机械工程导论-基于智能制造（第2版） 第2章 机械工程的学科交叉

第2章

机械工程与其他学科的交叉目录CONTENTS2.1数学与机械工程2.2力学与机械工程2.3材料与机械工程2.4计算机与机械工程2.5控制与机械工程2.6环境与机械工程2.1数学与机械工程数学是人类对事物的抽象结构与模式进行严格描述、推导的一种通用手段。数学思维具有简洁、明确、严密、清晰等优点，非常适合解决机械制造这类行业中遇到的各种问题。复杂曲面的涡轮叶片五轴数控加工

2.1数学与机械工程一个工程技术人员面临实际问题的原貌并不以简化或抽象的形式出现，必须经过细致深入的分析、合理的抽象概括、选用适宜的数学工具，才能将实际的机械工程问题转化为清晰的数学模型。用数学解决实际问题时，往往需要将实际问题转化为数学模型。数学模型的建立有6个步骤：明确问题1建立模型3求解模型4分析检验5模型解释6合理假设22.2力学与机械工程力学是研究物质机械运动规律的科学，机械运动即力学运动。机械运动是物质运动最基本的形式。物质运动的其他形式还有热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。机械运动常与其他运动形式共同存在。2.2.1概述力学可以分为静力学、运动学和动力学三部分2.2力学与机械工程2.2.2工程力学基础力学可以分为静力学、运动学和动力学三部分静力学研究物体在力的作用下处于平衡的规律，以及如何建立各种力系的平衡条件研究力系的简化和物体受力分析的基本方法运动学研究刚体的运动当物体的几何尺寸和形状在运动过程中不起主导作用时，物体的运动就可以简化为点的运动动力学研究作用于物体的力与物体运动的关系研究对象是运动速度远小于光速的宏观物体2.2.2工程力学基础2.2力学与机械工程固体力学研究物体在外力作用下的应力、变形和能量，统称为应力分析。材料科学中的材料的力学行为研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能和失效行为。材料力学的研究内容分属于两个学科：固体力学

和材料科学中的材料的力学行为2.2力学与机械工程2.2.3力学在机械工程中的应用1．机械设计与力学机械运动当中，传动装置是很多机器的重要组成部分啮合传动摩擦传动2.2力学与机械工程2.2.3力学在机械工程中的应用2．机械制造与力学细长工件的弯曲变形校正锻造、铸造、焊接、热处理、表面处理、机械加工等制造过程中，机械零件不可避免会产生应力，消除应力或使之再分布非常必要2.3材料与机械工程材料是人类赖以生活和生产的物质基础，是人类技术发展、文明进步的基石和先导。工程材料金属材料黑色金属材料（碳素钢、合金钢、铸铁等）有色金属材料（铝、镁、铜、锌及其合金等）陶瓷材料陶瓷（水泥、陶瓷、玻璃）高分子材料合成高分子（塑料、合成纤维、合成橡胶）天然高分子（木材、纸、纤维、皮革）复合材料金属基复合材料、塑料基复合材料、橡胶基复合材料、陶瓷基复合材料2.4计算机与机械工程计算机是利用计算机快速准确的计算能力、逻辑判断能力和人工模拟能力，对系统进行定量计算和分析，解决复杂系统问题的一种手段和工具。计算机在机械设计制造中的应用计算机辅助设计（CAD）计算机辅助工程（CAE）计算机辅助制造（CAM）2.5控制与机械工程控制论强调用系统的、反馈的和控制的方法研究工程实际问题。控制工程以控制论、信息论、系统论为基础，应用控制理论及技术，满足和实现了现代工业、农业及其他社会经济领域日益增长的自动化和智能化的需求工业机器人运动控制系统2.6环境与机械工程环境是人类生存的空间及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种自然因素的总称环境污染

2.6环境与机械工程机械工业的环境污染(1)大气污染（2）水污染（3）固体废弃物污染(4)噪声污染复习思考题1．机械工程中利用数学进行建模的基本步骤是什么？2．数学在机械工程中有哪些应用？3．机械力学的分类及其研究内容是什么？4．机械动力学在工程中有哪些应用？5．静力学在工程中有哪些应用？6．工程材料是如何分类的？7．试述高分子材料的性能特点。

8．简述陶瓷材料的性能有哪些。9．复合材料都有哪些结构形式？其性能特点是什么？

10．计算机主要能解决哪些问题？

复习思考题11．简述计算机制图与工程制图的关系。12．常用的工业软件有哪些？13．计算机在机械工程中有哪些应用？14．什么是控制论？15．机电控制系统的组成部分有哪些？分别有什么作用？16．机