机械工程概论

1、机械工程概论教材：教材： 机械工程概论机械工程概论主编：主编： 宗培言宗培言 丛东华丛东华 出版社：机械工业出版社出版出版社：机械工业出版社出版主要内容主要内容机械与机械工程机械与机械工程机械工程的应用领域机械工程的应用领域机械工业与制造业机械工业与制造业机械设计与现代设计方法机械设计与现代设计方法工程材料工程材料材料成型技术材料成型技术机械加工技术机械加工技术先进加工技术先进加工技术制造业先进生产方式与管理模式制造业先进生产方式与管理模式现代机械工程教育现代机械工程教育第一章第一章 机械与机械工程机械与机械工程机械的定义机械的定义“机械机械”一词是机构（一词是机构（mechanism）和机器

2、（）和机器（machine）的总称。）的总称。 两个共同特征：两个共同特征：1） 它们是一种人为的实物构件的组合。它们是一种人为的实物构件的组合。2） 它们各部分之间具有确定的相对运动。它们各部分之间具有确定的相对运动。 机器具备的第三个特征：机器具备的第三个特征： 能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能。能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能。 凡符合下述三项条件的，则定义为机械。凡符合下述三项条件的，则定义为机械。 它是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。它是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。 这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。这些物体必须实现相

3、互的、单一的、规定的运动。 把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的 机械功。机械功。 日本对机械的定义：日本对机械的定义：（1）中国古代文献中）中国古代文献中“机械机械”一词的涵义一词的涵义 “机械机械” 一词由一词由“机机”与与“械械”两个汉字组成。两个汉字组成。 古代常以古代常以“机机”指弩上发箭的装置，即弩机。指弩上发箭的装置，即弩机。 庄子庄子齐物论齐物论：“其发若机括。其发若机括。”释文释文称：称：“机，弩牙；括，机，弩牙；括，箭括。箭括。”按此言张弩发箭，以括入机，机动则发。按此言张弩发箭，以括入机，机动则发。 “械械”在古代是

4、指器械、器物等实物。在古代是指器械、器物等实物。 庄子庄子天地天地载载“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多。有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多。” 古代机械的概念：机械是能用力甚寡而见功多的器械。古代机械的概念：机械是能用力甚寡而见功多的器械。 （2）西方古今的机械概念）西方古今的机械概念美国罗伯特美国罗伯特欧布林（欧布林（ Robert Obrien）机器机器： 英文的英文的“machine”（机械）一词来源于希腊文（机械）一词来源于希腊文mechine及拉丁及拉丁文文mecina，两者原意都指的是，两者原意都指的是“巧妙的设计巧妙的设计”。 古罗马的建筑师维特鲁威（古罗马的建筑师维

5、特鲁威（Vitruvii）。他在其著作）。他在其著作建筑十建筑十书书（约成书于公元前（约成书于公元前3233年）给出了这样的定义：年）给出了这样的定义：“机械是机械是把木材结合起来的装置，主要对于搬运重物发挥效力。把木材结合起来的装置，主要对于搬运重物发挥效力。” 亚历山大利亚城的希罗（亚历山大利亚城的希罗（Hero of Alexandria，公元，公元1世纪）世纪）最早讨论了机械的基本要素，他认为机械的要素有五类：轮与轴，最早讨论了机械的基本要素，他认为机械的要素有五类：轮与轴，杠杆，滑车，尖劈，螺旋。杠杆，滑车，尖劈，螺旋。 1724年，德国莱比锡的机械士廖波尔特（年，德国莱比锡的机械士

6、廖波尔特（Leopold）给出）给出的定义是：的定义是：“机械或工具是一种人造的设备，用它来产生有利的机械或工具是一种人造的设备，用它来产生有利的运动；同时在不能用其他方法节省时间和力量的地方，它能做到运动；同时在不能用其他方法节省时间和力量的地方，它能做到节省。节省。” 马克思在马克思在18611863年经济学手稿年经济学手稿讨论了机器与工具的区讨论了机器与工具的区别，他指出：别，他指出：“以上所述已经对机器和工具有什么区别的问题以上所述已经对机器和工具有什么区别的问题作出了回答。工具本身一旦由机械来推动，一旦由工人的工具作出了回答。工具本身一旦由机械来推动，一旦由工人的工具（它的生产率取决

7、于工人的技巧并需要他付出作为劳动过程的（它的生产率取决于工人的技巧并需要他付出作为劳动过程的媒介的劳动）变成机械的工具，媒介的劳动）变成机械的工具，机器就代替了工具。在这机器就代替了工具。在这种情况下，机械应该达到这样的发展程度：它既能从人或牲畜，种情况下，机械应该达到这样的发展程度：它既能从人或牲畜，简言之，从任意动作的那些原动力获得动力，也能从机械推动简言之，从任意动作的那些原动力获得动力，也能从机械推动的原动机获得动力。的原动机获得动力。” 马克思在马克思在资本论资本论中对充分发展了的机械给出了界定：中对充分发展了的机械给出了界定：“一一切已经发展的机器，都由三个本质上不同的部分切已经发

8、展的机器，都由三个本质上不同的部分发动机、传动发动机、传动机构和工具机械工作机构成，发动机是整个机构的动力。机构和工具机械工作机构成，发动机是整个机构的动力。” 机械工程是以机构和机器为基本对象的科学，各类和各种机械工程是以机构和机器为基本对象的科学，各类和各种不同机械均属机械工程技术的范畴。不同机械均属机械工程技术的范畴。 机械工程就是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，机械工程就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、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理论和实际问题的一门制造、安装

9、、运用和修理各种机械中的理论和实际问题的一门应用学科。应用学科。 5、研制和提供各种机械武器。、研制和提供各种机械武器。 现代机械工程有五大服务领域：现代机械工程有五大服务领域：1、研制和提供能量转换机械、研制和提供能量转换机械2、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供用以生产各种产品的机械3、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供从事各种服务的机械4、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械机械机械：工：工业业之母之母纺织工业纺织工业 鞋业制造鞋业制造衣衣:成衣工成衣工业业食食:食品工食品工业业包包裝裝工工业业住住:施工施工机械机械搬搬运机械运机械飞

10、机飞机轮轮船船汽汽车车火车火车自行车自行车信息信息:电脑电脑,光电设备光电设备休休闲闲: :运动器材运动器材模拟器模拟器医疗医疗生物晶片生物晶片生活生活辅助设备辅助设备医疗手术设备医疗手术设备行行:机械工程的技术：机械工程的技术：机构设计控制技术结构设计热流技术振噪技术切削技术热处理技术制造技术测量技术动力技术焊接技术铸造技术模具技术CAD/CAM/CAE工工厂厂管理管理/ /品品质质工程工程电电子子/ /电机电机技技术术光光学学/ /电电磁磁技技术术化化学学/ /化工化工技技术术生生医医技技术术信息信息科技科技材料材料技技术术机械工程的工作内容机械工程的工作内容建立和发展机械工程的工程理论基

11、础建立和发展机械工程的工程理论基础 研究、设计和生产新的机械产品以及改进现有机械产品和新研究、设计和生产新的机械产品以及改进现有机械产品和新一代机械产品。一代机械产品。 机械产品的生产：机械产品的生产： 生产设施；生产计划；制造工艺；工模具；劳动定额和材生产设施；生产计划；制造工艺；工模具；劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。有效的控制。 企业的经营和管理企业的经营和管理: 研究产生的环境污染和自然资源过度耗费方面的问题，及研究产生的环境污染和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。其处理措施。

12、机械工程分类机械工程分类按工作原理：可分为热力机械、流体机械、往复机械、仿生按工作原理：可分为热力机械、流体机械、往复机械、仿生 机械等。机械等。 按功能：可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按功能：可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业：可分为农业机械、矿山机械、纺织机械、运按服务的产业：可分为农业机械、矿山机械、纺织机械、运 输机械和化工机械等；输机械和化工机械等；它包含了人类的主要技术活动：它包含了人类的主要技术活动：（1）发明与革新；）发明与革新；（2）设计与测试；）设计与测试；（3）制造（加工与制作）制造（加工与制作）（4）使用与维修。）使用与维修。 各种机械的

13、发明、设计、加工与制造以及使用与维修均属各种机械的发明、设计、加工与制造以及使用与维修均属机械工程技术的范畴。机械工程技术的范畴。 三、机械工程的发展三、机械工程的发展1、动力技术的发展、动力技术的发展2、机械加工技术的发展、机械加工技术的发展公元公元1 11818世纪，用水力、风力和热空气推动机械。世纪，用水力、风力和热空气推动机械。1818世纪末蒸汽机问世世纪末蒸汽机问世 19世纪末发明内燃机及电动机世纪末发明内燃机及电动机19世纪末至世纪末至20世纪初，汽轮机、燃气轮机、喷气式发动机、世纪初，汽轮机、燃气轮机、喷气式发动机、 火箭发动机的发明火箭发动机的发明 18世纪车床由木结构改为金属

14、结构世纪车床由木结构改为金属结构 19世纪发展了零件的互换性世纪发展了零件的互换性 19世纪下半叶，新的工具材料和新的动力来源装备机床。世纪下半叶，新的工具材料和新的动力来源装备机床。 进入进入20世纪后，汽车和飞机工业，促进了机械制造技术向世纪后，汽车和飞机工业，促进了机械制造技术向 高精度、大型化、专用化和自动化的方向继续发展。高精度、大型化、专用化和自动化的方向继续发展。3、机械工程基础理论的发展、机械工程基础理论的发展 任何机械的诞生及发明都是以一定的自然科学为基础任何机械的诞生及发明都是以一定的自然科学为基础,物理、化学、数学即使机械工程的理论基础。物理、化学、数学即使机械工程的理论基础。蒸汽机蒸汽机法国人罗沙提出四冲程循环的基本原理法国人罗沙提出四冲程循环的基本原理内燃机内燃机英国人英国人J.布莱克比热容和潜热理论布莱克比热容和潜热理论 齿齿 轮轮1733年法国数学家卡米的齿廓啮合基本定律年法国数学家卡米的齿廓啮合基本定律 设计计算精度设计计算精度材料强度材料强度力学力学:材料力学、断裂力学、寿命计算等材料力学、断