① 機械發展簡史是怎樣的
在人類歷史的長河中,類人猿因為要應對自然條件的變化,為了獲得食物,為了與野獸抗爭並生存下來,他們學會了使用木棍和石塊等天然工具,由於對工具的熟練應用,他們的大腦和雙手得到了鍛煉,由此開始能製造和使用簡單的木製和石制的工具,並開始逐步從事各種勞動。這種使用工具、發明工具以獲得生存的創舉是人類進化的重要標志和決定性因素。大約50萬年前,古人類學會了鑽木取火,利用火燒烤和煮熟食物,進而食物來源不斷豐富,使人類生活質量有了很大提高。大約15000年前,古人類為了獲得更多的食物,開始了農耕和畜牧,並大量使用簡單機械,使勞動生產率得到不斷提高。在1750年到1850年之間,蒸汽機的發明導致了一場工業革命,人們靠人力或畜力進行的手工生產逐步被以蒸汽為動力的機械化生產所取代,極大地推動了人類發展的進程。後來,隨著人們對電力的廣泛應用,以及計算機的發明,使人類生活發生了革命性改變。而今,機械作為推動人類歷史進步的工具,更重要的是改變人們的生產方式,提高生活質量。
② 機械工程發展簡史是什麼
在人類歷史的長河中,發生了五次決定人類命運的大革命。第一次革命發生在大約二百萬年前,人類學會了使用最簡單的機械——天然工具;第二次革命發生在大約五十萬年前,人類發現並使用了火;第三次革命發生在大約一萬五千年前,人類開始了農耕和畜牧,並大量使用簡單的機械如圖2-1所示;第四次革命發生在1750年到1850年之間,蒸汽機的發明導致了一場工業革命,在此期間,奠定了現代工業的基礎;計算機的發明導致了一場現代工業革命,也就是第五次革命。計算機正在改變人類傳統的生活方式和工作方式。人類的生存、生活、工作與機械密切相關。衣服是由紡織機織成布,然後用縫紉機製成的;糧食是用機械播種、收割、加工的;樓房是用機械蓋的;電是用機械發出的;汽車、火車、飛機是機械,同時也是由機械製造的。
圖2-1早期工具為了更好地了解現代機械,發明創造出新機械,了解機械的發明創造史是有必要的。古代由於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,為了和各種野獸抗爭,他們學會了用天然的木棍和石塊保衛自己,並用之獵取食物。通過使用天然工具,鍛煉了他們的大腦和手指,並逐步通過敲擊石塊和磨製,學會了製造和使用簡單的木製、石制工具,從事各種勞動。可以這樣認為,發明並使用這些最簡單工具的創舉,是類人猿進化為人類的一個決定性因素。在以後漫長的歲月里,人類發現了火,並學會了鑽木取火,使人類的生活質量有了很大提高。學會了把磨尖的石塊安裝在木棍上等更進一步的工具製造,加速了人類的進化過程。公元前四千年左右,人類又發現了金屬,學會了冶煉技術,各類工具的使用得到了迅速發展。
③ 工程機械起源於什麼時期
早期的工程機械超源於農用機械,隨著工業化的大規模發展農耕文明逐步被工業文明替代,更多經農耕設備改造成成的工程機械產品步入歷史舞台;
隨著第一、二次世界大戰的爆發,在搶灘登陸,工兵作業,構築工事等各方面越來越多的工程機械投入戰場,各種先進的技術應用到工程機械產品的研發中,推動整個行業的進化;
第二次工業革命帶來的各種技術性革命及產業變革誕生了眾多影響至今的工程機械品牌,引領了全球工程機械的百年歷史;它們分別為:
1925年世界最大工程機械生產廠家卡特彼勒在美國成立;1921年全球第二大工程機械生產廠家小松在日本成立;1927年全球領先的商業運輸及建築設備製造商沃爾沃在瑞典成立;1842年世界第一台挖掘裝載機發明者凱斯在美國立;1837年農用犁生產者約翰迪爾成在美國立;1873年空壓機發明者阿特拉斯在瑞典成立;
技術革新:電力作為新能源的廣泛應用;內燃機作為動力源在機械領域的應用;電磁感應及電能與機械能的轉化;化工業及炸葯的發明促進了全行業的革命;
工業化發展:農耕時代結束,大量產業工人帶動了工業化的進程;工業發展同時在多個國家爆發,冶金、鋼鐵等行業加快了工程機械的規模化進程;
農業及軍工業產品的應用:大量成熟的農業機械在工業化進程中成為工程機械產品雛形;第一、二次世界大戰後,大量軍工技術應用在工程機械領域,促進了工程機械的快速發展
城市發展及能源開發的影響:城鎮化進程、大量工業城市的發展極大促進了工程機械產品的規模化應用;對於能源的需求加快了石油、煤礦、冶金等礦山行業的開發,也開辟了工程機械全新的礦山領域
④ 機械設計與製造的歷史
機械設計的發展史按時間來分,可分為三個階段,分別是:從古代社會到17世紀為機械設計起源和古代機械設計階段,由17世紀至第二次世界大戰結束為近代機械設計,第二次世界大戰結束直到現在為現代設計階段。如果按其內容來分,可分為:直覺設計階段,經驗設計階段和理論設計階段。兩種劃分是一一對應的,是從不同角度來劃分機械設計的發展史。每一個階段在設計理論,方法和製造工藝方面都有明顯的特色。下面就按時間來劃分,把機械設計發展史劃分為三個階段來論述。
1.1 機械設計起源和古代機械設計
我國近代的考古發現證明了一些傳說和記載。在浙江餘姚河姆渡,河南鄭裴李崗等遺址中都發現了七八千年以前製造相當精緻的農具如石鏟等。我國古代經書中,對於古代使用,製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,我國古代已經發明了車,船,農具和許多生活用具。在《周易》第47卦「困」的卦辭中有「困於金車」,金車指用銅裝飾起來的豪華馬車。清代學者章誠說「六經皆史」,在我國古代文獻中隨處可以見機械產品與人民生活密切的聯系,在我國春秋戰國時代的著作《道德經》中有「三十輻共一轂,像日月也」的說法,而在秦陵發掘出來的二號銅車馬,車融會貫通就有30個車輻。雖然據統計,當時的車每個車輪用30個輪輻,但是對輪輻的數目已經有了一定的規則。此外,我國古代在武器,紡織機械,農具,船舶等方面也有許多發明,到秦漢時期(公元前221至公元220年)我國機械設計和製造已經達到相當高的技術水平,在當時世界上處於領選地位,在世界機械工程史上佔有十分重要的位置。
在我國古代,機械發明,設計者與製造者是統一的。有許多著名的人物,他們的成果代表了當時我國的機械的設計水平。唐代的時侯我國與許多國家開展了經濟,文華和科學技術的交流,與東南亞,南亞,阿拉伯,非洲東海岸貿易頻繁,對中國和世界其它的一些國家有很大的影響。由於貿易的發展,要求商品增加,從而改進生產設備,使機械設計有了很大的發展,造紙,紡織,農業,礦業,陶瓷,印染,兵器等都有了新的進展,機械設計水平也提高了一大步,宋代沈括的著作《夢溪筆談》記載了當時的許多科學成就,反映了當時的科學水平。
世界其它的國家也有不少機械的成果。但這些設計多是憑設計者的經驗完成的缺乏必要的,有一定精度的理論的計算。
1.2 近代機械設計
17世紀歐洲的航海,紡織,鍾表等工業的興起,提出了許多技術部題,1644年英國組成了「哲學學院」,德國成立了實驗研究會和柏林學會,1666年,法國,義大利也成立了研究機構。在這些機構中工作的義大利人伽里略(1564~1642)發表了自由落體定律,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;英國人虎克建立了在一定范圍內彈性體的應力 - 應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,在古典力學的基礎上建立和發展了近代機械設計的理論(也稱常規機械設計理論),為18世紀產業革命中機械工業的迅速發展提供了有力的技術理論支持; 1764年英國人瓦特發明了蒸氣機,為紡織,采礦,冶煉,船舶,食品,鐵路等工業提供了強大的動力,推動了多種行業對機械的需求,使機械工業得到迅速的發展,而機械化使生產力迅速提高,進入了產業革命時代。這一時期,對機械設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,因此機械設計理論也在古典力學的基礎上迅速發展。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。
在1854年德國學者勞萊克斯發表了著作《機械製造中的設計學》把過去溶在力學中的機械設計學獨立出來,建立了以力學和製造為基礎的新科學體系,由此放生了「機構學」,「機械零件設計」,成為機械設計中的基本的內容。在這一基礎上,機械設計學得到了很快的發展。在疲勞強度,接觸應力,斷裂力學,高溫蠕變,流體動力潤滑,齒輪接觸疲勞強度計算,彎曲疲勞強度計算,滾動軸承強度理論等方面都取得了大量的成果,新工藝,新材科的,新結構的不斷涌現沒什麼械設計的水平也取得了很大的發展。機器的尺寸減少,速度增加,性能提高,機械設計的計算方法和數據積累也相應有了很大的發展,反映了時代的特色。
1.3 現代機械設計
第二次世界大戰以後,作為機械設計的理論基礎的機械學繼續以更加迅猛的速度發展,摩擦學,可靠性分析,機械優化設計,有限元計算,尤其是計算機在機械設計中迅速推廣,使機械設計的速度和質量都有大幅的提高。在機械中廣泛運用計算機和自動化程度的提高,使現代的具有明顯的特色。因此,機械設計在理論,內容和方法方面與過去相比都有了劃時代的發展。而國際市場的激烈競爭,是現代機械設計的方法和發展的催化劑。世界各國逐漸認識到產品市場競爭對各國經濟發展的重要作用。在產品競爭中,德國臨於印有「MADE IN USA」的美國產品充斥德國市場,計劃努力恢復德國產品的信譽,使「MADE IN GERMANY」風靡世界,提出了「關鍵在於設計」(Der Engpass ist die Knostrution)的口號。日本雖然在某尖端科學研究方面走在了一些國家的後面,但是,在產品設計的方面發展很快,迅速擺脫了二次世界大戰以前「東洋貨不好」的印象,大量生產各國市場上需要的產品,取得了巨大的經濟效益。美國,英國也逐漸認識到產品設計的重要性,美國提出了「為競爭的優勢而設計」(Designing for Compentitive Advance)的口號,有人說「21世紀將是設計的世紀」。因些,機械產品設計在這一時期獲得了空前的發展。機械設計目前已經不宜作為機械學的一個分支,而應該認為是與機械學並立的一門技術科學了。
現代機械設計方法的特徵是,它具有自己的學科體系和專門的內容。其核心技術有3個方面:
(1)以產品的「功能」作為機械計的核心目標。美國麥爾斯提出了「顧客購買的不是產品的本身,而是產品所具有的功能」,明解地說明了「功能」是產品的本質和靈魂。這一原理的提出大大地解放了設計師的思想,為了實現某一功能,可以採用各種不同的原理和結構。我們可以從近年來的計時裝置,文件復制設備,通訊方法等方面的飛速發展看出,設計師的聰明才智得到了空前的發揮,多方面的滿足了社會的需要。
(2)「人機學」的形成和發展。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。如有一些武器設計者已經考慮使用者中,雖然磊部分是作右手方便的,但是習慣於用左手的(稱為左利手或左撇子)也佔有一定的百分率。雖然許多產品已經向自動化發展,許多民用產品對使用者的拔術要求日益降低(俗稱 「傻瓜化」)。但是機械產品競畢竟是為了人類設計的。考慮「人機學」是提高產品的競爭能力的重要方面。實際上「傻瓜化」就是當前處理人機問題的一個重要的途徑。
(3)建立系統的「工業設計」學科體系。工業設計是設計者使產品在外觀,色彩,形狀,尺寸比例等方面的合理設計,使產品與人,環境更協調,以得到更好的使用效果與況爭力。
⑤ 中國機械發展史
中國機械發展史
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。中國機械發展史可分為傳統機械時期和現代機械時期。
傳統機械時期
這一時期是中國機械發展的第一個時期,石器的使用標志著這一時期的開始。這是一個漫長的時期,經歷了三個發展階段。
第一個階段相當於舊石器時代。這一階段的工具主要用石料和木料製作,同時也有一些骨制工具。這一階段後期出現了磨製的石器,使工具的形狀趨於合理。弓箭的出現表明這時的機械技術已有了一定的水平。
第二個階段相當於新石器時代。這一階段對石器的選擇、切割、磨製和鑽孔等都有了一定的要求。這時還出現了原始紡織機、制陶轉輪等較復雜的機械,反映了這一階段機械的發展水平有了顯著的提高。
第三個階段大約從新石器時代末期到西周時期。從動力方面看,這一階段已經開始使用畜力和風力作為原動力。農業機械的種類更多,還出現了桔槔、轆轤等復合機械工具。商代青銅工具和器械開始得到較廣泛的應用,到西周時期,青銅冶鑄技術達到了高潮。青銅器的出現標志著一種新的機械技術和製造工藝的誕生。青銅冶鑄工藝在這一階段經歷了由低級到高級逐漸成熟的過程。商中期已廣泛使用分鑄法等先進工藝。這一階段後期,陶范熔鑄技術得到了進一步的發展。
總的來看,這一時期在動力方面由只利用人力發展為人力、畜力等並用。在材料方面由以石質材料為主發展為以木、銅質材料為主。在結構方面由簡單工具發展為復合工具和較為復雜的機械。在原理方面從杠桿、尖劈等原理的利用發展為對慣性、摩擦、彈性和重力等原理的利用。在製造工藝方面經歷了由石器製造工藝向銅器和其他機械工藝的轉變。這些情況說明在這一時期中國傳統機械技術已經形成並有了一定的發展。
從春秋時期開始,我國傳統機械的發展進入了一個新的時期。這一時期鐵器開始得到使用,使古代機械在材料方面取得了重大突破。鋼鐵技術的產生和發展為製造高效生產工具提供了條件。隨著鋼鐵技術的產生、鑄造、鍛造和柔化處理等機械熱加工技術在這一時期得到了迅速發展。從春秋時期開始,就已用生鐵來鑄造多種機械,特別是農業機械。這一時期鍛造工藝有了新的發展,許多工具都是用鍛造方法製成的。戰國早期就已出現鑄鐵柔化處理技術,到東漢末期,大多數鑄造的機械工具都經過了柔化處理。
在動力方面,這一時期除使用前面的動力外,開始利用水力為機械的原動力,出現了一些水力機械。在結構原理方面也有新的突破。在不少機械上出現了齒輪機構、凸輪機構和曲柄連桿機構等復雜的傳動機構。水排、水碓、指南車以及渾天儀、地動儀等機械的出現反映了這一時期的機械在結構原理方面已經達到了相當高的水平。
這一時期的農業機械發展很快,出現了三腳樓這樣的重要播種機械。還發明了高效糧食加工機械—風扇車。磨、碓等穀物加工機械都已出現,並有了很大的發展。東漢時期還出現了用了齒輪傳動的連磨和用水力推動的槽碓和水碓。西漢時期已有犁壁出現,到東漢時期犁的結構已經基本定型。在紡織機械方面出現了手搖紡車、布機和提花機等重要機械。這一時期的造船技術已比較發達,櫓、舵、帆等部件逐漸完善了起來,並且能夠製造大型的樓船和戰船。
在這一時期,生產過程中的機械繫統有了很大的變化。許多機械已用自然力代替人力作為原動力。對機械的操作開始由直接操作向間接操作轉變。動力和運動的傳輸開始由機械本身來完成。對機械的控制開始由人的直接控制向間接控制發展。水排、水碓和馬排等機械具備了機器的基本組成要素,都已具有原動機、傳動機。
唐末時期機械製造已有較高水平。如西安出土的唐代銀盒,其內孔與外圓的不同心度很小,子母口配合嚴緊,刀痕細密,說明當時機械加工精度已達到新的水平。
在運輸工具方面,人力和水力並用,在技術上有進一步發展。南朝齊祖沖之所造日行百里的所謂千里船和南朝粱侯景軍中的160槳快艇,都是人力推進的快速艦艇,南北朝時期出現了車船。唐代的李皋對車船的改進起了承前啟後的作用。
水力機械也有新的進展,唐代已有筒車,從人力提水發展為水力提水。南末末期又創造出先進的水轉大紡車,三摧、五摧(錠)手搖紡車曾是當時世界上比較先進的人力紡紗機具。元代薛景石所著《梓人遺制》是木工名家總結親身經驗之作,並詳細記述了當時通行的紡織機具和車輛,以古代著名的木製機械技術專著而留世。
這一時期天文和計時儀器發展迅速。北宋蘇頌和韓公廉等製成的木構水運儀象台,能用多種形式表現天體時空的運行。它由水力驅動,其中有一套擒縱機構。水運儀象台代表了當時機械製造的高度水平,是當時世界上先進的天文鍾。元代的滾柱軸承也屬當時世界上先進的機械裝置。
明初的造船業已有很大進展。鄭和所乘寶船是古代最大的遠洋船舶。
當時的機械製造主要仍靠手工操作。大者如千鈞錨,是靠人工先鍛成四爪,然後依次逐節鍛接。小者如制針用的冷拔鋼絲,也用手工製成。
明代已有活塞風箱。它是宋元木風扇的進一步發展,風箱靠活塞推動和空氣壓力自動啟閉活門,成為金屬冶鑄的有效的鼓風設備。
在明中葉或稍前,木帆船已能逆風行駛,並擁有全風向航行的能力,如:揚州立帆式風輪,這是中國古代獨具特色的木船風帆的進一步發展。長期以來,中國沿海一帶多利用它推動翻車,以提取海水曬制食鹽。
機械技術的進步促進了學術研究。王徵於1627年編譯和出版了《遠西奇器圖說錄最》,介紹了西方機械工程的概況。來自西方的自鳴鍾表和水銃等也在一定范圍內得到流傳。
1634~1637年,明朝的宋應星編著和出版了《天工開物》。記載了不少有關機械製造和產品性能的情況。內容涉及泥型鑄釜、失蠟法鑄造以及鑄錢等鑄造技術,還記述了千鈞錨和軟硬綉花針的製造方法、提花機和其他紡織機械以及車船等各種交通工具的性能和規格等。
現代機械時期
在傳統機械方面,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。
經過中國不懈的努力,中國機械工業已經逐步發展成為具有一定綜合實力的製造業,初步確立了在國民經濟中的支柱地位。「八五」期間,中國共產黨十四大明確提出要把機械工業、汽車工業建成國民經濟的支柱產業。按照這一戰略要求,原機械工業部會同原國家計劃委員會制定了《機械工業振興綱要》,經國務院批准頒布實施,要求用15年時間,到2010年基本實現機械工業的振興,使之成為國民經濟的支柱產業。「九五」期間,機械工業取得了長足的發展。突出表現在機械工業產值在全國工業中的比重超過25%,生產保持穩定增長,為國民經濟提供了大量可靠裝備;先進製造技術得到大量採用,同時在高新技術產業化方面取得重大進展;研製、製造重大、精密、成套裝備的能力顯著提高;全方位、多層次的對外開放格局基本形成,機械產品出口的迅速增長,有力地支持了機械工業乃至全國經濟的發展;體制改革取得突破性進展,市場機制已在機械工業發展中起主導作用,以建立現代企業制度為目標的國有企業改革穩步推進,民營企業、鄉鎮企業成為機械工業發展的新興力量。「十五」期間是機械工業歷史上發展最快、變化最迅速的時期。整個行業發展成績喜人,亮點頻現:產出規模增長迅猛、發展環境顯著改善、產業結構變化喜人、服務質量明顯提高。多年來中國機械工業的高位運行,盈利能力的持續提升,為國民經濟可持續發展和綜合國力的提高作出了無可替代的貢獻。因此,大力發展機械工業,用先進的機械設備去裝備國民經濟各部門,對促進中國國民經濟和社會發展具有重大意義。2007年機械設備製造行業增長形勢較好,投資繼續保持較為快速的增長以及國民經濟的結構調整、技術改造都對機械製造行業產生了大量的市場需求,為機械設備製造業的穩定增長提供了良好的產業環境。另外,「十一五」將為機械行業帶來新的發展契機。眾所周知,國家的每一個五年計劃都涉及到許多大型工程的建設,而每項工程都將率先拿出接近10%的總投資額做設備投資,其中機械設備就是最為重要的設備投資之一。按照五年計劃的一般規律,重大工程在2007年、2008年投資將會達到高潮。由於設備投資提前進行,因此機械行業就在固定投資增長高潮到來前提前進入輝煌期,即未來若干年將是傳統機械行業高速發展期。兩大行業拉動機械產品需求。從行業關聯性來看,由於汽車和航天產業是與傳統機械保持最為緊密的兩大行業,這兩大行業的高速發展必然直接帶動傳統機械的大幅增長。面對新的發展契機,中國機械企業應把握市場需求、行業發展趨勢,搶佔先機,制訂未來的發展戰略。
(載文)
⑥ 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。
⑦ 古代機械史的發展
公元前三千年以前(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年後不久,古巴比倫的蘇美爾已有了帶輪的車,是在橇板下面裝上輪子而成。
史前期的重要工具有弓形鑽和制陶器用的轉台。弓形鑽由燧石鑽頭、鑽桿、窩座和弓弦等組成。往復拉動弓便可使鑽桿轉動,用來鑽孔、擴孔和取火。弓形鑽後來又發展成為弓形車床,成為更有效的工具。
埃及第三至第六王朝(約公元前2686~前2181)的早期,開始將牛拉的原始木犁和金屬鐮刀用於農業。銅制工具的製造多用鍛打法。約公元前2500年,歐亞之間地區就曾使用兩輪和四輪的木質馬車。埃及古代墓葬中曾發現公元前1500年前後的兩輪戰車。敘利亞在公元前1200年製造了磨穀子用的手磨。
在建築和裝運物料過程中,已使用了杠桿、繩索滾棒和水平槽等簡單工具。滑輪最早出現於公元前8世紀,亞述人用作城堡上的放箭機構。絞盤最初用在礦井中提取礦砂和從水井中提水。這時,埃及的水鍾、虹吸管、鼓風箱和活塞式唧筒等古代水力機械也得到初步的發展和應用。
公元前六百年至公元四百年的古希臘和古羅馬被稱為古典文化時期。這一時期在古希臘誕生了一些著名的哲學家和科學家,他們對古代機械的發展作出了傑出的貢獻。
如學者希羅關於五種簡單機械(杠桿、尖劈、滑輪、輪與軸、螺紋)推動重物的理論,至今仍有意義。這一時期木工工具有了很大改進,除木工常用的成套工具如斧、弓形鋸、弓形鑽、鏟和鑿外,還發展了球形鑽、能拔鐵釘的羊角錘、伐木用的雙人鋸等。廣泛使用的還有長軸車床和腳踏車床,用來製造傢具和車輪輻條。腳踏車床一直延用到中世紀,為近代車床的發展奠定了基礎。
沖制錢幣也是這一時期金屬加工方面的一大成就,是現代成批生產技術的萌芽。但隨著羅馬帝國的滅亡,這種技術失傳了幾百年。
約在公元前一世紀,古希臘人在手磨的基礎上製成了石磨。這是機械和機器方面的進步。約在同時,古羅馬也發展了驢拉磨和類似的石輪磨。
齒輪系在歐洲最早的應用是裝在戰車用來記錄行車里程的里程計上。杠桿原理在機械上的應用此時已較普遍,如用在建築上起吊重物的滑車和復式滑車。馬車和戰車也有了改進。
這時期在古代水力機械方面的發展是,首先擴大了桔槔式提水工具和吊桶式水車的使用范圍;創造了渦形輪和諾斯水磨等新的流體機械,前者靠轉動螺紋形桿,將水由低處提到高處,主要用於羅馬城市的供水,後者用來磨穀物,靠水流推動方葉輪而轉動,其功率不到半馬力。功率較大的有維特魯維亞水磨,水輪靠下沖的水流推動,通過適當選擇大小齒輪的齒數,就可調整水磨的轉速,其功率約三馬力,後來提高到五十馬力,成為當時功率最大的原動機。
利用活塞和氣缸製成的壓力泵和吸水泵,在此時期也有發展。最早出現的是用來滅火的菲羅壓力泵,後來又有了從井中提水的吸水泵和壓力泵,以及羅馬人用於滅火的雙筒柱塞泵。
熱力機械這時主要是作為希臘學者和哲學家們的玩物而出現的。在公元一世紀,希羅的汽轉球(又叫風神輪)就是一例。汽轉球下部的蒸鍋盛水,其上用支管連接著一隻空心球。球上有兩支方向相反的切向噴口。當鍋下燒火、球內的水沸騰變成蒸汽噴出時,如產生的噴氣反作用推力足夠大,便會推動球體不斷轉動。汽轉球作為第一個把蒸汽壓力轉化為機械動力的裝置而聞名於世,它也許是最早應用噴氣反作用原理的裝置。
公元400~1500年時期屬於中世紀,1000年以前為中世紀的前期,1000~1500年為後期,以後的250年為臨近工業革命時期。
中世紀的前期延綿約600年,機械技術的發展因古希臘和羅馬的古典文化處於消沉而陷於長期停頓。後期,隨著農業和手工業的發展,意、法,英等國相繼興辦大學,發展自然科學和人文科學,培養人才,同時又吸取了當時中國、阿拉伯和伊斯蘭帝國的先進科學技術,機械技術開始恢復和發展。
首先在西歐開始用煤冶煉生鐵,製造了大型鑄件。隨著水輪機的發展,已有足夠的動力來帶動用皮革製造的大型風箱,以獲得較高的熔化溫度,鑄造大炮和大鍾的作坊逐漸增多,鑄件重量漸漸增大。在農業方面創造出裝有曲凹面犁板的犁頭,以取代羅馬時代的尖劈犁頭。
這個時期還出現了手搖鑽,其構造表明,曲柄連桿機構的原理已用於機械。加工機械方面出現了大輪盤的車床。12世紀和13世紀後半期,先後出現了裝有繩索擒縱機構的原始鍾和天平式的鍾。天平式的鍾是第一種實際應用的機械式的鍾,其中裝有時針和秒針,表明時鍾齒輪系有了進一步的發展,在15世紀的歐洲家庭中已得到較為普遍的應用。
表是公元1500年前開始製造的。重要的改進是用螺旋彈簧代替重物以產生動力,此外還加了棘輪機構。機械式鍾表創造的成功,不僅為現代文明所必需,也推動了精密零件的製造技術。機械式鍾表後來又得到全面改進,如單擺式時鍾取代了原來的天平式時鍾。1676年,英國為格林威治天文台製作了擺長不同的兩種精密時鍾。這時期的懷表採用雙金屬條,解決了平衡輪的溫度補償問題。
在古代水力機械方面,出現了下沖或上沖式水輪機(水磨),以及風磨和風輪機。水平下沖式水輪機是由早期水磨改進而成的,到12、13世紀已用作采礦、粉碎、冶煉等作業的動力。這種水輪機經過改進後,於14世紀又發展成為大型上沖式水輪機,用於提升礦石。這一時期西歐在水力利用方面有很大進展,水輪機作坊迅速增加。
公元1500~1750年,機械技術發展極為迅速。材料方面的進展主要表現在用鋼鐵、特別是用生鐵代替木材製造機器、儀器和工具。同時,為了解決采礦中的運輸問題,在1770年前後,英國發展了馬拉有軌貨車。先是用木軌,後又換成鐵軌。
這一時期工具機也獲得了不少成就,比如製造出水力輾軋機械和幾種機床,如齒輪切削機床、螺紋車床、小型腳踏砂輪磨床及研磨光學儀器鏡片的拋光機等。水泵在此時期也有了發展,它主要用於解決當時礦井排水和城市供水問題,包括礦井排水泵、正向旋轉泵(1588)和離心泵(1689)等。
這時義大利發明了水壓空氣壓縮機(俗稱水風箱),它可用作熔煉鋼鐵的鼓風機,以取代舊式的皮老虎。1759年又出現了大型鼓風機。風力機械如風磨的應用也更廣泛,數量增加,僅英國就已有數千台之多,用於磨粉、泵水和鋸木。
在動力機械方面,1698年,英國的薩弗里製造的礦井蒸汽水泵,被稱為「礦工之友」,它開創了用蒸汽作功的先河。1705年,英國的紐科門發明大氣式蒸汽機,它雖然很不完善,但卻是第一台工作比較可靠的蒸汽機,主要用於提水,功率可達六馬力,這種蒸汽機在1750在前已在歐洲推廣,後來又傳到美國。
這一時期,在歐洲誕生了工程科學。許多科學家,如牛頓、伽利略、萊布尼茲、玻意耳、胡克等,他們為新科學奠定了多方面的理論基礎。
為了鼓勵創造發明,義大利和英國分別在1474和1561年建立了專利機構。十七世紀60年代還建立了科學學會,如英國皇家學會。英國於1665年開始出版科學報告會文獻,法國約於同時建立了法國科學院。俄、德兩國也分別於1725和1770年建立了俄國科學院和柏林科學院。這些學術機構沖破了當時教會的禁錮展開自由討論,交流學術觀點和實驗結果,因而極大的促進了科學技術以及機械工程的發展。
⑧ 機械是誰發明的
1642年,法國哲學家和數學家帕斯卡(Blaise Pascal)發明了世界上第一台加減法計算機。它是利用齒輪傳動原理製成的機械式計算機,通過手搖方式操作運算。他稱「這種算術機器所進行的工作,比動物的行為更接近人類的思維」。
⑨ 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