世界機械發(fā)展史

1、機械制造技術(shù)的發(fā)展史摘要：機械設(shè)計的發(fā)展史按時間來分?？煞譃椋褐庇X設(shè)計階段，經(jīng)驗設(shè)計階段和理論設(shè)計階段。兩種劃分是一一對應(yīng)的，是從不同角度來劃分機械設(shè)計的發(fā)展史。每一個階段在設(shè)計理論，方法和制造工藝方面都有明顯的特色。下面就按時間來劃分，把機械設(shè)計發(fā)展史劃分為三個階段來論述。 關(guān)鍵詞：發(fā)展史 制造技術(shù) 現(xiàn)代制造現(xiàn)狀引言人類成為“現(xiàn)代人”的標志就是制造工具。石器時代的各種石斧、石錘和木質(zhì)、皮質(zhì)的簡單粗糙的工具是后來出現(xiàn)的機械的先驅(qū)。從制造簡單工具演進到制造由多個零件、部件組成的現(xiàn)代機械，經(jīng)歷了漫長的過程。 我國近代的考古發(fā)現(xiàn)證明了一些傳說和記載。在浙江余姚河姆渡，河南鄭裴李崗等遺址中都發(fā)現(xiàn)了七八

2、千年以前制造相當精致的農(nóng)具如石鏟等。我國古代經(jīng)書中，對于古代使用，制造機械的情況有許多記載。周易“系辭下”中有“黃帝，堯，舜氏作，刳木為舟，剡木為楫，剡楫之力以濟不通”，“服牛乘馬，引以致遠”，“斷木為杵，掘地為舀”。由此可見，在4000多年以前，我國古代已經(jīng)發(fā)明了車，船，農(nóng)具和許多生活用具。在周易第47卦“困”的卦辭中有“困于金車”，金車指用銅裝飾起來的豪華馬車。清代學者章誠說“六經(jīng)皆史”，在我國古代文獻中隨處可以見機械產(chǎn)品與人民生活密切的聯(lián)系，在我國春秋戰(zhàn)國時代的著作道德經(jīng)中有“三十輻共一轂，像日月也”的說法，而在秦陵發(fā)掘出來的二號銅車馬，車融會貫通就有30個車輻。雖然據(jù)統(tǒng)計，當時的車，每

3、個車輪用30個輪輻，但是對輪輻的數(shù)目已經(jīng)有了一定的規(guī)則。此外，我國古代在武器，紡織機械，農(nóng)具，船舶等方面也有許多發(fā)明，到秦漢時期（公元前221至公元220年）我國機械設(shè)計和制造已經(jīng)達到相當高的技術(shù)水平，在當時世界上處于領(lǐng)選地位，在世界機械工程史上占有十分重要的位置。幾千年前，人類已創(chuàng)制了用于谷物脫殼和粉碎的臼和磨，用來提水的桔槔和轆轤，裝有輪子的車，航行于江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動力，從人自身的體力，發(fā)展到利用畜力、水力和風力。所用材料從天然的石、木、土、皮革，發(fā)展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，制造陶瓷器皿的陶車，已是具有動力、傳動和工作三個部分的完整機械。人類從石器時代進入青銅時代

4、，再進而到鐵器時代，用以吹旺爐火的鼓風器的發(fā)展起了重要作用。有足夠強大的鼓風器，才能使冶金爐獲得足夠高的爐溫，才能從礦石中煉得金屬。古埃及第十八王朝勒克米爾已有用以冶鑄用的罐狀鼓風器。在中國，公元前1000前900年有了冶鑄用的鼓風器，并逐漸從人力鼓風發(fā)展到畜力和水力鼓風。1516世紀以前，機械工程發(fā)展緩慢。但在以千年計的實踐中，在機械發(fā)展方面還是積累了相當多的經(jīng)驗和技術(shù)知識，成為后來機械工程發(fā)展的重要潛力。17世紀以后，資本主義在英、法和西歐諸國出現(xiàn)，商品生產(chǎn)開始成為社會的中心問題。17世紀歐洲的航海，紡織，鐘表等工業(yè)的興起，提出了許多技術(shù)部題，1644年英國組成了“哲學學院”，德國成立了實

5、驗研究會和柏林學會，1666年，法國，意大利也成立了研究機構(gòu)。在這些機構(gòu)中工作的意大利人伽里略（15641642）發(fā)表了自由落體定律，慣性定律，拋物體運動，還進行過梁的彎曲實驗；英國人牛頓提出了到家動的三大定律，1688年，他提出了計算流體黏度阻力的公式，奠定了古典力學的基礎(chǔ)；英國人虎克建立了在一定范圍內(nèi)彈性體的應(yīng)力 - 應(yīng)變成正比的虎克定律；1705年伯努力提出了梁彎曲的微分方程式，在古典力學的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展了近代機械設(shè)計的理論（也稱常規(guī)機械設(shè)計理論），為18世紀產(chǎn)業(yè)革命中機械工業(yè)的迅速發(fā)展提供了有力的技術(shù)理論支持； 1764年英國人瓦特發(fā)明了蒸氣機，為紡織，采礦，冶煉，船舶，食品，鐵路等

6、工業(yè)提供了強大的動力，推動了多種行業(yè)對機械的需求，使機械工業(yè)得到迅速的發(fā)展，而機械化使生產(chǎn)力迅速提高，進入了產(chǎn)業(yè)革命時代。這一時期，對機械設(shè)計提出了很多的要求，各種機械的載荷，速度，尺寸都有很大的提高，因此機械設(shè)計理論也在古典力學的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展。材料力學，彈性力學，流體力學，機械力學。疲勞力學，疲勞強度理論，實驗應(yīng)力分析方法等都取得了大量的成果，建立了自己的學科體系。18世紀后期，蒸汽機的應(yīng)用從采礦業(yè)推廣到紡織、面粉、冶金等行業(yè)。制作機械的主要材料逐漸從木材改用更為堅韌，但難以用手工加工的金屬。機械制造工業(yè)開始形成，并在幾十年中成為一個重要產(chǎn)業(yè)。機械工程通過不斷擴大的實踐，從分散性的、主要依

7、賴匠師們個人才智和手藝的一種技藝，逐漸發(fā)展成為一門有理論指導(dǎo)的、系統(tǒng)的和獨立的工程技術(shù)。機械工程是促成1819世紀的工業(yè)革命，以及資本主義機械大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。動力是發(fā)展生產(chǎn)的重要因素。17世紀后期，隨著各種機械的改進和發(fā)展，隨著煤和金屬礦石的需要量的逐年增加，人們感到依靠人力和畜力不能將生產(chǎn)提高到一個新的階段。在英國，紡織、磨粉等產(chǎn)業(yè)越來越多地將工場設(shè)在河邊，利用水輪來驅(qū)動工作機械。但當時的煤礦、錫礦、銅礦等礦井中的地下水，仍只能用大量畜力來提升和排除。在這樣的生產(chǎn)需要下，18世紀初出現(xiàn)了紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅(qū)動礦井排水泵。但是這種蒸汽機的燃料消耗率很高，基本上只應(yīng)用于煤礦。176

8、5年，瓦特發(fā)明了有分開的冷凝器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。1781年瓦特又創(chuàng)制出提供回轉(zhuǎn)動力的蒸汽機，擴大了蒸汽機的應(yīng)用范圍。蒸汽機的發(fā)明和發(fā)展，使礦業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)、鐵路和航運都得以機械動力化。蒸汽機幾乎是19世紀唯一的動力源，但蒸汽機及其鍋爐、凝汽器、冷卻水系統(tǒng)等體積龐大、笨重，應(yīng)用很不方便。18世紀以前，機械匠師全憑經(jīng)驗、直覺和手藝進行機械制作，與科學幾乎不發(fā)生聯(lián)系。到1819世紀，在新興的資本主義經(jīng)濟的促進下，掌握科學知識的人士開始注意生產(chǎn)，而直接進行生產(chǎn)的匠師則開始學習科學文化知識，他們之間的交流和互相啟發(fā)取得很大的成果。在這個過程中，逐漸形成一整套圍繞機械工程的基礎(chǔ)理論。動力機械最先與

9、當時的先進科學相結(jié)合。蒸汽機的發(fā)明人薩弗里、瓦特，應(yīng)用了物理學家帕潘和布萊克的理論；在蒸汽機實踐的基礎(chǔ)上，物理學家卡諾、蘭金和開爾文建立起一門新的科學熱力學。內(nèi)燃機的理論基礎(chǔ)是法國的羅沙在1862年創(chuàng)立的；1876年奧托應(yīng)用羅沙的理論，徹底改進了他原來創(chuàng)造的粗陋笨重、噪聲大、熱效率低的內(nèi)燃機而奠定了內(nèi)燃機的地位。其他如汽輪機、燃氣輪機、水輪機等都在理論指導(dǎo)下得到發(fā)展，而理論也在實踐中得到改進和提高。19世紀末，電力供應(yīng)系統(tǒng)和電動機開始發(fā)展和推廣。20世紀初，電動機已在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機，成為驅(qū)動各種工作機械的基本動力。生產(chǎn)的機械化已離不開電氣化，而電氣化則通過機械化才對生產(chǎn)發(fā)揮作用。發(fā)電站

10、初期應(yīng)用蒸汽機為原動力。19世紀后期發(fā)明的內(nèi)燃機經(jīng)過逐年改進，成為輕而小、效率高、易于操縱、并可隨時啟動的原動機。它先被用以驅(qū)動沒有電力供應(yīng)的陸上工作機械，以后又用于汽車、移動機械和輪船，到20世紀中期開始用于鐵路機車。蒸汽機在汽輪機和內(nèi)燃機的排擠下，已不再是重要的動力機械。內(nèi)燃機和以后發(fā)明的燃氣輪機、噴氣發(fā)動機的發(fā)展，是飛機、航天器等成功發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)因素之一。工業(yè)革命以前，由木工用手工制成。金屬(主要是銅、鐵)僅用以制造儀器、鎖、鐘表、泵和木結(jié)構(gòu)機械上的小型零件。金屬加工主要靠機匠的精工細作，以達到需要的精度。蒸汽機動力裝置的推廣，以及隨之出現(xiàn)的礦山、冶金、輪船、機車等大型機械的發(fā)展，需要

11、成形加工和切削加工的金屬零件越來越多，越來越大，要求的精度也越來越高。應(yīng)用的金屬材料從銅、鐵發(fā)展到以鋼為主。20世紀初期，出現(xiàn)了高效率、高轉(zhuǎn)速、大功率的汽輪機，也出現(xiàn)了適應(yīng)各種水利資源的水輪機，促進了電力供應(yīng)系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。20世紀初期，福特在汽車制造上又創(chuàng)造了流水裝配線。大量生產(chǎn)技術(shù)加上泰勒在19世紀末創(chuàng)立的科學管理方法，使汽車和其他大批量生產(chǎn)的機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率很快達到了過去無法想象的高度。20世紀中、后期，機械加工的主要特點是：不斷提高機床的加工速度和精度，減少對手工技藝的依賴；提高成形加工、切削加工和裝配的機械化和自動化程度；利用數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)等，發(fā)展柔性加工系統(tǒng)，使中小

12、批量、多品種生產(chǎn)的生產(chǎn)效率提高到近于大量生產(chǎn)的水平；研究和改進難加工的新型金屬和非金屬材料的成形和切削加工技術(shù)。20世紀后半葉，有限元法和電子計算機的廣泛應(yīng)用，使得對復(fù)雜的機械及其零件、構(gòu)件進行力、力矩、應(yīng)力等的分析和計算成為可能。對于掌握有充分的實踐或?qū)嶒炠Y料的機械或其元件，已經(jīng)可以運用統(tǒng)計技術(shù)，按照要求的可靠度，科學地進行機械設(shè)計。 現(xiàn)代機械設(shè)計方法的特征是，它具有自己的學科體系和專門的內(nèi)容。其核心技術(shù)有3個方面：（1）以產(chǎn)品的“功能”作為機械計的核心目標。美國麥爾斯提出了“顧客購買的不是產(chǎn)品的本身，而是產(chǎn)品所具有的功能”，明解地說明了“功能”是產(chǎn)品的本質(zhì)和靈魂。這一原理的提出大大地解放了設(shè)計師的思想，為了實現(xiàn)某一功能，可以采用各種不同的原理和結(jié)構(gòu)。我們可以從近年來的計時裝置，文件復(fù)制設(shè)備，通訊方法等方面的飛速發(fā)展看出，設(shè)計師的聰明才智得到了空前的發(fā)揮，多方面的滿足了社會的需要。（2）“人機學”的形成和發(fā)展。機械的工作往往與人是不可分的，如汽車，飛機有些操縱的信號要靠人輸入。必須考慮操縱者的反映速度和能力限制，還必須考慮操縱者和乘客的傳舒適性。如有一些武器設(shè)計者已經(jīng)考慮使用者中，雖然部分是作右手方便的，但是習慣于用左手的（稱為左利手或左撇子）也占