機械工程發(fā)展史

1、1.3機械工程發(fā)展1.3.1社會發(fā)展與機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的大轉(zhuǎn)折被史學(xué)譽為大革命.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)會了制造和使用簡單的木制和石制工具從事勞動繼而發(fā)現(xiàn)了火并學(xué)會了鉆木取火.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)會了制作和使用簡單的機械，開始了農(nóng)耕與畜牧。此后，大約15000年前，古人類進入新石器時代。4000年前發(fā)現(xiàn)金屬，并學(xué)會了冶煉技術(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、，進入鐵器時代，各種復(fù)雜的工具和簡單機械相繼發(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，在愛丁堡制造出第一臺蒸汽機。1804年，英國人特萊維茨克發(fā)明并制造出第一臺蒸汽機車。1830年，在法國修筑了從圣亞田到里昂的鐵路。蒸汽機車與鐵路的普及，促進了西方工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，促進了西方的機械文明，奠定了現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。在這一階段，機械及機械制造通過不斷擴大的實踐，從分散性的、主要依賴工匠們個人才智

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。機械工業(yè)代替了手工業(yè)，生產(chǎn)迅速發(fā)展。機械工程是促進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。第五次是計算機技術(shù)導(dǎo)致了一場現(xiàn)代工業(yè)革命。進入20世紀(jì)，計算機的發(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，給社會生活和工業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了巨大的影響。機械工程與微處

5、理機結(jié)合誕生了“機電一體化”的復(fù)合技術(shù)，使機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能和制造技術(shù)等提高到了一個新的水平。機械工程學(xué)、微電子學(xué)和信息科學(xué)三者的有機結(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，即實現(xiàn)了人工智能。機電一體化產(chǎn)品必將成為今后機械產(chǎn)品發(fā)展的主流。進入21世紀(jì)，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及由其帶動的相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，推動了科學(xué)迅速前進，機械工程學(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機械工程發(fā)展史關(guān)于機械工程發(fā)展史，在許多研究機械工程史著作中將其分為三個階段：古代機械工程史、近代機械工程史、現(xiàn)代機械工程史。1.3.2.1古代機械史機械始于工具。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。搬運重物的工具有滾子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔時就已使用這類工具。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。弓形鉆由燧石鉆頭、鉆桿、窩座和弓弦等組成，用來鉆孔、擴孔和取火。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期內(nèi)，世界上發(fā)生了引起社會生產(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)了一個多世紀(jì)。工業(yè)革命是從出現(xiàn)機器和使用機器開始的。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)量高的大機器取代手工工具和簡陋機械。2）用蒸汽機和內(nèi)燃機等無生命動力取代人和牲畜的肌肉動力。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，動力機械、生產(chǎn)機械和機械工程理論都獲得了飛速發(fā)展。機械工程的發(fā)展，在工業(yè)革命的進程中起著主干作用。如18世紀(jì)中葉以后，英國紡織機械的出現(xiàn)和使用，使紡紗和織布的生產(chǎn)技術(shù)迅速提高。蒸汽機的出現(xiàn)和推廣使用，不僅促進了當(dāng)時煤產(chǎn)量的迅速增長，并且使煉鐵爐、鼓風(fēng)機有

9、了機器動力而使鐵產(chǎn)量成倍增長，煤和鐵的生產(chǎn)發(fā)展又推動各行各業(yè)的發(fā)展。蒸汽機用于交通運輸，出現(xiàn)了蒸汽機車、蒸汽輪船等，這反過來又促進了煤、鐵工業(yè)和其他工業(yè)的發(fā)展。汽輪機、內(nèi)燃機和各種機床相繼出現(xiàn)。其中動力機械技術(shù)的突破，促進了各技術(shù)領(lǐng)域的突飛猛進。第一臺有實用意義的蒸汽動力裝置是英國的T.鈕科門于1705年制成的大氣式蒸汽機，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，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活塞做功，再通過杠桿、鏈條等機構(gòu)帶動水泵活塞運動。1765年瓦特制作了一臺試驗性的有分離冷凝器的小型蒸汽機，1781年他又取得雙作用式蒸汽機的專利。1776年瓦特與M.博爾頓合作制造的兩臺蒸汽機開始運轉(zhuǎn)。到1804年，英國的棉紡織業(yè)已普遍采用蒸汽機作為生產(chǎn)動力。19世紀(jì)中期，內(nèi)燃機問世。第一臺在工廠中實際使用的內(nèi)燃機是1860年法國的勒努瓦制造的無壓縮過程的煤氣機，其基本結(jié)構(gòu)與當(dāng)時的蒸汽機

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，比勒努瓦的煤氣機效率更高，功率更大。1878年，英國D.克拉克制成二沖程作出了重要貢獻。1897年他制成第一臺壓縮式點火式內(nèi)燃機（柴油機），使用液體燃料，按四沖程原理工作，熱效率高于當(dāng)時其他任何內(nèi)燃機。早期的壓縮式內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速比較低，進入20世紀(jì)后內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速大幅度提高。隨著發(fā)電機和電動機的發(fā)明，世界開

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

13、動化的方向繼續(xù)發(fā)展。1.3.2.3現(xiàn)代機械工程史20世紀(jì)以來，世界機械工程的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了上個世紀(jì)。尤其是第二次世界大戰(zhàn)以后，由于科學(xué)技術(shù)工作從個人活動走向社會化，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)與機械技術(shù)的結(jié)合，大大促進了機械工程的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)前的40年機械工程發(fā)展的主要特點是:繼承19世紀(jì)延續(xù)下來的傳統(tǒng)技術(shù)并不斷改進、提高和擴大其應(yīng)用范圍。例如，農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)的機械化程度有了顯著的提高，動力機械功率增大