機械工程學科導論機械工程學科導論2.1世界機械工程發展史2.2機械工程發展歷程中的偉大成就2.3機械工程的發展趨勢二、機械工程的發展2.1世界機械工程發展史2.2機械工程發展歷程中的偉大成就2二、機械工程的發展機械一詞來源于希臘語及拉丁文，原指巧妙的設計，作為近現代的概念可追溯到古羅馬時期。現在通常解釋為利用力學原理組成的各種裝置。它能把力量和力從一個地方傳遞到另一個地方或改變能量和力的方式。機械是機器和機構的總稱。各種機構都是用來傳遞與變換運動和力的可動的裝置。而機器則是根據某種要求來設計的執行機械運動的裝置，可用來變換或傳遞能量、物料和信息。

機械是人類生產和生活的基本要素之一，是人類物質文明最重要的組成部分。機械的定義二、機械工程的發展機械一詞來源于希臘語及拉丁文，原指巧妙2.1世界機械工程發展史二、機械工程的發展古代機械工程史是18世紀歐洲工業革命之前人類創造和使用機械的歷史。

公元前4700年古埃及人首先進入青銅時代，開始使用輥（gun）子，翹棒和滑撬等機械。

公元前3000以前，人類已經廣泛使用石制和骨制的工具。

公元前2800年中國中原地區出現原始木質機械，用于耕地。世界各地的動力也由人力發展到畜力，水力和風力。

公元前600年至400年，希臘的學者希羅提出關于5種簡單機械(輪與軸、杠桿、滑輪、尖劈、螺紋)推動重物的理論。此外，木工工具、長軸車床和腳踏車床開始廣泛應用。

2.1.1古代機械工程2.1世界機械工程發展史二、機械工程的發展古代機械工程史

公元前100年，古希臘人在手磨的基礎上發明了石輪磨，齒輪系和杠桿原理開始在歐洲使用。

1000-1500年，西歐開始使用煤冶煉生鐵，還出現了手搖鉆，曲柄連桿機構原理已應用于機械。加工機械方面出現了大輪盤的車床。

2.1.1古代機械工程公元前100年，古希臘人在手磨的基礎上發明了石輪磨，齒輪2.1世界機械工程發展史二、機械工程的發展

歐洲在16世紀進入了文藝復興時期，機械工程領域中的發明創造如雨后春筍，機械制造業空前發展。意大利的達·芬奇設計了機器人、變速器、紡織機、泵、車床、銼刀制作機、自動鋸、螺紋加工機等大量機械，并畫了印刷機、鐘表、壓縮機、起重機、卷揚機、貨幣印刷機等大量機械草圖。1760年，英國的哈格里沃斯改造了紡織機，使紡紗和織布開始分工。1769年，在英國格拉斯哥大學工作的瓦特經過十余年的努力和不斷改進，在愛丁堡造出第一臺蒸汽機，1780年，蒸汽機為工廠提供了強大的動力，成為動力之王。1847年，在英國伯明翰成立了機械工程師學會。

2.1.2近代機械工程2.1世界機械工程發展史二、機械工程的發展歐洲在16世紀進機械工程導論第二講方案1873年，電動機成為機床的動力，開始了電力取代蒸汽動力的時代。

1897年，德國的狄賽爾發明了著名的狄賽爾內燃機，解決了汽車、輪船等許多機器的動力源問題，機械工業發展進入一個新階段。19世紀初，研究機械中機構和運動的機構學第一次被列為高等工程學院的課程。2.1.2近代機械工程1873年，電動機成為機床的動力，開始了電力取代蒸汽動力狄賽爾內燃機狄賽爾內燃機2.1世界機械工程發展史二、機械工程的發展20世紀初，美國開始研制并發展了銑床、轉塔車床、拉床、磨床以及自動車床，在制造機床的同時，為了保證精度，千分尺等一大批測量器具和螺紋被設計制造出來。隨著電子科技的發展，機械的自動化程度越來越高。1952年，美國帕森斯公司制成第一臺數字控制機床。1962年，美國本迪克斯公司首次在數控銑床上實現最佳適應控制。1976年，日本發那科公司首次展出由4臺加工心和1臺工業機器人組成的柔性制造單元。此外，這個時期核技術、電子技術和航空航天技術開始迅速發展。20世紀70年代以后，機械工程與電工、電子、冶金、化學、物理和激光等技術相結合，創造出了許多新工藝、新材料和新產品，使機械產品精密化、高效化和制造過程中的自動化達到了前所未有的水平。

2.1.3現代機械工程2.1世界機械工程發展史二、機械工程的發展20世紀初，美國開2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展汽車改變了人類的整個交通狀況，擁有汽車工業成了一個強大工業國家的標志。1769年，法國人居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅動三輪汽車。1885年，德國工程師卡爾·本茨在曼海姆制成了第一輛本茨專利機動車，該車為三輪汽車，采用了一臺兩沖程單缸0.9馬力的汽油機，具備了現代汽車的一些基本特點，如火花點火、水冷循環、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪驅動前輪轉向和制動手把等。這就是世界上公認的第一輛現代汽車。

2.2.1汽車本節將列舉6個具有一定代表性的實例2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展汽車改變汽車之父——卡爾·本茨(其創建的本茨公司即為現在的奔馳公司）汽車之父——卡爾·本茨(其創建的本茨公司即為現在的奔馳公司）1885年的本茨三輪汽車1885年的本茨三輪汽車2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.2阿波羅登月計劃通過阿波羅登月計劃，美國建立和完善了龐大的航天工業和技術體系，有力地帶動和促進了一系列高新技術的快速發展：數據傳輸與通信、光學通信、高性能計算機、電子技術、自動控制、人工智能、遙科學、自動化加工、超高強度和耐高溫材料、醫藥和醫學、升空測控、大推力運載火箭等，阿波羅的先進技術和深遠文化影響了整個20世紀。2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.阿波羅登月阿波羅登月2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.3發電利用發電動力裝置將水能、石化燃料（煤、油、天然氣）的熱能、核能以及太陽能、風能、地熱能、海洋能等轉換為電能的生產過程稱為發電。20世紀經濟和社會的重大變革，是因為電進入了家庭、工廠和商業。發電在電力工業中處于中心地位，決定著電力工業的規模，也影響到電力系統中輸電、變電、配電等各個環節的發展。

到20世紀80年代末，主要發電形式是火力發電、水力發電和核能發電，三者的發電量占全部發電量的99％以上。2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.火力發電火力發電水力發電水力發電核能發電（核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電）核能發電（核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電）2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.4農業機械化農業機械化，是指運用先進適用的農業機械裝備，改善農業生產經營條件，不斷提高農業的生產技術水平和經濟效益、生態效益的過程。實現農業機械化，可以節省勞動力，減輕勞動強度，提高農業勞動生產率，增強克服自然災害的能力。

其發展經歷了三個階段:

半機械化階段，在農業生產上廣泛使用畜力牽引的簡單的農業機械。

基本機械化階段，普遍采用拖拉機牽引的農業機械。

綜合機械化階段，20世紀50年代以后，廣泛地使用先進的農業機器，由于電子

計算機等在農業中應用的增多，農業機械化向自動化發展。

2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.耕地耕地2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.5飛機

飛機，是由固定翼產生升力，由推進裝置產生推(拉)力，在大氣層中飛行的重于空氣的航空器。飛機的發明深刻改變和影響著人們的生活。

飛機是人類在20世紀所取得的最重大的科學技術成就之一，有人將它與電視和電腦并列為20世紀對人類影響最大的三大發明。

美國的萊特兄弟在1903年制造出了第一架依靠自身動力進行載人飛行的飛機“飛行者”1號，并且獲得試飛成功。2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.萊特兄弟萊特兄弟2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.6制冷

制冷，是使某一空間或物體的溫度降到低于周圍環境溫度，并保持在規定低溫狀態的一門科學技術，它隨著人們對低溫條件的要求和社會生產力的提高而不斷發展。

現在，制冷技術幾乎已經滲透到各個生產技術、科學研究領域，在改善人類的生活質量方面發揮著巨大作用。在人民生活中，家用冰箱、空調器的應用日益增多。制冷技術在商業上的應用主要是對易腐食品進行冷加工、冷藏及冷藏運輸。

在工業生產過程中，制冷應用也很廣。如機械制造中，對鋼的低溫處理，使金

相組織內部的奧氏體轉變為馬氏體，改善鋼的性能。

在建筑工業中，用凍土法挖掘土方，在挖掘礦井、隧道時，可采用凍土法使工

作面不坍塌，保證施工安全。2.2機械工程發展歷程中的偉大成就二、機械工程的發展2.2.2.2.6制冷

在農業方面，對農作物種子進行低溫處理，模擬陽光的日光型植物生長箱育秧

等均需要制冷技術。在醫藥手術中，如心臟、外科、腫瘤、白內障、扁桃腺的切除手術，皮膚和眼

球的移植手術及低濕麻醉等，均需要制冷技術。

此外，在微電子技術、光纖通信、能源、新型原材料、宇宙開發、生物工程技

術這些尖端科學領域中，制冷技術也有重要的應用。

2.2.6制冷在農業方面，對農作物種子進行低溫處制冷原理制冷原理制冷設備制冷設備2.3機械工程的發展趨勢二、機械工程的發展

未來機械工程科學發展的總趨勢將是智能、數字化；交叉、綜合化；柔性、集成化；精密、微型化；高效、清潔化。隨著科學技術的深入發展，降低能耗、保護環境、高精度、高性能的各類機械產品將不斷涌現，微型機械將會普及應用。21世紀的機械發展方向主要表現在：以太陽能和核能為代表的沒有污染的動力機械將會投入使用，燃氫發動機驅動的汽車將會行駛在公路上。載人航天技術更加成熟，人類可以乘坐宇宙飛船登陸火星、月球和其他星球，甚至可以實現太空旅行和其他星球居住。高精度、高效率的自動機床、加工中心更加普及，CAD/CAPP/CAM系統更加完善，機械制造業將擺脫傳統的設計、制作觀念。

2.3機械工程的發展趨勢二、機械工程的發展未來機械微型機械將會應用到醫療和軍事領域，人工智能機械將會大量出現。綠色機械將會取代傳統機械，設計方法智能化，大量工程設計軟件取代人工設計與計算過程。民用生活機械進入家庭，非金屬材料和復合材料在機器中的應用日益廣泛。未來的機械在能源、材料、加工制作、操縱與控制等都會發生很