機(jī)械工程發(fā)展史

1、1.3機(jī)械工程發(fā)展1.3.1社會(huì)發(fā)展與機(jī)械工程在人類歷史的發(fā)展中發(fā)生了幾次決定人類命運(yùn)的大轉(zhuǎn)折被史學(xué)譽(yù)為大革命.第一次發(fā)生在大約200萬年前由于自然條件的突然變化生活在樹上的類人猿被迫到陸地上覓食為了和各種野獸抗?fàn)幩鼈儗W(xué)會(huì)了用木棍和石塊這些天然工具保衛(wèi)自己并用之獵取食物.使用天然工具鍛煉了它們的大腦和手指.第二次發(fā)生在大約50萬年前古猿人學(xué)會(huì)了制造和使用簡單的木制和石制工具從事勞動(dòng)繼而發(fā)現(xiàn)了火并學(xué)會(huì)了鉆木取火.燒熟的食物不僅好吃且利于吸

2、收為提高它們的體力和智力創(chuàng)造了條件，進(jìn)而使古猿人的生活質(zhì)量有了改善和提高。使用工具，攜帶食物、甚至“抱兒帶女”都需要他們的前肢從支撐行走中解脫出來，于是他們從地上站立起來，開啟了從古猿到古人類的新紀(jì)元。第三次發(fā)生在大約15000年前，古人類學(xué)會(huì)了制作和使用簡單的機(jī)械，開始了農(nóng)耕與畜牧。此后，大約15000年前，古人類進(jìn)入新石器時(shí)代。4000年前發(fā)現(xiàn)金屬，并學(xué)會(huì)了冶煉技術(shù)，金屬器械逐步取代了石制、骨制的器械。繼而約2000年前發(fā)現(xiàn)了鐵金屬

3、，進(jìn)入鐵器時(shí)代，各種復(fù)雜的工具和簡單機(jī)械相繼發(fā)明出來。第四次發(fā)生在1750年到1850年之間。1760年，瓦特經(jīng)過十余年的努力和不斷改進(jìn)，在愛丁堡制造出第一臺(tái)蒸汽機(jī)。1804年，英國人特萊維茨克發(fā)明并制造出第一臺(tái)蒸汽機(jī)車。1830年，在法國修筑了從圣亞田到里昂的鐵路。蒸汽機(jī)車與鐵路的普及，促進(jìn)了西方工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，促進(jìn)了西方的機(jī)械文明，奠定了現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。在這一階段，機(jī)械及機(jī)械制造通過不斷擴(kuò)大的實(shí)踐，從分散性的、主要依賴工匠們個(gè)人才智

4、和手藝的一門技藝，逐漸發(fā)展成為一門有理論指導(dǎo)的系統(tǒng)和獨(dú)立的工程技術(shù)。大批的發(fā)明家涌現(xiàn)出來。各種?？茖W(xué)校、大學(xué)、工廠紛紛建立。機(jī)械工業(yè)代替了手工業(yè)，生產(chǎn)迅速發(fā)展。機(jī)械工程是促進(jìn)18~19世紀(jì)的工業(yè)革命已經(jīng)資本主義大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。第五次是計(jì)算機(jī)技術(shù)導(dǎo)致了一場(chǎng)現(xiàn)代工業(yè)革命。進(jìn)入20世紀(jì)，計(jì)算機(jī)的發(fā)明與廣泛應(yīng)用，改變了人類傳統(tǒng)的生活方式和工作方式。以集成電路為中心的微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給社會(huì)生活和工業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了巨大的影響。機(jī)械工程與微處

5、理機(jī)結(jié)合誕生了“機(jī)電一體化”的復(fù)合技術(shù)，使機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能和制造技術(shù)等提高到了一個(gè)新的水平。機(jī)械工程學(xué)、微電子學(xué)和信息科學(xué)三者的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了一種優(yōu)化技術(shù)，應(yīng)用這種技術(shù)制造出來的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、省力和高效率，并部分代替了人腦的功能，即實(shí)現(xiàn)了人工智能。機(jī)電一體化產(chǎn)品必將成為今后機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展的主流。進(jìn)入21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及由其帶動(dòng)的相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)了科學(xué)迅速前進(jìn)，機(jī)械工程學(xué)也發(fā)生了極大變化，制造業(yè)發(fā)

6、展的重要特性是向全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化方向發(fā)展。1.3.2機(jī)械工程發(fā)展史關(guān)于機(jī)械工程發(fā)展史，在許多研究機(jī)械工程史著作中將其分為三個(gè)階段：古代機(jī)械工程史、近代機(jī)械工程史、現(xiàn)代機(jī)械工程史。1.3.2.1古代機(jī)械史機(jī)械始于工具。公元前3000年以前（史前期），人類已廣泛使用石制和骨制的工具。搬運(yùn)重物的工具有滾子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔時(shí)就已使用這類工具。公元前3500年后不久，蘇美爾人已有了帶輪的車。史前期的重要工具有弓形鉆和制陶器

7、用的轉(zhuǎn)臺(tái)。弓形鉆由燧石鉆頭、鉆桿、窩座和弓弦等組成，用來鉆孔、擴(kuò)孔和取火。埃及第三至第六王朝（約公元前2686年~前2181年）的早期，開始將牛拉的原始木犁和金屬鐮刀用于農(nóng)業(yè)。約公元前2500年，歐亞之間地區(qū)就曾使用兩輪和四輪的木質(zhì)馬車。敘利亞在公元前在這一歷史時(shí)期內(nèi)，世界上發(fā)生了引起社會(huì)生產(chǎn)巨大變革的工業(yè)革命。工業(yè)革命首先在英國掀起，后來逐步波及其他各國，前后延續(xù)了一個(gè)多世紀(jì)。工業(yè)革命是從出現(xiàn)機(jī)器和使用機(jī)器開始的。在工業(yè)革命中最主要的

8、變革是：1）用生產(chǎn)能力大和產(chǎn)品質(zhì)量高的大機(jī)器取代手工工具和簡陋機(jī)械。2）用蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等無生命動(dòng)力取代人和牲畜的肌肉動(dòng)力。3）用大型的集中的工廠生產(chǎn)系統(tǒng)取代分散的手工業(yè)作坊。在這期間，動(dòng)力機(jī)械、生產(chǎn)機(jī)械和機(jī)械工程理論都獲得了飛速發(fā)展。機(jī)械工程的發(fā)展，在工業(yè)革命的進(jìn)程中起著主干作用。如18世紀(jì)中葉以后，英國紡織機(jī)械的出現(xiàn)和使用，使紡紗和織布的生產(chǎn)技術(shù)迅速提高。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和推廣使用，不僅促進(jìn)了當(dāng)時(shí)煤產(chǎn)量的迅速增長，并且使煉鐵爐、鼓風(fēng)機(jī)有

9、了機(jī)器動(dòng)力而使鐵產(chǎn)量成倍增長，煤和鐵的生產(chǎn)發(fā)展又推動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展。蒸汽機(jī)用于交通運(yùn)輸，出現(xiàn)了蒸汽機(jī)車、蒸汽輪船等，這反過來又促進(jìn)了煤、鐵工業(yè)和其他工業(yè)的發(fā)展。汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和各種機(jī)床相繼出現(xiàn)。其中動(dòng)力機(jī)械技術(shù)的突破，促進(jìn)了各技術(shù)領(lǐng)域的突飛猛進(jìn)。第一臺(tái)有實(shí)用意義的蒸汽動(dòng)力裝置是英國的T.鈕科門于1705年制成的大氣式蒸汽機(jī)，曾在英國的煤礦和金屬礦中使用。1712年制成的鈕科門蒸汽機(jī)，它的蒸汽氣缸和抽水缸是分開的。蒸汽通入氣缸后在內(nèi)部噴水

10、使它冷凝，造成氣缸內(nèi)部真空，氣缸外的大氣壓力推動(dòng)活塞做功，再通過杠桿、鏈條等機(jī)構(gòu)帶動(dòng)水泵活塞運(yùn)動(dòng)。1765年瓦特制作了一臺(tái)試驗(yàn)性的有分離冷凝器的小型蒸汽機(jī)，1781年他又取得雙作用式蒸汽機(jī)的專利。1776年瓦特與M.博爾頓合作制造的兩臺(tái)蒸汽機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。到1804年，英國的棉紡織業(yè)已普遍采用蒸汽機(jī)作為生產(chǎn)動(dòng)力。19世紀(jì)中期，內(nèi)燃機(jī)問世。第一臺(tái)在工廠中實(shí)際使用的內(nèi)燃機(jī)是1860年法國的勒努瓦制造的無壓縮過程的煤氣機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)與當(dāng)時(shí)的蒸汽機(jī)

11、相差不多。1862年，法國A.E.B.de羅沙提出四沖程循環(huán)的基本原理。1876年，德國N.A.奧托制成四沖程往復(fù)活塞式單缸臥式煤氣機(jī)，比勒努瓦的煤氣機(jī)效率更高，功率更大。1878年，英國D.克拉克制成二沖程作出了重要貢獻(xiàn)。1897年他制成第一臺(tái)壓縮式點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)（柴油機(jī)），使用液體燃料，按四沖程原理工作，熱效率高于當(dāng)時(shí)其他任何內(nèi)燃機(jī)。早期的壓縮式內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速比較低，進(jìn)入20世紀(jì)后內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速大幅度提高。隨著發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，世界開

12、始進(jìn)入電氣時(shí)代。中心發(fā)電站迅速興起，大功率的高速汽輪機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。1873年，電動(dòng)機(jī)成為機(jī)床的動(dòng)力，開始了電力取代蒸汽動(dòng)力的時(shí)代。最初，電動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)床以外的一定距離處，通過帶傳動(dòng)。后來把電動(dòng)機(jī)直接安置在機(jī)床本身內(nèi)部。19世紀(jì)末，已有少數(shù)機(jī)床使用兩臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)主軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。至此，被稱為“機(jī)械工業(yè)的心臟”的機(jī)床工業(yè)已初具規(guī)模。進(jìn)入20世紀(jì)后，迅速發(fā)展的汽車工業(yè)和后來的飛機(jī)工業(yè)，又促進(jìn)了機(jī)械制造技術(shù)向高精度、大型化、專用化和自

13、動(dòng)化的方向繼續(xù)發(fā)展。1.3.2.3現(xiàn)代機(jī)械工程史20世紀(jì)以來，世界機(jī)械工程的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了上個(gè)世紀(jì)。尤其是第二次世界大戰(zhàn)以后，由于科學(xué)技術(shù)工作從個(gè)人活動(dòng)走向社會(huì)化，科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展，特別是電子技術(shù)、核技術(shù)和航空航天技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合，大大促進(jìn)了機(jī)械工程的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)前的40年機(jī)械工程發(fā)展的主要特點(diǎn)是:繼承19世紀(jì)延續(xù)下來的傳統(tǒng)技術(shù)并不斷改進(jìn)、提高和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。例如，農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)的機(jī)械化程度有了顯著的提高，動(dòng)力機(jī)械功率增大