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1、机械开展史概论课件 机 械 是 什 么 ?机 械 是 什 么 ? 机 械 (machine ) , 源 自 于 希 腊 语mechine及 拉 丁 文mecina , 原 指“ 巧 妙 的 设 计 , 作 为一 般 性 的 机 械 概 念 , 可 以 追 溯 到 古 罗 马 时 期 ,主 要 是 为 了 区 别 于 手 工 工 具 。 现 代 中 文 之“ 机械 一 词 为 机 构 为 英 语 之 (mechanism ) 和机 器 (machine ) 的 总 称 。直 观 地 说 , 机 械 就 是 机 器 和 机 构 的 统 称 。? 当 今 社 会 , 我 们 的 生 活 无 不 与
2、机 械 有 关 。早 晨 起 床 , 穿 在 身 上 的 衣 服 是 用 机 械 织 成的 布 制 作 的 ; 喝 茶 时 , 使 用 的 开 水 也 是 用工 厂 里 制 造 出 来 的 燃 气? 煤 气 烧 开 的 ;去 上 班 时 , 乘 坐 的 汽 车 等 也 都 是 机 械 , 而且 , 道 路 也 是 借 助 于 机 械 修 筑 的 。另 外 , 我 们 居 住 的 房 子 , 工 作 的 办 公 楼 也都 是 用 机 械 盖 起 来 的 。因 此 , 我 们 的 生 活 处 处 享 受 着 机 械 带 来 的恩 惠 。? 那 么 , 这 些 机 械 是 怎 么 发 展 到 现 在
3、的 呢 ? 最 初 的 机 械 又 是 什 么 样 的 ?现 在 的 机 械 发 展 水 平 如 何 ? 机 械 的将 来 又 将 如 何 发 展 ?回 望 过 去回 望 过 去? 据 世 界 考 古 学 家 发 现 , 公 元前7000 年 , 在 巴 勒 斯 坦 地 区犹 太 人 建 立 杰 里 科 城 , 城 市文 明 首 次 出 现 在 地 球 上 , 最早 的 机 械? 车 轮 或 许 是 此时 诞 生 的 。车 轮 是 人 类 的 伟 大 发 明 , 由于 它 的 诞 生 , 才 使 车 成 为 人类 的 重 要 运 输 工 具 。 但 最 早的 车 轮 是 用 来 制 陶 的 。
4、? 大 约 公 元 前3000 年 , 埃及 的 凯 奥 普 斯 法 老 修 建了 巨 大 的 坟 墓? 金 字塔 。 此 时 的 人 类 文 明 已进 入 青 铜 器 时 代 , 作 为世 界 第 七 大 奇 迹 的 金 字塔 , 正 是 从 埃 及 巴 达 里人 发 明 的 搬 运 重 物 的 工具 如 滚 子 、 撬 棒 和滑 撬 等 之 后 慢 慢 建 立起 来 的 。? 随 着 美 索 不 达 米 亚 人 和 埃 及 人 对 青 铜 器 的 不断 普 及 , 相 继 出 现 了 很 多 广 泛 应 用 的 青 铜 工具 如 凿 子 、 铜 刀 、 马 车 和 两 轮 战 车 等 。
5、此 后 ,随 着 各 种 材 料 的 发 现 和 使 用 , 机 械 的 种 类 愈加 丰 富 。公 元 前600 年 , 学 者 希 罗 著 书 阐 明 了 关 于 五 种简 单 机 械 杠 杆 、 尖 劈 、 滑 轮 、 轮 与 轴 、螺 纹 ( 见 下 图 ) 推 动 重 物 的 理 论 。 这 是 已 知的 最 早 的 机 械 理 论 书 籍 , 机 械 的 设 计 从 而 有了 理 论 的 指 导 , 机 械 的 多 样 性 和 实 用 性 、 合理 性 得 到 了 进 一 步 的 发 展 。? 公 元 前513 年 , 希 腊 罗 马 地 区 木 工 工 具 有 了 很大 改 进
6、, 除 木 工 常 用 的 成 套 工 具 如 斧 、 弓 形锯 、 弓 形 钻 、 铲 和 凿 之 外 , 还 发 展 了 球 形 钻 、能 拔 铁 钉 的 羊 角 锤 、 伐 木 用 的 双 人 锯 等 。 此时 , 长 轴 车 床 和 脚 踏 车 床 已 开 始 广 泛 使 用 ,用 来 制 造 家 具 和 车 轮 辐 条 。 其 中 , 脚 踏 车 床一 直 沿 用 到 中 世 纪 , 为 近 代 车 床 的 发 展 奠 定了 基 础 。 此 后 , 随 着 人 类 对 不 同 材 料 的 成 功开 发 和 应 用 以 及 如 阿 基 米 德 原 理 等 理 论 的 产生 , 机 械
7、开 始 由 简 单 走 向 复 杂 化 。? 在 世 界 机 械 迅 速 发 展 的 同 时 , 中 国 古 代 劳 动人 民 也 以 自 己 的 智 慧 发 明 了 许 多 机 械 来 帮 助提 高 生 产 效 率 。下 面 大 家 看 到 的 是 中 国 古 代 的 一 些 机 械 成 就 。? 中 国 机 械 史 上 第一 件 机 械? 耒耜 (li s ) 。 它最 早 出 现 于 公 元前5000 年 , 是 原始 的 耕 地 工 具 。? 东 汉 以 后 记 里鼓 车 有 一 套 减速 齿 轮 系 , 通过 鼓 镯 的 音 响分 段 报 知 里 程 。? 汉 代 纺 织技 术 和
8、纺织 机 械 不断 发 展 ,绫 机 已 成为 相 当 复杂 的 纺 织机 械 。? 张 衡 利 用 漏壶 的 等 时 性制 成 水 运 浑象 。 以 漏 水为 动 力 通 过齿 轮 系 使 浑象 每 天 等 速旋 转 一 周 。? 三 国 时 期 ,马 钧 创 制 了新 式 提 水 机具 翻 车 , 能连 续 提 水 ,效 率 高 又 十分 省 力 。? 公 元132 年 ,张 衡 创 制了 世 界 上第 一 台 地震 仪?候 风 地 动仪 。着 手 现 在着 手 现 在近 代 机 械 的 发 展 状 况17501900 年 , 发 生 了 引 起 世 界 巨 变 的 工 业革 命 , 其
9、主 要 标 志 是 用 生 产 能 力 大 和 产 品 质量 高 的 大 机 器 , 取 代 了 手 工 工 具 和 简 陋 机械 ; 用 蒸 汽 机 和 内 燃 机 等 无 生 命 动 力 , 取 代了 人 和 牲 畜 的 肌 肉 动 力 ; 用 大 型 的 集 中 的 工厂 生 产 系 统 , 取 代 了 分 散 的 手 工 业 作 坊 。至 此 , 机 械 工 业 在 世 界 范 围 内 出 现 了 飞 速 的发 展 , 并 获 得 了 广 泛 的 应 用 。? 右 图 是 英 国著 名 发 明 家詹 姆 斯? 瓦 特(1736?1?19 ? 1819?8?25 )和 他 于1769年
10、改 进 的 蒸汽 机 。? 瓦特蒸汽机的创造的重要性是难以估量的。它被广泛地应用在工厂,成为几乎所有机器的动力,改变了人们的工作生产方式,极大地推动了技术进步并拉开了工业革命的序幕。它使得工厂的选址不必再依赖于煤矿而可以建立在更经济更有效的地方,也不必依赖于水能从而能常年地运转,这进一步促进了规模化经济的开展,大大提高了生产率的同时也使得商业投资更有效率。蒸汽机为一系列机密加工的革新提供了可能,更高的工艺保证各种机器包括蒸汽机本身的性能提高。经过不断的努力,引入更高气压的蒸汽,蒸汽火车蒸汽轮船便很快相继问世。蒸 汽 机 车 加 快 了19 世 纪 的 运 输 速 度 : 蒸汽 机 蒸 汽 轮
11、机 发 电 机 , 蒸 汽 为 第 二次 工 业 革 命 即 电 力 发 展 铺 平 了 道 路 。? 在瓦特制作蒸汽机的时候,最辛苦的工作就是加工汽缸。汽缸里要放进活塞,并使之动作。但是,如果汽缸和活塞之间没有间隙的话,就不能灵活地动作了。间隙过大,那么会漏汽、堵塞。这就要求汽缸于活塞之间精密配合。然而,精确地切削汽缸,在当时来说,是一项十分困难的工作。1774 年,英国人威尔金森改造了斯密顿的镗床,创制了炮筒镗床。? 瓦 特 在 制 造 蒸 汽 机 的 时 候 , 委 托 威 尔 金 森 用他 改 造 的 镗 床 加 工 汽 缸 。 于 是 , 瓦 特 的 蒸 汽机 比 以 前 大 幅 度
12、 提 高 了 效 率 , 动 作 也 十 分 灵活 了 。 在 这 以 后 大 约20 年 的 时 间 里 , 瓦 特 制作 的 蒸 汽 机 的 全 部 汽 缸 都 是 由 威 尔 金 森 加 工制 作 的 。就 这 样 , 威 尔 金 森 的 炮 筒 镗 床 成 了 世 界 上 第一 台 真 正 的 机 床? 加 工 机 器 的 机 器 。? 右图是美国著名工程师罗 伯 特? 富尔顿(4 1815.2.23 )和他1807 年的创造?克莱蒙特号。“ 克 莱 蒙 特 号 是 近 代 造 船 史 上 第 一 艘 真 正的 汽 船 。 它 以 铁 为 新 型 造 船 材 料 , 以 蒸 汽机 为
13、新 的 动 力 系 统 , 以 螺 旋 桨 为 新 的 推 进系 统 , 开 创 了 造 船 史 的 新 纪 元 。“ 克 莱 蒙特 号 标 志 了 帆 船 时 代 的 结 束 , 汽 船 时 代的 开 始 。? 1799 年 , 法 国 数 学家 加 斯 帕 尔? 蒙 日(1746 1818 ) 发表 ? 画 法 几 何 学 ?一 书 , 。 从 此 , 画法 几 何 成 为 机 械 制图 的 投 影 理 论 基 础 。值 得 一 提 的 是 , 蒙日 的 ? 大 炮 制 造 工艺 ? 在 机 械 制 造 界影 响 颇 大 。? 在 接 下 来 的 将 近 一 个 世 纪 左 右 , 随 着
14、 材 料 力学 , 弹 性 力 学 , 流 体 力 学 , 机 械 力 学 , 疲 劳力 学 , 疲 劳 强 度 理 论 , 验 应 力 分 析 方 法 等 理论 与 方 法 的 提 出 与 完 善 , 各 种 制 造 机 械 的 机械 如 龙 门 刨 床 , 卧 式 铣 床 , 木 工 圆 锯 机 , 榫槽 机 和 开 榫 机 等 的 发 明 , 给 机 械 的 发 展 注 入了 许 多 催 化 剂 。? 机 械 发 展 史 上 另一 个 具 有 里 程 碑意 义 的 发 明?蒸 汽 机 车 ( 即 火车 ) , 由 英 国 发明 家 乔 治? 史 蒂 芬逊 (1781 年6 月9日 184
15、8 年8 月12日 ) 于1814 年 研制 完 成 。? 乔 治? 史 蒂 芬 逊 的“ 火 箭 号 在 当 时 可 是 名 副 其实 的“ 火 箭 , 它 在 最 大 装 载 的 情 况 下 时 速 达38.5 公 里 。“ 火 箭 号 的 诞 生 , 使 人 类 的 速 度 更 快 , 大 大提 高 了 运 输 速 度 和 效 率 , 同 时 节 约 了 大 量 的人 力 和 畜 力 。 这 在 很 大 程 度 上 推 动 了 当 时 社会 的 发 展 。? 史 蒂 芬 逊 曾 就 铁 路 的 发 展 前 途 这 样 说 过 ,“ 铁 路 运 输 将 要 取 代 其 他 任 何 一 种
16、运 输 工 具 ,邮 政 马 车 将 来 也 要 被 铁 路 运 输 所 取 代 , 对 于劳 动 者 来 说 , 比 用 脚 行 走 还 要 廉 价 的 乘 火 车旅 行 的 时 代 为 时 不 远 了 。 假设 干 年 后 , 他 的预 言 一 一 实 现 , 发 展 至 今 , 更 是 出 现 了 比 火车 更 快 速 更 高 效 的 运 输 工 具? 飞 机 。? 右图,奥维尔? 莱特(1871?8?191948?1?30 )维尔伯? 莱特(1867?4?161912?5?30 )与他们的“飞行者-1 号 。像 鸟 儿 一 样 在 天 空 飞 翔 , 自 古 以 来 就 是 人类 的
17、梦 想 。 为 了 它 的 实 现 , 人 们 付 出 了 多年 坚 持 不 懈 的 努 力 , 甚 至 许 多 先 驱 者 生 命的 代 价 。 终 于 在1903 年12 月17 日 , 世 界 上第 一 架 载 人 动 力 飞 机 在 美 国 北 卡 罗 来 纳 州的 基 蒂 霍 克 飞 上 了 蓝 天 。 莱 特 兄 弟 的 第 一次 有 动 力 的 持 续 飞 行 , 实 现 了 人 类 渴 望 已久 的 梦 想 , 人 类 的 飞 行 时 代 从 此 拉 开 了 帷幕 。 同 时 , 这 也 是 机 械 发 展 史 上 的 伟 大 成就 。? 近 代 还 有 很 多 机 械 方 面
18、 的 伟 大 成 就 , 就不 一 一 详 细 介 绍 , 但 下 面 将 选 取 一 些 欣赏 。现 代 机 械 发 展 状 况1917 年11 月7 日 , 当 俄 国“ 十 月 革 命 的 大 旗插 在 资 本 主 义 政 府 上 面 时 , 人 类 历 史 发 生 了转 折 , 现 代 史 开 幕 了 。 为 了 满 足 资 本 主 义 的疯 狂 扩 张 , 人 们 更 加 主 意 生 产 效 率 的 提 高 及大 批 量 生 产 的 实 现 。 此 时 的 机 械 , 已 经 不 能再“ 独 来 独 往 , 必 须 结 合 光 、 电 、 计 算 机 等学 科 来 实 现 自 身 的 发 展 与 飞 跃 。 同 时 , 传 统的 生 产 方 法 与 管 理 模 式 已 满 足 不 了 大 批 量 生产 的 高 要 求 。