什麼是機械和中國機械史

⑴ 機械的發展簡史

人類成為「現代人」的標志就是製造工具。石器時代的各種石斧、石錘和木質、皮質的簡單粗糙的工具是後來出現的機械的先驅。從製造簡單工具演進到製造由多個零件、部件組成的現代機械，經歷了漫長的過程。
幾千年前，人類已創制了用於穀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，航行於江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動力，從人自身的體力，發展到利用畜力、水力和風力。所用材料從天然的石、木、土、皮革，發展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，製造陶瓷器皿的陶車，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，再進而到鐵器時代，用以吹旺爐火的鼓風器的發展起了重要作用。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（Rekhmir,約公元前1450年）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，並逐漸從人力鼓風發展到畜力和水力鼓風。
15～16世紀以前，機械工程發展緩慢。但在以千年計的實踐中，在機械發展方面還是積累了相當多的經驗和技術知識，成為後來機械工程發展的重要潛力。17世紀以後，資本主義在英、法和西歐諸國出現，商品生產開始成為社會的中心問題。
18世紀後期，蒸汽機的應用從采礦業推廣到紡織、麵粉、冶金等行業。製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。機械製造工業開始形成，並在幾十年中成為一個重要產業。
機械工程通過不斷擴大的實踐，從分散性的、主要依賴匠師們個人才智和手藝的一種技藝，逐漸發展成為一門有理論指導的、系統的和獨立的工程技術。機械工程是促成18～19世紀的工業革命，以及資本主義機械大生產的主要技術因素。
動力是發展生產的重要因素。17世紀後期，隨著各種機械的改進和發展，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提高到一個新的階段。
在英國，紡織、磨粉等產業越來越多地將工場設在河邊，利用水輪來驅動工作機械。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。在這樣的生產需要下，18世紀初出現了紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅動礦井排水泵。但是這種蒸汽機的燃料消耗率很高，基本上只應用於煤礦。
1765年，瓦特發明了有分開的冷凝器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。1781年瓦特又創制出提供回轉動力的蒸汽機，擴大了蒸汽機的應用范圍。蒸汽機的發明和發展，使礦業和工業生產、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、冷卻水系統等體積龐大、笨重，應用很不方便。
19世紀末，電力供應系統和電動機開始發展和推廣。20世紀初，電動機已在工業生產中取代了蒸汽機，成為驅動各種工作機械的基本動力。生產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發揮作用。
發電站初期應用蒸汽機為原動力。20世紀初期，出現了高效率、高轉速、大功率的汽輪機，也出現了適應各種水利資源的水輪機，促進了電力供應系統的蓬勃發展。
19世紀後期發明的內燃機經過逐年改進，成為輕而小、效率高、易於操縱、並可隨時啟動的原動機。它先被用以驅動沒有電力供應的陸上工作機械，以後又用於汽車、移動機械和輪船，到20世紀中期開始用於鐵路機車。蒸汽機在汽輪機和內燃機的排擠下，已不再是重要的動力機械。內燃機和以後發明的燃氣輪機、噴氣發動機的發展，是飛機、航天器等成功發展的基礎技術因素之一。
工業革命以前，機械大都是木結構的，由木工用手工製成。金屬(主要是銅、鐵)僅用以製造儀器、鎖、鍾表、泵和木結構機械上的小型零件。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，以及隨之出現的礦山、冶金、輪船、機車等大型機械的發展，需要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。應用的金屬材料從銅、鐵發展到以鋼為主。
機械加工包括鍛造、鍛壓、鈑金工、焊接、熱處理等技術及其裝備，以及切削加工技術和機床、刀具、量具等，得到迅速發展，保證了各產業發展生產所需的機械裝備的供應。
社會經濟的發展，對機械產品的需求猛增。生產批量的增大和精密加工技術的進展，促進了大量生產方法的形成，如零件互換性生產、專業分工和協作、流水加工線和流水裝配線等。
簡單的互換性零件和專業分工協作生產，在古代就已出現。在機械工程中，互換性最早體現在莫茨利於1797年利用其創制的螺紋車床所生產的螺栓和螺帽。同時期，美國工程師惠特尼用互換性生產方法生產火槍，顯示了互換性的可行性和優越性。這種生產方法在美國逐漸推廣，形成了所謂「美國生產方法」。 20世紀初期，福特在汽車製造上又創造了流水裝配線。大量生產技術加上泰勒在19世紀末創立的科學管理方法，使汽車和其他大批量生產的機械產品的生產效率很快達到了過去無法想像的高度。
20世紀中、後期，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；利用數控機床、加工中心、成組技術等，發展柔性加工系統，使中小批量、多品種生產的生產效率提高到近於大量生產的水平；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。
18世紀以前，機械匠師全憑經驗、直覺和手藝進行機械製作，與科學幾乎不發生聯系。到18～19世紀，在新興的資本主義經濟的促進下，掌握科學知識的人士開始注意生產，而直接進行生產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理論。
動力機械最先與當時的先進科學相結合。蒸汽機的發明人薩弗里、瓦特，應用了物理學家帕潘和布萊克的理論；在蒸汽機實踐的基礎上，物理學家卡諾、蘭金和開爾文建立起一門新的科學——熱力學。內燃機的理論基礎是法國的羅沙在1862年創立的；1876年奧托應用羅沙的理論，徹底改進了他原來創造的粗陋笨重、雜訊大、熱效率低的內燃機而奠定了內燃機的地位。其他如汽輪機、燃氣輪機、水輪機等都在理論指導下得到發展，而理論也在實踐中得到改進和提高。
早在公元前，中國已在指南車上應用復雜的齒輪系統，在被中香爐中應用了能永保水平位置的十字轉架等機件。古希臘已有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動的記載。但是，關於齒輪傳動瞬時速比與齒形的關系和齒形曲線的選擇，直到17世紀之後方有理論闡述。
手搖把和踏板機構是曲柄連桿機構的先驅，在各文明古國都有悠久歷史，但是曲柄連桿機構的形式、運動和動力的確切分析和綜合，則是近代機構學的成就。機構學作為一個專門學科，遲至19世紀初才首次列入高等工程學院的課程。通過理論研究，人們方能精確地分析各種機構，包括復雜的空間連桿機構的運動，並進而能按需要綜合出新的機構。
機械工程的工作對象是動態的機械，它的工作情況會發生很大的變化。這種變化有時是隨機而不可預見；實際應用的材料也不完全均勻，可能存有各種缺陷；加工精度有一定的偏差等等。
與以靜態結構為工作對象的土木工程相比，機械工程中各種問題更難以用理論精確解決。因此，早期的機械工程只運用簡單的理論概念，結合實踐經驗進行工作。設計計算多依靠經驗公式；為保證安全，都偏於保守，結果製成的機械笨重而龐大、成本高、生產率低、能量消耗很大。
從18世紀起，新理論的不斷誕生，以及數學方法的發展，使設計計算的精確度不斷的提高。進入20世紀，出現各種實驗應力分析方法，人們已能用實驗方法測出模型和實物上各部位的應力。
20世紀後半葉，有限元法和電子計算機的廣泛應用，使得對復雜的機械及其零件、構件進行力、力矩、應力等的分析和計算成為可能。對於掌握有充分的實踐或實驗資料的機械或其元件，已經可以運用統計技術，按照要求的可靠度，科學地進行機械設計。

⑵ 中國機械產業發展史

市政相比機電而言范圍要廣些，而且以後的發展方向要好一些！

⑶ 我國的機械工程的歷史是什麼

石器時代的各種石斧、石錘、木質和皮質的簡單粗糙的工具是後來出現的機械的先驅。從製造簡單工具演進到製造由多個零件、部件組成的現代機械，經歷了漫長的過程。在很多人心目中，中華傳統文化似乎缺乏對科學技術的應用，事實上，從公元6世紀到15世紀，中國一直是世界上科學技術最為發達的國家。除了對人類社會發展產生了巨大影響的四大發明之外，很多古代機械發明也為人類社會的現代化進程提供了必要的條件。我國有關機械設計製造技術方面的文獻記載主要有：先秦時期《考工記》、元代王禎所著《農書》、明朝宋應星編著的《天工開物》，分別見圖1-1中的（a）、（b）、（c）。

圖1-1中國早期機械設計製造文獻《考工記》，又名《冬官考工記》，是我國現存最早的手工藝技術文獻，成書於先秦時期，漢代對其進行整理和編校，並作為儒家經典文籍之一，收錄在《十三經》的《周禮》之中。《考工記》記述了我國先秦時期的許多重大科技成就，在中國科技史、中國文化乃至世界文化史上都佔有重要地位。

元代王禎所著《農書》是一部重要的古代農業科學著作。書中繪制了各種農具與農業機械圖譜281幅並加以說明，內容約佔全書的五分之四。該書不但編入了較復雜的農業機械，而且對有些已經失傳的古代農具也繪出復原圖，是對我國古農具記載最完備的著作。

1634—1637年，明朝宋應星編著了《天工開物》，記錄了許多先進的工藝技術和科學創見。書中記述的許多生產技術一直沿用到近代。《天工開物》是世界上第一部關於農業和手工業生產的綜合性著作，它對中國古代的各項技術進行了全面系統的總結，構成了一個完整的科學技術體系，被歐洲學者稱為「技術的網路全書」。作為中華科技文明的集大成者，《天工開物》對世界科技發展產生了重大影響，截至1989年，該書在全世界發行了16個版本，印刷了38次之多。但該書在我國曾失傳三百餘年，直到1926年才由日本傳回翻印本。

《奇器圖說》由德國傳教士鄧玉函（Johann Terrenz）口譯、明代王徵筆述繪圖，發行於1627年，是第一部系統地以中文介紹西方機械技術的專著，對明清時期我國的機械發展產生了重大影響，見圖1-1（d）。

人類成為「現代人」的標志是製造工具，人類發展的歷史證明，社會生產創造著人類的社會物質文明，推動了人類社會的發展。據統計，發達國家60%～70%的財富來源於製造業生產的產品。而製造業的主要支柱是機械。機械製造業的水平基本可以代表一個國家的科學技術水平和綜合國力。

⑷ 中國機械發明創造簡史是什麼

機械始於工具，機械領域中絕大部分的發明創造是由於生存、生活的需要和生產中的需要，一些發明創造是戰爭的需要，還有一些發明創造是為了探索科學技術的需要。50萬年前，中國猿人學會了製作石器。20萬年前，生活在我國四川資陽地區的古猿人學會了製作骨針、骨錐等骨器。15000年前，古人類學會了用骨、角、牙、蚌殼等製作形狀復雜的器械，並學會了磨製技術。5000年前，人類進入新石器時代。在西安的半坡遺址中，發現了大量的製造技術水平較高的各種重要的骨器。4000年前，人類發現了金屬，並學會了冶煉技術，我國進入了金屬時代。不久，又發明了由銅錫合金組成的青銅器，金屬器械逐步取代了石制和骨制的器械。2000年前，又發現了鐵金屬，並掌握了冶煉技術和製造技術，我國在春秋時代就已進入了鐵器時代。

1簡單機械的發明創造

人類發明最早的機械主要有杠桿、滑車、斜面、螺旋等幾大類。杠桿是發明最早且應用很普遍的一種簡單機械。圖1-1（a）是杠桿在錐井機上的應用，利用人的跳上跳下動作，使錐具上下工作。圖1-1（b）是利用杠桿原理提水澆地。

圖1-10古代火箭4機械傳動領域的發明創造

隨著人類的不斷進步，古代人們已經開始利用繩索、鏈條和齒輪進行動力傳遞，使得各種工具的功能日趨強大，人的勞動強度得到了更進一步減輕，但其結構也逐漸變得復雜起來，在圖1-11所示的木棉紡車中，雙腳交替踏動擺桿時，大繩輪轉動，再由一繩帶動三個小繩輪高速轉動。三個小繩輪上各裝一錠，紡線人手持棉條，即可在錠子上紡出線來。如圖1-12所示，記里鼓車是我國機械發明的代表作之一，其應用了復雜的齒輪輪系，根據車輪走過的距離折算成轉過的圈數，再通過齒輪傳動比計算得出准確的里程，每走過一段距離擊鼓一次。

圖1-11木棉紡車

圖1-12記里鼓車

⑸ 古代機械史的中國的古代機械史

中國古代機械史(Ancient history of machinery in China)
中國是世界上機械發展最早的國家之一。中國古代在機械方面有許多發明創造，在動力的利用和機械結構的設計上都有自己的特色。許多專用機械的設計和應用，如指南車、地動儀和被中香爐等(見彩圖[唐代銀質被中香爐，1963年西安沙坡村出土。半球體香爐因受重力作][用,不論球殼如何滾轉,爐口總是保持水平狀態])，均有獨到之處，古代金屬冶鑄技術發明時間較早，且技術精湛。如商周青銅器朴質雄渾,春秋青銅器纖細精巧,形成了中國古代青銅器的獨特風格。已發現的中國最早的青銅器如甘肅東鄉馬家窯出土的銅刀，距今已有4800年左右。
春秋以前(公元前770年前)在中國大約40～50萬年前就已出現加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖狀器等原始工具。4～5萬年前出現磨製技術，許多石器已比較光滑,刃部也較鋒利,並有單刃、雙刃、凸刃、凹刃和圓刃之分。28000年前出現弓箭,這是機械方面最早的一項發明。公元前8000～前2800年期間出現了陶輪(制陶用轉台)。農具大約出現在公元前6000～前5000年，除石斧石刀外，還有石鋤、石鏟、石鐮、蚌鐮、骨鐮和骨耜。石斧和石刀上已有用硬質砂子磨削而成的.
夏代以前和夏代，先後出現了無輻條的輇和各種有輻條的車輪。殷商和西周時已有相當精緻的兩輪車(見中國古代車輛)。獨木舟和筏等水上運輸工具早就相繼出現。新石器時代晚期，人們已能用石范和泥范鑄造簡陋的工具和武器。商殷時期，隨著手工業生產的發展和技術水平的提高，形成了燦爛的青銅文化。青銅冶鑄技術得到高度發展(見中國古代青銅冶鑄技術)，青銅鑄件司母戊方鼎重達875千克,春秋時期的青銅鑄件曾侯乙尊盤已十分精細。春秋至漢魏時期(公元前770～公元265) 這一時期是中國古代機械開始較快發展的時期。
春秋時期鐵器和生鐵冶鑄技術(見中國古代鑄鐵技術)開始出現。黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵和鍛鋼的出現加速了由銅器向鐵器的過渡。春秋中期以後發明了失蠟鑄造法和低熔點合金鑄焊技術。戰國時期又有了疊鑄和錨鏈鑄造等工藝。西漢中期已煉出灰口鑄鐵，並出現了壁厚3～5毫米的薄壁鑄鐵件。鑄鐵熱處理技術也有所發展。
春秋時期出現弩，控制射擊的弩機已是比較靈巧的機械裝置。到漢代，弩機的加工精度和表面光潔度已達到相當高的水平。漢弩有1石至10石等八種規格,這些規格的形成表明機械製造標准在漢代已初步確立。弩機上留下了作工、鍛工、磨工等的名字(見弓和弩)。
戰國時期流傳的《考工記》是現存最早的手工藝專著，其中記有車輪的製造工藝。對弓的彈力、箭的射速和飛行的穩定性等都作了深入的探索。
漢代已有各類艦艇和大量的三四層艙室的樓船。有些艦船已裝備了艉舵和高效率的推進工具櫓。西漢時的被中香爐構造精巧，無論球體香爐如何滾動，其中心位置的半球形爐體都能經常保持水平狀態。

⑹ 中國機械發展史及現狀

中國是世界上機械發展最早的國家之一。中國的機械工程技術不但歷史悠久，而且成就十分輝煌，不僅對中國的物質文化和社會經濟的發展起到了重要的促進作用，而且對世界技術文明的進步做出了重大貢獻.傳統機械方面，我國在很長一段時期內都領先於世界。到了近代由於特別是從18世紀初到19世紀40年代，由於經濟社會等諸多原因，我國的機械行業發展停滯不前，在這100多年的時間里正是西方資產階級政治革命和產業革命時期，機械科學技術飛速發展，遠遠超過了中國的水平。這樣，中國機械的發展水平與西方的差距急劇拉大，到十九世紀中期已經落後西方一百多年。 新中國建立後特別是近三十年來，我國的機械科學技術發展速度很快。向機械產品大型化，精密化、自動化和成套化的趨勢發展。在有些方面已經達到或超過了世界先進水平。總的來說，就目前而言中國機械科學技術的成就是巨大的，發展速度之快，水平之高也是前所未有的。這一時期還沒有結束，我國的機械科學技術還將向更高的水平發展。只要我們能夠採取正確的方針、政策、用好科技發展規律並勇於創新，我國的機械工業和機械科技一定能夠振興，重新引領世界機械工業發展潮流。 雖然目前我國的機械技術取得了不小的成就，與世界先進的水平仍有不小差距，究其根本原因為製造技術不高；生產效率還比較低；工藝比較落後；整體設計水平及在資源共享方面仍有很大的提高空間。 是什麼讓我國的機械行業整體水平仍然出在比較低的階段呢？我們不妨從以下方面進行分析： 一.就其總體而言先進的製造設備還沒有普及，很多加工設備仍然是上世紀五.六十年代甚至是更早前出產的，這些設備不管在加工效率，加工精度都已經顯得很落後，即使是有些設備經過改裝但仍然是顯得問題重重。 二.零件加工沒有達到規模化，雖然我國已經有很多機械零件已經標准化，可以達到規模量產。但是仍然有許多非標的定製件只能單個生產，生產效率及加工成本非常的高. 三.加工水平非常低下也是影響我國機械行業發展的重要原因，幾個人甚至一個人加幾台破舊的設備就可以組成一個機械加工廠，這種家庭作坊式的加工方式完全依賴加工者的水平來生產，沒有工藝，沒有品質，沒有效率。但是這種作坊工廠在我國依然普遍存在，這種生產出來的機械零件很難靠它去提升我國的機械設備加工，工藝水平。 四.加工工藝的編排的不合理同樣造成生產效率，產品品質降低及加工成本的提高。甚至於很多加工廠根本在機械加工中根本就不編寫加工工藝等必要的技術知道資料，完全考加工者經驗來指導加工過程。 五.在機械設計方面也存在許多的問題，機械工程師在設計某一設備時，往往只考慮標准件和通用零部件的借用，而對於其他零部件則完全是根據自己的經驗及所掌握的知識來確定，這就形成了一個設計孤島問題，而事實上是可能其他地方剛好有一零件與自己需要的零件相同或相近，同時設計理念比自己的更先進，完全可以借用過來為我使用。如果能有這樣一個平台可以使所有的非標的獨立設計的零件的參數公布，設計師們可以通過該平台查找到合乎自己使用的非標件，如果借用的人多了，那麼此非標件就可以當成一準標准件或通用件來使用，同樣的那麼這個零件的需求量就會多起來容易形成大批量的生產，相對的就能提高生產效率，品質和降低成本。更始最大程度上達到了資源的共享，也許就是這樣越來越多的「標准件」就這樣產生了。 綜上所言，造成機械行業這種種問題的症結所在就是分散而毫無效率的生產規模，落後的機器設備，技術人才的嚴重不足，閉塞的信息交流。要解決以上問題那麼就需要有一個整合的，交流的，展示的平台，在最大程度上的實現資源共享，解決行業孤島問題，並以此達到整合，更大程度上的推進機械行業的快速發展。 加法資源網正是基於此戰略高度而誕生的。「全參數化的、動態新增的、世界級的產品資源大全」，將至力於重點發展機械業，讓更多的自製的非標准機械零配件轉化為准標准化來提高推動機械業生產水平。加法資源網的設計構思帶有一定的獨創性，完全不同於其他信息交易網的建站思想，我們主要是以歸類整理產品信息資源為主，為工程設計技術人員，企業生產決策者提供較全面的具有實際指導意義的信息。加法資源網簡單看是一部動態的不斷更新的工具手冊，深入發展可以解決企業之間的信息孤島問題，加快助進企業之間生產過程的半

⑺ 什麼是機械

①利用力學原理組成的各種裝置。杠桿、滑輪、機器以及槍炮等都是機械。
②比喻方式拘泥死板，沒有變化；不是辯證的：工作方法太～。

機械（machine），源自於希臘語之mechine及拉丁文mecina，原指「巧妙的設計」，作為一般性的機械概念，可以追溯到古羅馬時期，主要是為了區別與手工工具。現代中文之「機械」一詞為機構為英語之（mechanism）和機器（machine）的總稱。

機構的特徵有：

機械是一種人為的實物構件的組合。
機械各部分之間具有確定的相對運動。
機器具備機構的特徵外，還必須具備第三個特徵即能代替人類的勞動以完成有用的機械功或轉換機械能，故機器能轉換機械能或完成有用的機械功的機構。從結構和運動的觀點來看，機構和機器並無區別泛稱為機械。

機構和機器的定義來源於機械工程學，屬於現代機械原理中的最基本的概念，中文機械的現代概念多源自日語之「機械」一詞，日本的機械工程學對機械概念做如下定義（即符合下面三個特徵稱為機械machine）：

機械是物體的組合，假定力加到其各個部分也難以變形。
這些物體必須實現相互的、單一的、規定的運動。
把施加的能量轉變為最有用的形式，或轉變為有效的機械功。
(<<新華詞典>>的解釋)：一切具有確定的運動系統的機器和機構的總稱。如機床·拖拉機等；呆板；不靈活。

1。通常的解釋：

機械是簡單的裝置，它能夠將能量、力從一個地方傳遞到另一個地方。它能改變物體的形狀結構創造出新的物件.在生活中，我們周圍有數不清的不同種類的機械在為我們工作。

機械的日常的理解是機械裝置，也就是各種機器與器械。

2。重要性的解釋：

從機械專業的角度來說：機械具有相當重要的基礎地位。

機械是現代社會進行生產和服務的五大要素(即人、資金、能量、材料和機械)之一。

在馬克思說到工業社會時候，說工業社會，尤其是大工業社會，即用機器生產機器的時代。

無論從生活中接觸的各種物理的裝置，如電燈 電話 電視機 冰箱 電梯等等都包含有機器的成分，或者包含在廣義的機械之中，而從生產中來看，各種機床，自動化裝備，飛機，輪船，神五，神六等等，都缺不了機械。

更不用說化工廠，電廠等。

所以，毫不誇張的說，機械是現代社會的一個基礎。如果有人要說農業也是基礎的話，也無可厚非，但是在現代的社會來說，機械做為整個工業和工程的基礎，可以毫不誇張的認為也是社會一根大柱子。

任何現代產業和工程領域都需要應用機械，就是人們的日常生活，也越來越多地應用各種機械了，如汽車、自行車、鍾表、照相機、洗衣機、冰箱、空調機、吸塵器，等等。

3。英語的解釋：machine machine tool mechanical cad/cam/cae/capp/cims

4.相關的詞彙：

機械工業 機器 機構 機械製造及其自動化 工作母機 優化設計 現代機械設計方法

機械設計 機構設計 有限元分析 反求工程

5。機械設計手冊 中國機械設計大典 中國機械工程師學會 機械工程學報 華中科技大學

機械是現代社會進行生產和服務的五大要素(即人、資金、能量、材料和機械)之一。任何現代產業和工程領域都需要應用機械，就是人們的日常生活，也越來越多地應用各種機械了，如汽車、自行車、鍾表、照相機、洗衣機、冰箱、空調機、吸塵器，等等。

機械工程就是以有關的自然科學和技術科學為理論基礎，結合在生產實踐中積累的技術經驗，研究和解決在開發設計、製造、安裝、運用和修理各種機械中的理論和實際問題的一門應用學科。

各個工程領域的發展都要求機械工程有與之相適應的發展，都需要機械工程提供所必需的機械。某些機械的發明和完善，又會導致新的工程技術和新的產業的出現和發展。例如大型動力機械的製造成功，促成了電力系統的建立；機車的發明導致了鐵路工程和鐵路事業的興起；內燃機、燃氣輪機、火箭發動機等的發明和進步，以及飛機和航天器的研製成功導致了航空、航天事業的興起；高壓設備的發展導致了許多新型合成化學工程的成功等等。

機械工程就是在各方面不斷提高的需求的壓力下獲得發展動力，同時又從各個學科和技術的進步中得到改進和創新的能力。

機械工程的內容

機械工程的服務領域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產的部門，都需要機械工程的服務。概括說來，現代機械工程有五大服務領域：研製和提供能量轉換機械、研製和提供用以生產各種產品的機械、研製和提供從事各種服務的機械、研製和提供家庭和個人生活中應用的機械、研製和提供各種機械武器。

不論服務於哪一領域，機械工程的工作內容基本相同，主要有：

建立和發展機械工程的工程理論基礎。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應用的工程材料學；研究熱能的產生、傳導和轉換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結構、設計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學和非金屬工藝學等等。

研究、設計和發展新的機械產品，不斷改進現有機械產品和生產新一代機械產品，以適應當前和將來的需要。

機械產品的生產，包括：生產設施的規劃和實現；生產計劃的制訂和生產調度；編制和貫徹製造工藝；設計和製造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發運；對產品質量進行有效的控制。

機械製造企業的經營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的製品。生產批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產。銷售對象遍及全部產業和個人、家庭。而且銷售量在社會經濟狀況的影響下，可能出現很大的波動。因此，機械製造企業的管理和經營特別復雜，企業的生產管理、規劃和經營等的研究也多是肇始於機械工業。

機械產品的應用。這方麵包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產業所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產品在長期使用中的可靠性和經濟性。

研究機械產品在製造過程中，尤其是在使用中所產生的環境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。

機械工程分類

機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產業可分為農業機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。

另外，機械在其研究、開發、設計、製造、運用等過程中都要經過幾個工作性質不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統，如機械科研、機械設計、機械製造、機械運用和維修等。

這些按不同方面分成的多種分支學科系統互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內燃機、燃氣輪機，以及與按行業分的中心電站設備、工業動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬於船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬於核動力裝置等等。

分析這種復雜關系，研究機械工程最合理的分支系統，有一定的知識意義，但沒有太大的實用價值。

機械工程的發展歷程

人類成為「現代人」的標志就是製造工具。石器時代的各種石斧、石錘和木質、皮質的簡單粗糙的工具是後來出現的機械的先驅。從製造簡單工具演進到製造由多個零件、部件組成的現代機械，經歷了漫長的過程。

幾千年前，人類已創制了用於穀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，航行於江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動力，從人自身的體力，發展到利用畜力、水力和風力。所用材料從天然的石、木、土、皮革，發展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，製造陶瓷器皿的陶車，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，再進而到鐵器時代，用以吹旺爐火的鼓風器的發展起了重要作用。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。在中國，公元前1000～前900年就已有了冶鑄用的鼓風器，並逐漸從人力鼓風發展到畜力和水力鼓風。

15～16世紀以前，機械工程發展緩慢。但在以千年計的實踐中，在機械發展方面還是積累了相當多的經驗和技術知識，成為後來機械工程發展的重要潛力。17世紀以後，資本主義在英、法和西歐諸國出現，商品生產開始成為社會的中心問題。

18世紀後期，蒸汽機的應用從采礦業推廣到紡織、麵粉、冶金等行業。製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。機械製造工業開始形成，並在幾十年中成為一個重要產業。

機械工程通過不斷擴大的實踐，從分散性的、主要依賴匠師們個人才智和手藝的一種技藝，逐漸發展成為一門有理論指導的、系統的和獨立的工程技術。機械工程是促成18～19世紀的工業革命，以及資本主義機械大生產的主要技術因素。

動力是發展生產的重要因素。17世紀後期，隨著各種機械的改進和發展，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提高到一個新的階段。

在英國，紡織、磨粉等產業越來越多地將工場設在河邊，利用水輪來驅動工作機械。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。在這樣的生產需要下，18世紀初出現了紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅動礦井排水泵。但是這種蒸汽機的燃料消耗率很高，基本上只應用於煤礦。

1765年，瓦特發明了有分開的冷凝器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。1781年瓦特又創制出提供回轉動力的蒸汽機，擴大了蒸汽機的應用范圍。蒸汽機的發明和發展，使礦業和工業生產、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、冷卻水系統等體積龐大、笨重，應用很不方便。

19世紀末，電力供應系統和電動機開始發展和推廣。20世紀初，電動機已在工業生產中取代了蒸汽機，成為驅動各種工作機械的基本動力。生產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發揮作用。

發電站初期應用蒸汽機為原動力。20世紀初期，出現了高效率、高轉速、大功率的汽輪機，也出現了適應各種水利資源的水輪機，促進了電力供應系統的蓬勃發展。

19世紀後期發明的內燃機經過逐年改進，成為輕而小、效率高、易於操縱、並可隨時啟動的原動機。它先被用以驅動沒有電力供應的陸上工作機械，以後又用於汽車、移動機械和輪船，到20世紀中期開始用於鐵路機車。蒸汽機在汽輪機和內燃機的排擠下，已不再是重要的動力機械。內燃機和以後發明的燃氣輪機、噴氣發動機的發展，是飛機、航天器等成功發展的基礎技術因素之一。

工業革命以前，機械大都是木結構的，由木工用手工製成。金屬(主要是銅、鐵)僅用以製造儀器、鎖、鍾表、泵和木結構機械上的小型零件。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，以及隨之出現的礦山、冶金、輪船、機車等大型機械的發展，需要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。應用的金屬材料從銅、鐵發展到以鋼為主。

機械加工包括鍛造、鍛壓、鈑金工、焊接、熱處理等技術及其裝備，以及切削加工技術和機床、刀具、量具等，得到迅速發展，保證了各產業發展生產所需的機械裝備的供應。

社會經濟的發展，對機械產品的需求猛增。生產批量的增大和精密加工技術的進展，促進了大量生產方法的形成，如零件互換性生產、專業分工和協作、流水加工線和流水裝配線等。

簡單的互換性零件和專業分工協作生產，在古代就已出現。在機械工程中，互換性最早體現在莫茨利於1797年利用其創制的螺紋車床所生產的螺栓和螺帽。同時期，美國工程師惠特尼用互換性生產方法生產火槍，顯示了互換性的可行性和優越性。這種生產方法在美國逐漸推廣，形成了所謂「美國生產方法」。

20世紀初期，福特在汽車製造上又創造了流水裝配線。大量生產技術加上泰勒在19世紀末創立的科學管理方法，使汽車和其他大批量生產的機械產品的生產效率很快達到了過去無法想像的高度。

20世紀中、後期，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；利用數控機床、加工中心、成組技術等，發展柔性加工系統，使中小批量、多品種生產的生產效率提高到近於大量生產的水平；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。

18世紀以前，機械匠師全憑經驗、直覺和手藝進行機械製作，與科學幾乎不發生聯系。到18～19世紀，在新興的資本主義經濟的促進下，掌握科學知識的人士開始注意生產，而直接進行生產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理論。

動力機械最先與當時的先進科學相結合。蒸汽機的發明人薩弗里、瓦特，應用了物理學家帕潘和布萊克的理論；在蒸汽機實踐的基礎上，物理學家卡諾、蘭金和開爾文建立起一門新的科學——熱力學。內燃機的理論基礎是法國的羅沙在1862年創立的；1876年奧托應用羅沙的理論，徹底改進了他原來創造的粗陋笨重、雜訊大、熱效率低的內燃機而奠定了內燃機的地位。其他如汽輪機、燃氣輪機、水輪機等都在理論指導下得到發展，而理論也在實踐中得到改進和提高。

早在公元前，中國已在指南車上應用復雜的齒輪系統，在被中香爐中應用了能永保水平位置的十字轉架等機件。古希臘已有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動的記載。但是，關於齒輪傳動瞬時速比與齒形的關系和齒形曲線的選擇，直到17世紀之後方有理論闡述。

手搖把和踏板機構是曲柄連桿機構的先驅，在各文明古國都有悠久歷史，但是曲柄連桿機構的形式、運動和動力的確切分析和綜合，則是近代機構學的成就。機構學作為一個專門學科，遲至19世紀初才首次列入高等工程學院(巴黎的工藝學院)的課程。通過理論研究，人們方能精確地分析各種機構，包括復雜的空間連桿機構的運動，並進而能按需要綜合出新的機構。

機械工程的工作對象是動態的機械，它的工作情況會發生很大的變化。這種變化有時是隨機而不可預見；實際應用的材料也不完全均勻，可能存有各種缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。

與以靜態結構為工作對象的土木工程相比，機械工程中各種問題更難以用理論精確解決。因此，早期的機械工程只運用簡單的理論概念，結合實踐經驗進行工作。設計計算多依靠經驗公式；為保證安全，都偏於保守，結果製成的機械笨重而龐大，成本高，生產率低，能量消耗很大。

從18世紀起，新理論的不斷誕生，以及數學方法的發展，使設計計算的精確度不斷的提高。進入20世紀，出現各種實驗應力分析方法，人們已能用實驗方法測出模型和實物上各部位的應力。

20世紀後半葉，有限元法和電子計算機的廣泛應用，使得對復雜的機械及其零件、構件進行力、力矩、應力等的分析和計算成為可能。對於掌握有充分的實踐或實驗資料的機械或其元件，已經可以運用統計技術，按照要求的可靠度，科學地進行機械設計。

機械工程的發展展望

機械工程以增加生產、提高勞動生產率、提高生產的經濟性為目標來研製和發展新的機械產品。在未來的時代，新產品的研製將以降低資源消耗，發展潔凈的再生能源，治理、減輕以至消除環境污染作為超經濟的目標任務。

機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。現代機械工程創造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現實。

人類現在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟體科學使人類開始有了加強，並部分代替人腦的科技手段，這就是人工智慧。這一新的發展已經顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創造出人們無法想像的奇跡。

人類智慧的增長並不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。

人工智慧與機械工程之間的關系近似於腦與手之間的關系，其區別僅在於人工智慧的硬體還需要利用機械製造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經系統的限制，人工智慧將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發展。

19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續出現了專業化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰結束的前後期間達到了最高峰。

由於機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業化是必不可少的。但是過度的專業化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統觀和統籌稍大規模的工程的全貌和全局，並且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協同工作時配合協調困難，也不利於繼續自學提高。因此自20世紀中、後期開始，又出現了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業領域，合並分化過細的專業。

綜合-專業分化-再綜合的反復循環，是知識發展的合理的和必經的過程。不同專業的專家們各具有精湛的專業知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協同工作的有力集體。

綜合與專業是多層次的。在機械工程內部有綜合與專業的矛盾；在全面的工程技術中也同樣有綜合和專業問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術，也有處於更高一層、更宏觀的綜合與專業問題。

⑻ 中國古代機械發明創造史是什麼

在中華民族五千年的文明史中，我國古代勞動人民在機械工程領域中的發明創造尤為突出。絕大部分的發明創造是源於生存、生活以及生產的需要，一些發明創造是戰爭的需要，還有一些發明創造是為了探索科學技術的需要。五十萬年前，中國猿人學會了製作尖劈狀石器。在我國的周口店古猿人遺址處，發現了60°～75°刃角的用作砍伐的石器。二十萬年前，生活在我國四川資陽地區的古猿人學會了製作骨針、骨錐等骨器。一萬五千年前，古人類學會了用骨、角、牙、蚌殼等製作形狀復雜的器械，並學會了磨製技術。五千年前，古人類進入新石器時代。在西安的半坡遺址中，發現了大量製造技術較高的各種重要的骨器。四千年前，古人類發現了金屬，並學會了冶煉技術。我國進入了金屬時代。不久，又發明了由銅錫合金組成的青銅器。金屬器械逐步取代了石制和骨制器械。兩千年前，又發現了鐵金屬，並掌握了冶煉技術和製造技術。早在春秋時代我國就已進入了鐵器時代。各種復雜的工具和簡單機械相繼發明出來，機械工程在我國迅速發展。

從我國古代發明創造的演變過程，可以知道：任何一種機械的發明都經歷了由粗到精、逐步完善與發展的過程。例如，加工穀粒的機械（圖2-2），最初是把穀粒放在一塊大石上，用手拿一塊較小的石塊往復搓動，再吹去糠皮以得到米；第二步發明了杵臼；第三步發明了腳踏碓，利用人體的一部分重力工作；第四步發明了利用人力和畜力工作的磨和碾；第五步發明了利用風力和水力工作的磨和碾，這不但實現了連續的工作，節省了人力，提高了效率，而且學會了使用自然力，完成了由工具到機械的演變過程。

圖2-2加工穀粒工具的演變在兵器領域中，由彈弓發展為弓箭，又發展為弩箭；發明火葯後，由人力的弓箭發展為火箭，直到發展為皺形的飛彈和皺形的兩級火箭。這些在我國古代戰爭中，有大量的實戰記載。

我國古代的機械發明、使用與發展，遠遠領先於世界水平。但由於長期的封建統治，限制了生產力和科學技術的發展。最近四五百年中，我國在機械工程領域的發展已落後於西方強國。新中國成立後，在短短的十幾年裡，我國人民把只能做小量修理和裝配工作的機械工業發展為能夠生產汽車、火車、輪船、金屬切削機床、大型發電機等許多機械設備的機械工業，特別是改革開放以來，機械工業的發展更為迅速，與發達國家的差距正在縮小，有些產品已領先世界水平。

過去的幾千年中，中華民族在機械工程領域中的發明創造有著極其輝煌的成就。不但發明的數量多，質量也高，發明的時間也早。我們過去的歷史是光榮的。為使中華民族再度輝煌，我們的任務也是艱巨的。在過去的年代裡，機械的發明與使用繁榮了人類社會，促進了人類文明的發展。在高科技迅速發展的今天，機械的種類更加繁多，性能更加先進。機械手，機器人，機、光、電、液一體化的智能型機械，辦公自動化機械等大量先進的、科技含量高的機械正在改變人類的生活與工作。希望有志於機械工程專業的青年，繼承我們祖先的光榮傳統，發明創造出更多、更好的新機械，為把我國建設成一個偉大的社會主義強國而奮斗。

除了眾所周知的造紙術、印刷術、指南針、火葯這四大發明之外，中國古代在機械工程領域的發明與創造也是非常輝煌的。由於古代中國長期處於封建社會狀態，科學技術的發展比較緩慢。秦漢以前，對各種發明創造比較重視，這期間的成果較多。據《周禮考工》記載：智者創物，巧者述之，守之世，謂之工，百工之事皆聖人之作也。但也有不同意見。《老子》上說：民多利器，國家滋昏。人多技巧，奇物滋起。絕巧棄利，盜賊無有。自秦漢以後，除對農業生產有利的發明創造之外，其他發明一般都會受到輕視，甚至因發明創造而獲罪。據《明史》卷二十五記載：明太祖平元，司天監進水晶刻漏，中設二木偶人，能按時自擊錚鼓。太祖以其無益而碎之。由於統治者的偏見，極大影響了古代勞動人民創造能力的發展。

另外，我國古代不重視對所發明器械的繪圖工作，有不少發明創造因為沒有繪圖的幫助，很難看明白。而真正有所發明創造的人或自己不會用文字記載，或由於社會的不重視而沒有記載，這些都影響了我國古代科學技術的進步。盡管如此，我國古代的科學技術仍然領先於世界，無愧於一個偉大的文明古國的稱號。以下對我國在各時期的典型發明進行簡要說明。