1781年瓦特又创造出提供回转力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范 围。蒸汽机的发明和发展，使矿业的工业生产、铁路和航运都得以机械 动力化。
蒸汽机几乎是19世纪惟一的动力源。
19世纪未，电力供应系统和电动机已在工业生产中取代了蒸汽机， 成为驱动各种工作机械的基本动力。
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。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。
第一章 机械工程概述
第一章 机械工程概述
1.1 科学和工程
1.1.1 科学的基本概念 科学在不同时期、不同场合有不同意义，科学本身在发展，人们对 它的认识也在不断深化。 一、 科学是对客观事物发展规律的正确认识和总结 二、科学是关于自然、社会和思维的知识体系
三、科学是征服自然、改造社会的武器
第一章 机械工程概述
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1.3 机械工程学科简介
机械工程学科下设四个二级学科：机械设计及理论、机械制造及其自动 化、机械电子工程和车辆工程。 机械类专业在1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中有机械设 计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程 四个专业。 由于部分高校有自主设置专业的权利，所以在有些高校招生目录上依然 可以看到诸如车辆工程、机械电子工程、机械工程及自动化等专业。
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1.2 机械与机械工程
1.2.4机械工程的展望 一、机械工程与人类的生存环境 工程技术的发展在提高人类的物 质文明和生活水平的同时，也对自然 环境起了破坏作用。20世纪中期以来 暴露出来的严重问题有两个方面：资 源 (其中最严重的是能源 )的大量消耗 和环境的严重污染。 机械工程一向以增加生产、提高 劳动生产率、提高生产的经济性，即 以提高人类的近期利益为目标来研究 和发展新的机械产品。新产品的研制 将以降低资源消耗，发展洁净的再生 能源，治理、减轻以至消除环境污染 作为超经济的目标任务。
机构主要用来传递和变换运动，而机器主要用来传递和变换能量， 从结构和运动学的角度分析，机器与机构之间并无区别。
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1.2 机械与机械工程
1.2.1 机械 机器是由若干不同零件组装而成。 零件是组成机器的基本要素，即机器的最小制造单元。 各种机器经常用到的零件称为通用零件，如螺钉、螺母、轴、齿轮、 弹簧等。 在特定的机器中用到的零件称为专用零件，如汽轮机中的叶片、起重 机的吊钩、内燃机中的曲轴、连杆、活塞等。 构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性联接而成，也可以是 单一的零件。
图1-6 新能源汽车
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1.2 机械与机械工程
1.2.4机械工程的展望 二、机械工程与人工智能 机械工程是传统的工程技术、机械可以完成人用双手和双目以及双足双 耳直接完成或不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。 现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械相机械装置，使过 去的许多幻想成为现实。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系。其区别仅在 于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。 过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进 化很馒的人脑和神经系统的限制。人工智能的发 机械工程概述
1.3 机械工程学科简介
1.3.1 机械设计制造及自动化专业 1.3.2 材料成型及控制工程专业 1.3.3 工业设计专业
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图1-
图1-5 电动机装配生产线
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1.2 机械与机械工程
1.2.3 机械工程的发展过程 三、机械工程基础理论的发展 18 世纪以前，机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制作，与科 学几乎不发生联系。 内燃机最重要的理论基础是法国的罗沙在 1862 年创立的， 1876 年 N．A．奥托应用罗沙的理论，彻底改进了它原来的粗陋笨重、噪声大、 热效率低的内燃机，从而奠定了内燃机的地位。 早在公元前，中国已在指南针上应用复杂的齿轮系统。古希腊已有圆 柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与 齿轮的关系相齿形曲线的选择，直到17世纪之后方有理论阐述。机构学 作为一个专门学科迟至19世纪初才第一次被列入高等工程学院 (巴黎的工 艺学院)的课程。
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图1-3 瓦特旋转式蒸汽机
图1-4 空气喷气发动机和火箭
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1.2 机械与机械工程
1.2.3 机械工程的发展过程 二、机械加工技术的发展 工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工手工制成。金属(主要 是钢、铁)仅是木结构机械上的小零件。金属加工主要依靠机匠的精工细 作，以达到需要的精度。 随着蒸汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿山、冶金、轮船、 机车等大型机械的发展，需要成形加工的金属零件越来越多、越来越大， 要求的精度也越来越高。应用的金属材料从铜、铁发展到以钢为主。 机械加工包括：铸造、缎压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备， 以及切削加工技术和机床、刀具、量具等。
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1.2 机械与机械工程
1.2.2 机械工程 机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合在生产实 践中积累的技术经验，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一门应用学科。 机械的种类繁多，根据用途不同，可分为： l．动力机械，如电动机、内燃机、发电机、液压机等，主要用来实 现机械能与其他形式能量间的转换。 2．加工机械，如轧钢机、包装机及各类机床，主要用来改变物料的 结构形状、性质及状态。 3．运输机械，如汽车、飞机、轮船、输送机等，主要用来改变人或 物料的空司位置。 4．信息机械，如复印机、传真机、摄像机，主要用来获取或处理各 种信息。
1.1.2 工程的概念 工程就是应用科学知识使自然资源最佳地为人类 服务的一种专门技术。它是为了满足特定的社会需要， 由具有专门知识和技能的人所从事的研究、开发、设 计、创造和使用具备特定功能的产品(包括人工过程)的 活动过程，以及这种过程所使用和创造的各种手段、 知识和规则的总和。
第一章 机械工程概述
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1.2 机械与机械工程
1.2.4机械工程的展望 三、机械工程的专业化和综合化 19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般 还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程。 19世纪下半叶才逐渐成为一个独立的学科。 进入20世纪，随着机械工程技术的发展祁知识总量的增长，机械工程开 始分解，陆续出现了专业化的分支学科。 20世纪中、后期开始．又出现了综合的趋势。人们更多地注意了在基础 理论、拓宽专业领域、合并分化过细的专业方面。 综合 一 专业分化 一 再综合的反复循环。但是，综合的恢复，不能是现 有专业的简单合并，而是在更高一级上综合，其目的是为了更好地发挥专业 知识的作用。 列为20世纪机械工程方向前十位的杰出成就分别为：汽车、阿波罗登月、 发电、农业机械化、飞机、集成电路、空调和冷藏、CAD/CAM/CAE技术、 生物工程、编码与标准化。无一不是机械工程专业化和综合化的体现。
图1-1 画像机器人
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1.2 机械与机械工程
1.2.1 机械 尽管机器品种繁多，形式多样，用途各异，但都具有如下特征： 1．都是有许多构件组合而成。 2．组成机器的各运动实体之间有确定的相对运动关系。 3．能实现能量的转换，代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功。 凡具备上述三个特征的实体组合体称为机器。 所谓机构，就是具有确定相对运动的各种实物的组合，即符合机器 的前两个特征。
第四，工程技术具有高度的综合性。它不仅与某一门科学有关，而 且要运用多学科的综合知识，涉及到经济的、社会的、法律的、环境的、 心理的和生理的因素。
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1.2 机械与机械工程
1.2.1 机械 机械是现代社会进行生产和服务 的六大要素 ( 即人、资金、信息、 能量、材料和机械 ) 之一，并且能 量和材料的生产还必须有机械的参 与。所谓的机械就是机器和机构的 总称。机器在我们生活中有很多， 如内燃机、发电机、电梯、机器人 及各种机床等。
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1.2 机械与机械工程
1.2.1 机械 一部完整的机器基本上有原动机、工作机和传动装置三部分组成： 1．原动机 是机器的动力来源。常用的原动机(发动机)有电动机、内 燃机及液压机等。 2．工作机 处于整个机械传动路线终端，是完成工作任务的部分。 3．传动装置 介于动力部分与工作部分之间，主要作用是把动力部 分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。但也有一些机器动力部分 和工作部分直接相连。 较复杂的机器还包括控制部分，如控制离合器、制动器、变速器等， 能够使机器的原动部分、传动装置和工作部分按一定的顺序和规律运动， 完成给定的工作循环。
1.1.3 工程的基本特点 第一．与科学研究相比，工程技术的显著特点是实用性。科学研究 的任务是探索真理，增加人类的知识财富；工程技术的任务则是控制、 利用和改造容观世界，增加人类的物质财富；科学知识力求反映客观真 理，并且越精确越好。 第二，与生产活动相比，工程技术的特点是其成果的信息形式。 第三，工程技术具有更大的经验性。
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1.2.3 机械工程的发展过程 人类成为“现代人”的标志是制造工具。 最早的人造材料是陶瓷。 几千年前，人类已创造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、槽、舵等。 所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜水、水力和风力。 15-16世纪以前，机械工程的发展非常缓慢。 18世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、食品、冶金等行业， 促进了机械工程的大发展，并逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的 韧独立的工程技术。 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。
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