机械工程发展简史与趋势

综述

机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。

机械工程简史

几千年前，人类已创制了例如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，航行于江河的船及其桨、橹、舵等。所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜力、 石斧、石锤、水力和风力。所用材料从天然的石、木、土、皮革，发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶车，已是具有动力、传动和工作三个部分的完整机械。

人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前1000～前900年就已有了冶铸用的鼓风器，并渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。

15～16世纪以前，机械工程发展缓慢。但在以千年计的实践中，在机械发展方面还是积累了相当多的经验和技术知识，成为后来机械工程发展的重要潜力。17世纪以后，资本主义在英、法和西欧诸国出现，商品生产开始成为社会的中心问题。许多高才艺的机械匠师和有生产观念的知识分子致力于改进各产业所需的19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵、并可随时启动的原动机。它先被用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械（如拖拉机、挖掘机械等）和轮船，到20世纪中期开始用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气发动机的发展，还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。等行业。制作机械的主要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。机械制造业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖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导的、系统的和独立的工程技术。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主要技术因素。

从18世纪起，设计计算从两个方面不断提高了精确度：①在材料强度方面，从早期按静强度除以安全系数（考虑一切不精确性和分散性因素的经验系数）的粗糙计算，提高到考虑材料的疲劳（19世纪后半期）；从一律按材料的无限疲劳寿命进行设计，改为按照实际要求的寿命进行有限寿命设计(20世纪前半期)；从认为材料原则上不能有裂纹，发展到以断裂力学理论为依据，考虑裂纹材料的强度和寿命。②在机械结构的力学分析方面，从应用经验公式和简化的力学分析来确定各种受力和力矩，发展到应用复杂的力学分析和数学计算方法。进入20世纪，又出现各种实验应力分析方法。人们已能用实验方法测出模型和实物上各部位的应力，在发现应力过高过低时，便可能作出必要的调整。20世纪后半叶，人们开始应用有限元法和电子计算机的迅速可靠的数值计算，对复杂的机械及其零件、构件进行力、力矩、应力、应变等的分析和计算。对于掌握有充分的实践或实验资料的机械或其元件，已经可以运用统计技术，按照要求的可靠度科学地进行机械设计，或者按机械的实际情况（实际的质量、实际的使用条件等）科学地判断其可靠度和寿命。但在许多机械工程工作中，仍还应用一些经验方法、经验公式和经验系数等，不过其中的科学成分在不断增加，经验成分则不断减少。

未来机械工程的发展趋势

21世纪以前，科学与技术着重于认识自然世界，不断提高人类生存能力；21世纪科技将更多地着眼于认识人类自身，不断提高人的生命质量。

在21世纪里，就制造业来讲，发明和发展了汽车、机床、机器人、飞机、火箭 、芯片、计算机、电视机等成千上万的机电产品，极大地改变了人类的生产方式和生活方式。

展望未来，21世纪将更加伟大、更加辉煌。制造业将出现更多意想不到的奇迹。生产 的汽车不仅会跑，可能还会飞；制造的飞机将更快、更安全；高速列车和磁悬浮列车将飞驰 在祖国的原野；智能仪器装备和智能机器人将按照人们的要求高效率、高质量地 制造产品；微型机器人将能进入血管清理“垃圾”、修补心脏；人们可用分子组装技术组装 出 理想性能的微器件；掌上工具可能是计算机、可视电话、电视、音响和网络的集成，等等。

未来机械工程科学发展的总趋势将是交叉、综合化；柔性、集成化；智能、数字化；精密、 微型化；高效、清洁化。智能机器人及仪器设备、微型机电系统、高效柔性、智能自动化制 造技术将日趋成熟，并被市场所接受；可重构制造系统的理论与技术和适合我国的制造模式 将得到完善和发展；在机构学、摩擦学、仿生机械和仿生制造等领域我国将进入世界先 进行列；我国科学家问鼎诺贝尔奖将不是天方 夜谭。制造业在制造科学技术的武装下将全面现代化，国家由于制造业创造的财富而更加昌 盛繁荣。人民的生活将更加富裕潇洒。

信息科学、材料科学、生命科学、纳米科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主 流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界。与以上领域交叉发展的制造系统和制 造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造 系统等是21世纪机械工程科学的重要前沿。

半个世纪以来,我国的机械工程科学得到了很大的发展，我们已经建立了较完善的学科体系 ，在学科前沿、技术创新和工程应用诸方面取得了突出成就。

新技术在制造业中的应用，使得被人们称作“夕阳产业”的机械制造业不断涌现新的希望，唤发新的活力。从起初“规模型”、“成本型”到“质量型”，再到现在的“快速响应型”无不展示其适应市场竞争，求生存、求发展的勃勃生机。

    围绕着以满足个性需求为宗旨的新产品开发与竟争，一场以大制造、全过程、多学科为特征的新的制造业革命正波澜壮阔地展开。这是二十一世纪知识经济新时代下制造业的趋势，同时也预示着其未来的可持续发展方向——全球化、信息化、智能化。

《机械工程发展简史与趋势》

题 目 机械工程发展简史与趋势

姓 名 高 会 卿

专 业 机械设计制造及其自动化

班 级 2011级本六

学 号 201115310310

二〇一二年七月