世界机械发展史(从古到今机械发展简史)

/ 0评 / 0

世界机械发展史(从古到今机械发展简史)

人类成为“现代人”的标记就是制作工具。石器时期的各种石斧、石锤和木质、皮质的简略粗糙的工具是后来涌现的机械的先驱。从制作简略工具演进到制作由多个零件、部件组成的现代机械,阅历了漫长的进程。

几千年前,人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨,用来提水的桔槔和辘轳,装有轮子的车,航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力,从人自身的体力,发展到应用畜力、水力和风力。所用材质从天然的石、木、土、皮革,发展到人造材质。最早的人造材质是陶瓷,制作陶瓷器皿的陶车,已是具有动力、传动和工作三个部分的完全机械。

人类从石器时期进入青铜时期,再进而到铁器时期,用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了主要作用。有足够壮大的鼓风器,能力使冶金炉获得足够高的炉温,能力从矿石中炼得金属。古埃及第十八王朝勒克米尔(Rekhmir,约公元前1450年)已有用以冶铸用的罐状鼓风器。在中国,公元前1000~前900年有了冶铸用的鼓风器,并逐渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。

15~16世纪以前,机械工程发展迟缓。但在以千年计的实践中,在机械发展方面还是积聚了相当多的经验和技巧知识,成为后来机械工程发展的主要潜力。17世纪以后,资本主义在英、法和西欧诸国涌现,商品生产开端成为社会的中心问题。

18世纪后期,蒸汽机的运用从采矿业推广到纺织、面粉、冶金等行业。制造机械的重要材质百思特网逐渐从木材改用更为坚韧,但难以用手工加工的金属。机械制作工业开端形成,并在几十年中成为一个主要产业。

机械工程通过不断扩百思特网大的实践,从疏散性的、重要依附匠师们个人才智和手艺的一种技艺,逐渐发展成为一门有理论指点的、体系的和独立的工程技巧。机械工程是促成18~19世纪的工业革命,以及资本主义机械大生产的重要技巧因素。

动力是发展生产的主要因素。17世纪后期,随着各种机械的改良和发展,随着煤和金属矿石的须要量的逐年增长,人们觉得依附人力和畜力不能将生产进步到一个新的阶段。

在英国,纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边,应用水轮来驱动工作机械。但当时的煤矿、锡矿、铜矿等矿井中的地下水,仍只能用大批畜力来晋升和消除。在这样的生产须要下,18世纪初涌现了纽科门的大气式蒸汽机,用以驱动矿井排水泵。但是这种蒸汽机的燃料消费率很高,根本上只运用于煤矿。

1765年,瓦特创造了有离开的冷凝器的蒸汽机,下降了燃料消费率。1781年瓦特又创制出供给回转动力的蒸汽机,扩展了蒸汽机的运用规模。蒸汽机的创造和发展,使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力源,但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水体系等体积宏大、笨重,运用很不便利。

19世纪末,电力供给体系和电动机开端发展和推广。20世纪初,电动机已在工业生产中代替了蒸汽机,成为驱动各种工作机械的根本动力。生产的机械化已离不开电气化,而电气化则通过机械化才对生产施展作用。

发电站初期运用蒸汽机为原动力。20世纪初期,涌现了高效力、高转速、大功率的汽轮机,也涌现了适应各种水利资源的水轮机,增进了电力供给体系的蓬勃发展。

19世纪后期创造的内燃机经过逐年改良,成为轻而小、效力高、易于把持、并可随时启动的原动机。它先被用以驱动没有电力供给的陆上工作机械,以后又用于汽车、移动机械和轮船,到20世纪中期开端用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机和内燃机的排斥下,已不再是主要的动力机械。内燃机和以后创造的燃气轮机、喷气动员机的发展,是飞机、航天器等胜利发展的基本技巧因素之一。

工业革命以前,机械大都是木构造的,由木工用手工制成。金属(重要是铜、铁)仅用以制作仪器、锁、钟表、泵和木构造机械上的小型零件。金属加工重要靠机匠的精工细作,以到达须要的精度。蒸汽灵活力装置的推广,以及随之涌现的矿山、冶金、轮船、机车等大型机械的发展,须要成形加工和切削加工的金属零件越来越多,越来越大,请求的精度也越来越高。运用的金属材质从铜、铁发展到以钢为主。

机械加工包含锻造、锻压、钣金工、焊接、热处置等技巧及其设备,以及切削加工技巧和机床、刀具、量具等,得到快速发展,保证了各产业发展生产百思特网所需的机械设备的供给。

社会经济的发展,对机械产品的需求猛增。生产批量的增大和精密加工技巧的进展,增进了大批生产办法的形成,如零件互换性生产、专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等。

简略的互换性零件和专业分工协作生产,在古代就已涌现。在机械工程中,互换性最早体现在莫茨利于1797年应用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。同时代,美国工程师惠特尼用互换性生产办法生产火枪,显示了互换性的可行性和优胜性。这种生产办法在美国逐渐推广,形成了所谓“美国生产办法”(原创版权www.isoyu.com)。

20世纪后

20世纪初期,福特在汽车制作上又发明了流水装配线。大批生产技巧加上泰勒在19世纪末创建的科学管理办法,使汽车和其他大量量生产的机械产品的生产效力很快到达了过去无法想象的高度。

20世纪中、后期,机械加工的重要特色是:不断进步机床的加工速度和精度,减少对手工技艺的依附;进步成形加工、切削加工和装配的机械化和主动化水平;应用数控机床、加工中心、成组技巧等,发展柔性加工体系,使中小批量、多品种生产的生产效力进步到近于大批生产的程度;研讨和改良难加工的新型金属和非金属材质的成形和切削加工技巧。

18世纪以前,机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制造,与科学几乎不产生接洽。到18~19世纪,在新兴的资本主义经济的增进下,控制科学知识的人士开端注意生产,而直接进行生产的匠师则开端学习科学文化知识,他们之间的交换和互相启示取得很大的结果。在这个进程中,逐渐形成一整套环绕机械工程的基本理论。

动力机械最先与当时的先进科学相联合。蒸汽机的创造人萨弗里、瓦特,运用了物理学家帕潘和布莱克的理论;在蒸汽机实践的基本上,物理学家卡诺、兰金和开尔文树立起一门新的科学——热力学。内燃机的理论基本是法国的罗沙在1862年创建的;1876年奥托运用罗沙的理论,彻底改良了他本来发明的粗陋笨重、噪声大、热效力低的内燃机而奠定了内燃机的位置。其他如汽轮机、燃气轮机、水轮机等都在理论指点下得到发展,而理论也在实践中得到改良和进步。

早在公元前,中国已在指南车上运用庞杂的齿轮体系,在被中香炉中运用了能永保程度地位的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记录。但是,关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择,直到17世纪之后方有理论论述。

手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱,在各文明古国都有悠长历史,但是曲柄连杆机构的情势、活动和动力的确实剖析和综合,则是近代机构学的造诣。机构学作为一个专门学科,迟至19世纪初才首次列入高级工程学院的课程。通过理论研讨,人们方能准确地剖析各种机构,包含庞杂的空间连杆机构的活动,并进而能按须要综合出新的机构。

机械工程的工作对象是动态的机械,它的工作情形会产生很大的变更。这种变更有时是随机而不可预感;实际运用的材质也不完整均匀,可能存有各种缺点;加工精度有必定的偏差等等。

与以静态构造为工作对象的土木工程相比,机械工程中各种问题更难以用理论准确解决。因此,早期的机械工程只应用简略的理论概念,联合实践经验进行工作。设计盘算多依附经验公式;为保证安全,都偏于保守,成果制成的机械笨重而宏大、成本高、生产率低、能量消费很大。

从18世纪起,新理论的不断出生,以及数学办法的发展,使设计盘算的准确度不断的进步。进入20世纪,涌现各种试验应力剖析办法,人们已能用试验办法测出模型和实物上各部位的应力。

20世纪后半叶,有限元法和电子盘算机的普遍运用,使得对庞杂的机械及其零件、构件进行力、力矩、应力等的剖析和盘算成为可能。对于控制有充足的实践或试验资料的机械或其元件,已经可以应用统计技巧,依照请求的可靠度,科学地进行机械设计。