動化。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)很快就發(fā)展為并行工程，它是在集成的基礎(chǔ)上并行有序地設(shè)計(jì)和開發(fā)產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)過程的系統(tǒng)方法，它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就能考慮產(chǎn)品從概念形成到報(bào)廢處理的所有因素，從而能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高質(zhì)量，降低成本，增強(qiáng)企業(yè)競爭能力。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和并行工程CE制造科學(xué)和工程技術(shù)專（4）智能制造系統(tǒng)它是發(fā)揮人的創(chuàng)造能力和具有人的智能的制造系統(tǒng)，制造工作者認(rèn)為它是當(dāng)前制造系統(tǒng)發(fā)展的最高階段，展現(xiàn)了與人類智能行為相關(guān)的特性，如理解語言、學(xué)習(xí)能力、邏輯推理和解決問題等能力，能夠深入了解人腦活動機(jī)理，取代人的部分腦力勞動，強(qiáng)調(diào)企業(yè)的自組織能力。智能制造技術(shù)的內(nèi)容大體包括專家系統(tǒng)、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳因子等方面，其表現(xiàn)形式有智能制造單元和系統(tǒng)，如智能數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人、制造過程的智能控制、智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等。（4）智能制造系統(tǒng)特種加工技術(shù)特種加工由于具有工具的強(qiáng)度和硬度可以低于工件的強(qiáng)度和硬度的特點(diǎn)，因此適于加工高硬度材料、脆性材料等難加工材料：由于它不是靠力來進(jìn)行加工，所以適于加工微細(xì)零件、薄壁零件、彈性零件：又由于工具損耗很少，因此適于舶工復(fù)雜成形表面和型腔等模具零件。（1）電加工。主要有電火花線切割和電火花成形兩種加工形式。（2）電化學(xué)加工。主要有電解加工、電鍍、電鑄、刷鍍及一些復(fù)合加工方法（3）高能束流加工。這是20世紀(jì)的重大科技成果，主要是指電子束、離子束和激光束三束加工又稱高能束流加工，現(xiàn)己成為微細(xì)加工方法的主流。（4）超聲波加工。主要有超聲波成形加工、旋轉(zhuǎn)加工、振動切削、探測(如探傷、測距等)和焊接等加工，已經(jīng)發(fā)展為一種不可缺少的特種加工方法，其中的超聲波旋轉(zhuǎn)加工已成功的運(yùn)用在硬脆材料的孔加工上。特種加工技術(shù)特種加工由于具有工具的強(qiáng)度和硬度可以低于工件的強(qiáng)特種加工的發(fā)展一方面在能源上己從機(jī)械能向聲能、光能、電能、磁能、熱能、分子運(yùn)動能、化學(xué)能及電化學(xué)能等方向發(fā)展,甚至向量子能加工方向邁進(jìn),尋求新的能源:另一方面特種加工和精密加工又是密切結(jié)合的,形成了精密特種加工,許多特種加工方法同時(shí)又是精密加工方法,相輔相成,相互促進(jìn),特別是在納米加工中,正是采用了許多特種加工手段才得以解決。特種加工的發(fā)展一方面在能源上己從機(jī)械能向聲能、光能、電能、磁快速成形制造它是一種堆積(分層)加工方法，屬于結(jié)合加工的一種，目前多歸在特種加工范疇內(nèi)。傳統(tǒng)的加工方法多采用從毛坯去除(分離)多余材料而形成零件。堆積(分層)加工是將一個(gè)三維實(shí)體分解成若干個(gè)一定層厚的三維實(shí)體，將這些一定層厚的三維實(shí)體加工出來，按一定順序和位置堆積起來，就可得到所需要的零件原型，這些原型通常是用塑料、紙、蠟等材料制成，再由東件原型得到所要求材料的零件。由于這些一定層厚的三維實(shí)體厚度很小，因此可應(yīng)用二維成形加工，比較方便。根據(jù)零件原型的材料、二維成形加工方法和堆積方法等的不同，堆積(分層)加工有多種多樣：(1)平面分層。這種分層比較簡單易行，也最常用，現(xiàn)在的快速成形制造大多采用這種方式。(2)曲面分層。這種分層比較復(fù)雜，但形狀精度較高，有時(shí)可減少因?qū)雍癞a(chǎn)生的"臺階效應(yīng)"。(3)卷繞分層?？焖俪尚沃圃焖且环N堆積(分層)加工方法，屬于結(jié)合加工的一種表面工程零件表面進(jìn)行的鍍層、涂敷、注入和氧化等表面處理，可統(tǒng)稱為表面工程。它是近年來發(fā)展起來的新學(xué)科。表面工程學(xué)是由材料學(xué)、冶金學(xué)、機(jī)械學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和電子學(xué)等多個(gè)學(xué)科交叉、融合發(fā)展起來的，以研究“表面”為主線,主要有表面層失效分析理論、表面摩擦與磨損理論、表面腐蝕與防護(hù)理論、表面結(jié)合與復(fù)合理論，以及表面處理技術(shù)等方面。

表面處理技術(shù)基本上屬于結(jié)合加工，其主要的加工方法有：原子分子沉積(如鍍、氣相沉積等)、顆粒沉積(如熱噴涂等)、涂敷覆蓋(如噴塑、刷鍍等)、表面改性處理（如離子濺射注入、激光表面處理等）涂敷覆蓋（如噴塑、刷鍍等）、表面改性處理（如離子濺射注入、激光表面處理等）和表面接合（如包金屬箱、化學(xué)粘接等）。如激光表面處理就可以進(jìn)行固態(tài)相變、重熔、涂敷和鍍膜，是一種非常有前途的表面加工方法。表面工程零件表面進(jìn)行的鍍層、涂敷、注入和氧化等表面處理，可統(tǒng)對制造技術(shù)的看法一：產(chǎn)品生命周期和價(jià)值比例

傳統(tǒng)制造業(yè)對制造技術(shù)的看法一：產(chǎn)品生命周期和價(jià)值比例現(xiàn)代制造業(yè)現(xiàn)代制造業(yè)二：由此引起的變革新的管理與生產(chǎn)組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境新技術(shù)的應(yīng)用新的就業(yè)方向新工藝新材料現(xiàn)代設(shè)計(jì)快速制造虛擬現(xiàn)實(shí)單元化生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)制造知識供應(yīng)二：由此引起的變革新的管理與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境新技術(shù)的應(yīng)用新的就業(yè)方向機(jī)械工程的發(fā)展方向高效率、高功率、高性能、高精度、高度自動化、低成本、安全可靠、經(jīng)久耐用新材料及材料技術(shù)的應(yīng)用機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)的結(jié)合即機(jī)電一體化微機(jī)械技術(shù)MEMS降低材料消耗與能源消耗，環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論，實(shí)現(xiàn)方法和新技術(shù)應(yīng)用方面的進(jìn)一步發(fā)展機(jī)械工程的發(fā)展方向高效率、高功率、高性能、高精度、高度自動化也就是說(1)從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會發(fā)展的需要；從強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工和一專多能轉(zhuǎn)變，使全體勞動者的聰明才智和創(chuàng)造性得到充分的發(fā)揮。(2)從金字塔的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，精減機(jī)構(gòu),減少層次和中間環(huán)節(jié)，加速信息的傳遞；從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的、自主管理的組織形式轉(zhuǎn)變。(3)從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作效率；強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品和過程的集成，體現(xiàn)快速響應(yīng)市場的競爭策略。(4)保證在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)讓顧客感到全面滿意，質(zhì)量包括產(chǎn)品和服務(wù),推行ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)；

提倡和實(shí)施清潔制造和綠色制造,推進(jìn)ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)環(huán)境。上述四個(gè)共同特點(diǎn)可以總結(jié)成一句話:

走可持續(xù)發(fā)展之路，追尋人和社會與技術(shù)的和諧發(fā)展也就是說(1)從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展機(jī)械工程人才的素質(zhì)一工程型人才的特征

二工程型人才的知識和能力知識結(jié)構(gòu)思維特點(diǎn)工作環(huán)境人文素質(zhì)扎實(shí)的理論基礎(chǔ)及廣泛專業(yè)知識邏輯思維和形象思維結(jié)合大生產(chǎn)與市場工程文化理論知識實(shí)踐能力交流能力和組織能力理論結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用能力機(jī)械工程人才的素質(zhì)一工程型人才的特征知識結(jié)構(gòu)思維特點(diǎn)工作環(huán)謝謝光臨謝謝光臨機(jī)械工程學(xué)科導(dǎo)論

裴仁清上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院機(jī)械工程學(xué)科導(dǎo)論目錄機(jī)械工程的歷史發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和主要任務(wù)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械工程的發(fā)展方向機(jī)械工程人才的基本素質(zhì)目錄機(jī)械工程的歷史發(fā)展什么是機(jī)械工程？

機(jī)械工程是19世紀(jì)初期從民用工程中分離出來的一門工程學(xué)科。它的目標(biāo)是運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)理論和有關(guān)機(jī)械方面的專門知識，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，有判斷地、經(jīng)濟(jì)有效地解決在設(shè)計(jì)、研究、制造和運(yùn)行各種機(jī)械中遇到的實(shí)際問題。機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱工業(yè)之一。機(jī)械工業(yè)是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。什么是機(jī)械工程？機(jī)械工程是19世紀(jì)初期從民用工程中分離機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代

五千年前已開始使用簡單的紡織機(jī)械；晉朝時(shí)在連機(jī)椎和水碾中應(yīng)用了凸輪原理；西漢時(shí)應(yīng)用輪系傳動原理制成了指南車和記里鼓車；東漢張衡發(fā)明的候風(fēng)地動儀是世界上第一臺地震儀。目前許多機(jī)械中仍在采用的青銅軸瓦和金屬人字圓柱齒輪，在我國東漢年代的文物中都可以找到它們的原始形態(tài)。

我國古代在機(jī)械研制方面有許多杰出的發(fā)明創(chuàng)造。機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代五千年前已開始使用簡單的機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代1980年出土的秦始皇陵銅車馬代表了當(dāng)時(shí)鑄造技術(shù)、金屬加工和組裝工藝的水平。東漢以后出現(xiàn)了記里鼓車和指南車。記里鼓車有一套減速齒輪系，通過鼓鐲的音響分段報(bào)知里程。三國馬鈞所造的指南車除用齒輪傳動外，還有自動離合裝置，在技術(shù)上又勝記里鼓車一籌。自動離合裝置的發(fā)明，說明傳動機(jī)構(gòu)齒輪系已發(fā)展到相當(dāng)?shù)某潭?。明初的造船業(yè)已有很大進(jìn)展。鄭和下西洋的船隊(duì)是當(dāng)時(shí)世界上最大的船隊(duì)。鄭和所乘寶船長約137米，張12帆，舵桿長11米多，是古代最大的遠(yuǎn)洋船舶。機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代1980年出土的秦始皇陵銅機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代王徵于1627年編譯和出版了《遠(yuǎn)西奇器圖說錄最》，介紹了西方機(jī)械工程的概況。來自西方的自鳴鐘表和水銃等也在一定范圍內(nèi)得到流傳。1634～1637年，明朝的宋應(yīng)星編著和出版了《天工開物》，記錄了許多先進(jìn)的工藝技術(shù)和科學(xué)創(chuàng)見。它反映出當(dāng)時(shí)的農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平。記載了不少有關(guān)機(jī)械制造和產(chǎn)品性能的情況。內(nèi)容涉及泥型鑄釜、失蠟法鑄造以及鑄錢等鑄造技術(shù)，還記述了千鈞錨和軟硬繡花針的制造方法、提花機(jī)和其他紡織機(jī)械以及車船等各種交通工具的性能和規(guī)格等。《天工開物》被稱為中國17世紀(jì)的工藝百科全書。機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了學(xué)術(shù)研究

機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代王徵于1627年編譯和出版機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外18世紀(jì)初以蒸汽機(jī)的出現(xiàn)為代表產(chǎn)生了第一次產(chǎn)業(yè)革命，人們開始設(shè)計(jì)制造各種各樣的機(jī)械，例如紡織機(jī)、火車、汽輪船。哈格里沃斯發(fā)明的

“珍妮紡紗機(jī)”法國陸軍技術(shù)軍官古諾發(fā)明了世界上第一輛蒸汽動力車與此同時(shí)，機(jī)械制造設(shè)備和技術(shù)也在同步發(fā)展機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外18世紀(jì)初以蒸汽機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外19世紀(jì)到20世紀(jì)初的第二次產(chǎn)業(yè)革命，隨著內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，促進(jìn)了汽車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的出現(xiàn)和發(fā)展。1898年問世的“雷諾”牌汽車“圣路易斯精神”號飛機(jī)1927年美國人林德伯格駕駛著它完成了人類首次不著陸飛越大西洋的壯舉。機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外19世紀(jì)到20機(jī)械發(fā)展的歷史回顧1797年，莫茲利首創(chuàng)螺紋車床。1914年，福特流水生產(chǎn)線，大量生產(chǎn)汽車。19世紀(jì)末，泰勒“科學(xué)管理法”的出現(xiàn)機(jī)械發(fā)展的歷史回顧1797年，莫茲利1914年，福特流19世現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展20世紀(jì)中后期，以機(jī)電一體化技術(shù)為代表，在機(jī)器人，航空航天，海洋艦船等領(lǐng)域開發(fā)出了眾多高新機(jī)械產(chǎn)品，如火箭、衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站、航空母艦、深海探測器等。國際太空站航天飛機(jī)正在利用機(jī)械臂施放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展20世紀(jì)中后期，以機(jī)電一體化技術(shù)為代表，在現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展高精度加工、超精密加工特種加工自動化流水線、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)現(xiàn)代機(jī)械工程范圍廣泛18世紀(jì)前，機(jī)械工程師主要憑借經(jīng)驗(yàn)和技藝現(xiàn)代機(jī)械工程，引入了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展高精度加工、超精密加工特種加工自動化流水線現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展汽車生產(chǎn)線機(jī)器人現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展汽車生產(chǎn)線機(jī)器人現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展數(shù)控機(jī)床

（點(diǎn)擊此處看機(jī)床換刀動作）柔性制造系統(tǒng)現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)未來機(jī)械工程的發(fā)展展望未來機(jī)械工程，智能機(jī)械、微型機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)械的蓬勃發(fā)展，將促進(jìn)材料、信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化等領(lǐng)域的交叉與融合，進(jìn)一步豐富和發(fā)展機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)科知識。用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機(jī)械軍事、航空航天的應(yīng)用未來機(jī)械工程的發(fā)展展望未來機(jī)械工程，智能機(jī)械、微型機(jī)構(gòu)、仿生現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械原理電工電子原理傳感測試原理微機(jī)原理控制原理+現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械科學(xué)與技術(shù)發(fā)展或許是我們限定思維所難以展望的，但人們在機(jī)械創(chuàng)新的漫漫征程中所積累的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識為我們提供了認(rèn)識和改造客觀世界的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械原理電工電子原理傳感測試原理微機(jī)原理控制原理現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和重要任務(wù)建立和發(fā)展應(yīng)用了機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論及利用新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品的正規(guī)生產(chǎn)，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工、計(jì)劃調(diào)度、裝配調(diào)試、包裝運(yùn)輸及質(zhì)量控制等現(xiàn)代機(jī)械工程各類機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行，包括設(shè)備的選購、驗(yàn)收、安裝、調(diào)試、操作、監(jiān)控、診斷、維修以至整個(gè)企業(yè)的經(jīng)營管理機(jī)械對自然環(huán)境的污染、自然資源的過度消耗、社會安全等問題的預(yù)防和處理研究開發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品滿足人們當(dāng)前和將來的需要現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和重要任務(wù)建立和發(fā)展應(yīng)用了機(jī)械工程的基礎(chǔ)理機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域動力機(jī)械（風(fēng)、水、熱、電、化學(xué)、原子能等）交通運(yùn)輸（汽車、輪船、飛機(jī)及相應(yīng)設(shè)施、倉儲物流等）裝備技術(shù)（農(nóng)、林、礦山、冶金、化工、紡織、食品、印刷等制造設(shè)備）工作母機(jī)、儀表儀器等通風(fēng)取暖、醫(yī)療器械、家用器械、環(huán)保設(shè)備等民生機(jī)械國防武器等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷給機(jī)械科技提出新課題機(jī)械科技的發(fā)展成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域動力機(jī)械（風(fēng)、水、熱、電、化學(xué)、原子能等）科機(jī)電一體化的組成和發(fā)展機(jī)電一體化是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子等有關(guān)技術(shù)，使機(jī)械、電子有機(jī)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)&是工業(yè)信息化的重要內(nèi)容。機(jī)電一體化技術(shù)，主要包括技術(shù)原理和使用機(jī)電一體化產(chǎn)品，（或系統(tǒng)）得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

1、光機(jī)電一體化

2、智能化機(jī)電一體化的組成和發(fā)展機(jī)電一體化是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人的由來幻想時(shí)期:

1、在我國西周時(shí)代（公元前1066年—前771年），流傳有關(guān)巧匠偃師獻(xiàn)給周穆王一個(gè)歌舞機(jī)器人（藝伎）的故事；

2、公元前3世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特島國王邁諾斯塑造了一個(gè)守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯；我國東漢時(shí)期（公元25—220年），張衡發(fā)明的指南車是世界上最早的機(jī)器人雛形；自動機(jī)械時(shí)期：

1、公元1768—1774年間，瑞士鐘表匠德羅斯父子三人，設(shè)計(jì)制造出三個(gè)像真人一樣大小的機(jī)器人-----寫字偶人、繪圖偶人和彈風(fēng)琴偶人；

2、公元1893年，加拿大摩爾設(shè)計(jì)的行走機(jī)器人“安德羅丁”，采用蒸汽作為動力；現(xiàn)實(shí)服務(wù)時(shí)期：1、1954年，美國人喬治·德沃爾設(shè)計(jì)了第一臺電子程序可編的工業(yè)機(jī)器人，并于1961年發(fā)表了該項(xiàng)機(jī)器人專利；2、1962年美國萬能自動化(Unimation)公司的第一臺機(jī)器人Unimate在美國通用汽車公司(GM)投入使用，這標(biāo)志著第一代機(jī)器人的誕生。機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人的由來機(jī)器人的定義

“機(jī)器人”---1920年，捷克作家卡雷爾·凱培克(KarelCapek)在他的幻想情節(jié)劇《羅薩姆的萬能機(jī)器人》(R.U.R)中第一次提出了“機(jī)器人”這個(gè)名詞。---1950年，美國著名科學(xué)幻想小說家阿西莫夫在他的小說《我是機(jī)器人》中，提出了有名的“機(jī)器人三守則”：機(jī)器人必須不危害人類，也不允許它眼看人將受害而袖手旁觀；機(jī)器人必須絕對服從人類，除非這種服從有害于人類；機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它作出犧牲。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義："機(jī)器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)"。機(jī)器人的定義

“機(jī)器人”國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：機(jī)器人學(xué)

形成新的學(xué)科-----機(jī)器人學(xué)當(dāng)一種工業(yè)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)生重大變化時(shí)，總是要求科學(xué)和教育系統(tǒng)發(fā)生與之相適應(yīng)的調(diào)整和發(fā)展。發(fā)展知識經(jīng)濟(jì)對機(jī)器人的需求和機(jī)器人工業(yè)的迅速發(fā)展，為機(jī)器人學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在，機(jī)器人學(xué)這一新學(xué)科己從它的幼年時(shí)代轉(zhuǎn)入朝氣蓬勃的青年時(shí)代。以機(jī)器人學(xué)科為中心的國際學(xué)術(shù)會議，如國際工業(yè)機(jī)器人會議(ISIP)、國際工業(yè)機(jī)器人技術(shù)會議(CIRT)、國際自控聯(lián)(IFAC)、國際科學(xué)技術(shù)發(fā)展協(xié)會(IASTED)主辦的主辦的國際機(jī)器人學(xué)與自動化會議(ICR＆A)等，每年或隔年舉行一次。有關(guān)出版刊物：國際雜志就有《RoboticsResearch》，《Robotica》和《RoboticsandAutomation》等多種。機(jī)器人學(xué)形成新的學(xué)科-----機(jī)器人學(xué)機(jī)器人的主要特點(diǎn)通用性：機(jī)器人的通用性(versatility)取決于其幾何特性和機(jī)械能力。通用性指的是某種執(zhí)行不同的功能和完成多樣的簡單任務(wù)的實(shí)際能力。通用性也意味著，機(jī)器人具有可變的幾何結(jié)構(gòu)，即根據(jù)生產(chǎn)工作需要進(jìn)行變更的幾何結(jié)構(gòu);或者說，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上允許機(jī)器人執(zhí)行不同的任務(wù)或以不同的方式完成同一工作?，F(xiàn)有的大多數(shù)機(jī)器人都具有不同程度的通用性，包括機(jī)械手的機(jī)動性和控制系統(tǒng)的靈活性。適應(yīng)性：機(jī)器人的適應(yīng)性(adaptivity)是指其對環(huán)境的自適應(yīng)能力，即所設(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠自我執(zhí)行未經(jīng)完全指定的任務(wù)，而不管任務(wù)執(zhí)行過程中所發(fā)生的沒有預(yù)計(jì)到的環(huán)境變化。在這方面，機(jī)器人使用下述能力:(1)運(yùn)用傳感器感測環(huán)境的能力;(2)分析任務(wù)空間和執(zhí)行操作規(guī)劃的能力;(3)自動指令模式能力。機(jī)器人的主要特點(diǎn)通用性：機(jī)器人的通用性(versatili機(jī)器人的分類按機(jī)械手的幾何結(jié)構(gòu)來分（1）柱面坐標(biāo)機(jī)器人（2）球面坐標(biāo)機(jī)器人（3）關(guān)節(jié)式球面機(jī)器人按機(jī)器人的控制方式分：可分為非伺服機(jī)器人和伺服機(jī)器人（1）非伺服機(jī)器non-servorobots（2）伺服控制機(jī)器人servo-controlledrobots按機(jī)器人的用途分（1）工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人（2）探索機(jī)器人（3）服務(wù)機(jī)器人（4）軍事機(jī)器人機(jī)器人的分類按機(jī)械手的幾何結(jié)構(gòu)來分按機(jī)器人的控制方式分：可分按機(jī)器人的智能程度分（1）一般機(jī)器人：不具有智能，只具有一般編程能力操作功能；（2）智能機(jī)器人：具有不同程度的智能；又可分為：傳感型機(jī)器人：具有利用傳感信息（視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超生及激光等）進(jìn)行傳感信息處理，實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。交互型機(jī)器人：機(jī)器人通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對話，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制與操作；自主型機(jī)器人：在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。按機(jī)器人的智能程度分按機(jī)器人的移動性分（1）固定式機(jī)器人（2）移動式機(jī)器人：輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人、步行機(jī)器人其中步行式又分為：單足、雙足、四足、六足和八足。機(jī)器人是一種能夠代替人從事多類工作的高度靈活的自動化機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)器人技術(shù)是集力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、人工智能、系統(tǒng)工程等多種學(xué)科于一體的綜合性很強(qiáng)的新技術(shù)。按機(jī)器人的移動性分機(jī)器人是一種能夠代替人從事多類工作的高度靈機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)，它有兩方面的含義：其一是用機(jī)械來加工零件(或工件)的技術(shù)，更明確說是在一種機(jī)器上用切削方法來加工，這種機(jī)器通常稱為機(jī)床或工作母機(jī)；另一方面是指制造某種機(jī)械的技術(shù)，如制造汽車、渦輪機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、土木建筑機(jī)械和軍工機(jī)械等。以后，由于在制造方法上有了很大的發(fā)展，除用機(jī)械方法加工外，出現(xiàn)了電加工、光學(xué)加工、電子加工和化學(xué)加工等非機(jī)械加工方法，又有信息、管理等方面的融入，因此,人們把機(jī)械制造技術(shù)擴(kuò)大，稱之為制造技術(shù)。制造技術(shù)省去了“機(jī)械”二字，取其泛指之意，同時(shí)又有時(shí)代感，強(qiáng)調(diào)了各種各樣的制造技術(shù)，但機(jī)械制造技術(shù)仍是它的主體和基礎(chǔ)部分。機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)，它有兩方面的含義：先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是將機(jī)械、電子、信息、材料、能源和管理等方面的技術(shù)，進(jìn)行交叉、融合和集成，綜合應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期的制造全過程，包括市場需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工裝配、檢測、銷售、使用、維修和報(bào)廢處理等，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、敏捷、高效、低耗、清潔生產(chǎn)，快速響應(yīng)市場的需求。先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是將機(jī)械、電子、信息、材料、能源和管20世紀(jì)制造理論和技術(shù)上的發(fā)展工藝?yán)碚摚?）加工成形機(jī)理含：分離（去除）加工；結(jié)合（堆積、分層）加工；變形（流動）加工。（2）精度原理精度是工藝的關(guān)鍵問題之一，圍繞精度、質(zhì)量和優(yōu)化出現(xiàn)了許多理論。A提出了機(jī)械加工精度原則：繼承性原則和創(chuàng)造性原則；B提出了定位與基準(zhǔn)的概念和六點(diǎn)定位規(guī)律；C提出了尺寸鏈原理和計(jì)算方法；D提出了質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析原理和方法。（3）相似性原理相似性是成組技術(shù)的理論基礎(chǔ)，成組工藝是成組技術(shù)的核心，零件的分類成組方法是成組技術(shù)的關(guān)鍵。（4）工藝決策原理提出了數(shù)學(xué)模型決策、邏輯推理決策、智能思維決策等方法（5）優(yōu)化技術(shù)在工藝問題上的應(yīng)用20世紀(jì)制造理論和技術(shù)上的發(fā)展工藝?yán)碚摼芄こ叹芄こ膛c納米技術(shù)是衡量現(xiàn)在制造技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一，是現(xiàn)代制造技術(shù)中最活躍的因素。精密工程包括精密加工技術(shù)和超精密加工技術(shù)；納米技術(shù)通常是指納米級制造技術(shù)，實(shí)際上它是超精密加工技術(shù)的一部分，代表了超精密加工的最高水平，受到了世界各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視。(1)機(jī)械精密和超精密加工技術(shù)主要指金剛石刀具超精密切削、金剛石微粉砂輪超精密磨削、精密研磨和拋光等傳統(tǒng)加工方法及其微型化。(2)非機(jī)械精密和超精密加工技術(shù)。主要指微電子束加工及離子束加工、激光束加工等非傳統(tǒng)加工及其微型化。可以很明顯地看出,所謂非機(jī)械超精密加工技術(shù)實(shí)際上就是超精密特種加工。(3)微細(xì)加工技術(shù)。微細(xì)加工技術(shù)是指制造微小尺寸零件的加工技術(shù)。它是在半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的基礎(chǔ)上形成并發(fā)展的,是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ),是信息時(shí)代、微電子時(shí)代、光電子時(shí)代的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。精密工程精密工程與納米技術(shù)是衡量現(xiàn)在制造技術(shù)水平的重要指標(biāo)之納米技術(shù)納米技術(shù)是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，通常指0.1~100nm的材料、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測及控制等一系列技術(shù)。它是科技發(fā)展的一個(gè)新興領(lǐng)域，它不是簡單的“精度提高”和“尺寸縮小”，而是從物理的宏觀領(lǐng)域進(jìn)入到微觀領(lǐng)域，一些宏觀的幾何學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)和電磁學(xué)等都不能正常描述納米級的工程現(xiàn)象與規(guī)律。納米技術(shù)主要包括:納米材料、納米級精度制造技術(shù)、納米級精度和表面質(zhì)量檢測、納米級微傳感器和控制技術(shù)、微型機(jī)電系統(tǒng)和納米生物學(xué)等。微型機(jī)電系統(tǒng)(Microelectomechanicalsystems,MEMS)是指集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理、控制唁路、接口、通信和電源等于一體的微型機(jī)電器件或綜合體，它是美國的慣用詞，日本習(xí)慣地稱為微型機(jī)械(Micromachine)，歐洲稱之為微型系統(tǒng)(Microsystems)，現(xiàn)在大多稱為微型機(jī)電系統(tǒng)，它可以認(rèn)為是一個(gè)產(chǎn)品，如圖2所示。目前,微型機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展前沿主要有：微型機(jī)械學(xué)研究、微型結(jié)構(gòu)加工技術(shù)(高深寬比多層微結(jié)構(gòu)的表面加工和體加工技術(shù))、微裝配微鍵合微封裝技術(shù)、微測試技術(shù)、典型微器件及微機(jī)械的設(shè)計(jì)制造技術(shù)等。納米技術(shù)納米技術(shù)是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，通常指0計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和并行工程CE制造科學(xué)和工程技術(shù)專家總結(jié)了制造系統(tǒng)的發(fā)展，將其分為四個(gè)階段。(1)剛性自動線。現(xiàn)在仍然是單一品種大批量生產(chǎn)自動化的主要形式。(2)柔性制造系統(tǒng)。它是在數(shù)控機(jī)床和加工中心的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它由數(shù)控機(jī)床和加工中心(一般為2至8臺)、物流、檢測和清洗等裝備構(gòu)成，具有工件的自動加工、運(yùn)輸、存儲、上下料和檢測等功能，實(shí)現(xiàn)了高度的自動化和高柔性。(3)集成制造系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的支撐環(huán)境下，由以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為核心的工程信息分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制造為中心的柔性制造分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理信息分系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)質(zhì)量管理分系統(tǒng)所組成，體現(xiàn)了功能集成、信息集成、過程集成、人機(jī)集成和學(xué)科集成，實(shí)現(xiàn)了車間、工廠的綜合自動化。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)很快就發(fā)展為并行工程，它是在集成的基礎(chǔ)上并行有序地設(shè)計(jì)和開發(fā)產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)過程的系統(tǒng)方法，它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就能考慮產(chǎn)品從概念形成到報(bào)廢處理的所有因素，從而能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高質(zhì)量，降低成本，增強(qiáng)企業(yè)競爭能力。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和并行工程CE制造科學(xué)和工程技術(shù)專（4）智能制造系統(tǒng)它是發(fā)揮人的創(chuàng)造能力和具有人的智能的制造系統(tǒng)，制造工作者認(rèn)為它是當(dāng)前制造系統(tǒng)發(fā)展的最高階段，展現(xiàn)了與人類智能行為相關(guān)的特性，如理解語言、學(xué)習(xí)能力、邏輯推理和解決問題等能力，能夠深入了解人腦活動機(jī)理，取代人的部分腦力勞動，強(qiáng)調(diào)企業(yè)的自組織能力。智能制造技術(shù)的內(nèi)容大體包括專家系統(tǒng)、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳因子等方面，其表現(xiàn)形式有智能制造單元和系統(tǒng)，如智能數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人、制造過程的智能控制、智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等。（4）智能制造系統(tǒng)特種加工技術(shù)特種加工由于具有工具的強(qiáng)度和硬度可以低于工件的強(qiáng)度和硬度的特點(diǎn)，因此適于加工高硬度材料、脆性材料等難加工材料：由于它不是靠力來進(jìn)行加工，所以適于加工微細(xì)零件、薄壁零件、彈性零件：又由于工具損耗很少，因此適于舶工復(fù)雜成形表面和型腔等模具零件。（1）電加工。主要有電火花線切割和電火花成形兩種加工形式。（2）電化學(xué)加工。主要有電解加工、電鍍、電鑄、刷鍍及一些復(fù)合加工方法（3）高能束流加工。這是20世紀(jì)的重大科技成果，主要是指電子束、離子束和激光束三束加工又稱高能束流加工，現(xiàn)己成為微細(xì)加工方法的主流。（4）超聲波加工。主要