F釘自動排釘機設(shè)計【帶SolidWorks三維】【9張CAD圖紙+畢業(yè)論文+外文翻譯】

28頁 10000字?jǐn)?shù)+論文說明書【詳情如下】

F釘自動排釘機SolidWorks三維圖.rar

F釘自動排釘機裝配圖.dwg

F釘自動排釘機設(shè)計說明書.doc

主動滾筒.dwg

壓緊剪切裝置.dwg

外文翻譯--機械工程的發(fā)展展望.doc

架體.dwg

設(shè)計圖紙9張.dwg

軌道板.dwg

軸承座.dwg

摘  要

本課題來源于當(dāng)今社會機械工業(yè)加工設(shè)備的改良和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計出F釘自動排釘機，從而來滿足當(dāng)今社會排釘設(shè)備不足的缺   

國內(nèi)F釘自動排釘機的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、安全穩(wěn)定主題保持一致。近期對機械行業(yè)中排釘設(shè)備的使用情況進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在機械行業(yè)中，釘是起到連接兩個零件的關(guān)鍵零配件。自然而然在裝配中它們的安裝也非常平凡。在排釘時如果使用臨時設(shè)備加工，不但勞動強度太大而且相互尺寸不易保證，所以設(shè)計一個專用的F釘自動排釘機勢在必行。

本文運用大學(xué)所學(xué)的知識，提出了F釘自動排釘機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗，構(gòu)建了F釘自動排釘機總的指導(dǎo)思想，從而得出了該F釘自動排釘機的優(yōu)點是高效，經(jīng)濟，并且安全系數(shù)高，運行平穩(wěn)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：自動排釘機；關(guān)鍵零配件；設(shè)備；高效 

ABSTRACT

With development of all kind of science technology and global economy, F manipulator is a automated 16 devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heay labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.

Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompress engt F hthdirec tionpro cedurework.

The inverted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non-linear,  strong-coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control process, pendulum can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust, follow-up and track, therefore.This paper studies a control method of double inverted pendulum . First of all, the mathematical model of the double inverted pendulum is established, then make a control design to double inverted pendulum on the mathematical model, and determine the system performance index weightmatrix ,  by using genetic algorithm in order to attain the system state feedback control matrix. F the simulation of the system is made by . 

KEYWORDS：pneumatic manipulator ；cylinder ；pneumatic loop ；Fout degrees of freedom

目  錄

摘  要 i

ABSTRACT ii

目  錄 iii

1 緒論 1

    1.1課題的來源與研究的目的和意義 2

1.2本課題研究的內(nèi)容 3

    1.3 Solidworks設(shè)計基礎(chǔ) 6

        1.3.1 草圖繪制 7       

1.3.2 基準(zhǔn)特征，參考幾何體的創(chuàng)建 10       

1.3.3 拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建 12       

1.3.4 工程圖的設(shè)計 12       

1.3.5 裝配設(shè)計 12

    2 F釘排釘機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 12

    2.1 F釘排釘機的總體方案圖 12

    2.2 F釘排釘機的工作原理 13

    2.3 機械傳動部分的設(shè)計計算 14

        2.3.1出料輸送線電機的選型計算 15

        2.3.2直線導(dǎo)軌的設(shè)計計算 17

            2.3.3 V帶傳動的設(shè)計計算 17

3各主要零部件強度的校核 18

     3.1傳動軸的校核與計算 19

     3.2軸承強度的校核計算 20

4 F釘自動排釘機中主要零件的三維建模 21

     4.1電機的三維建模 22

     4.2主動滾筒的三維建模 23

     4.3移動板的三維建模 24

     4.4F釘自動排釘機的三維建模 25

5三維軟件設(shè)計總結(jié) 25

結(jié)論 26

致  謝 26

參考文獻(xiàn) 27

1 緒論

   由于機械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟目標(biāo)和任務(wù)。機器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)?，F(xiàn)代機械工程機械和機械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進手功能。又一方面實踐促進人腦智力。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進和平行進化。

     大腦和手之間的人工智能和機械工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機械制造。在過去，各種機械離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運算精度的進化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進，計算機科學(xué)和機械工程進展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機械工程。在第十九世紀(jì)，機械工程的知識總量仍然是有限的，大學(xué)在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學(xué)科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀(jì)成為一門獨立的學(xué)科。在第二十世紀(jì)，隨著機械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機械工程專業(yè)，有分支機構(gòu)。在第二十世紀(jì)中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時達(dá)到的峰值。由于機械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學(xué)科和項目作為一個整體，從而形成一種相互強烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術(shù)也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學(xué)，自然科學(xué)和工程技術(shù)，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。

1.1課題的來源與研究的目的和意義

機械工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機械工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人類的進步離不開機械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進技術(shù)影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實。在新的市場需求的推動下，對F釘自動排釘機進行改良和優(yōu)化是當(dāng)務(wù)之急。有大型排釘設(shè)備企業(yè)對設(shè)備的安全指標(biāo)的有著一定生產(chǎn)的嚴(yán)格要求。在生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)，充分考慮到在設(shè)備運行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當(dāng)操作設(shè)備的現(xiàn)象等。國內(nèi)F釘自動排釘機設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、安全穩(wěn)定主題保持一致。F釘自動排釘機的發(fā)展與人類社會的進步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。    

近期對機械行業(yè)中F釘?shù)氖褂们闆r進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在機械行業(yè)中F釘是用得非常多的物件。自然而然在裝配中它們的安裝也非常平凡。所以設(shè)計一個專用的F釘自動排釘機勢在必行。本次的畢業(yè)設(shè)計課題的是F釘自動排釘機的設(shè)計。本文介紹了F釘自動排釘機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗，該F釘自動排釘機的優(yōu)點是高效，經(jīng)濟，并且安全系數(shù)高，運行平穩(wěn)。本次F釘自動排釘機的設(shè)計，大大地提高了對F釘進行排釘?shù)墓ぷ餍屎唾|(zhì)量，并且對后續(xù)的F釘自動排釘機的開發(fā)和研制都有著一定的影響，在某種程度上大大提升了該設(shè)備在國內(nèi)外的競爭力，體現(xiàn)了機械工業(yè)重要性這一核心價值。

1.2本課題研究的內(nèi)容

  本論文主要研究運用SolidWorks對F釘自動排釘機進行設(shè)計。在設(shè)計過程中，了解SolidWorks的各種功能。

1.3 Solidworks設(shè)計基礎(chǔ)

 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開、保存、導(dǎo)入等基本操作，掌握三維建模流程。

1.3.1草圖繪制

掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。

1.3.2 基準(zhǔn)特征-參考幾何體的創(chuàng)建

清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準(zhǔn)點的方法；靈活運用各種建立基準(zhǔn)軸方法；靈活運用各種建立基準(zhǔn)面的方法；靈活運用坐標(biāo)系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何體。

由于該零件的設(shè)計不規(guī)則零件，用于為拉伸和旋轉(zhuǎn)命令，許多零部件都是對稱的，所以為了節(jié)省時間，提高效率，通常用于指揮鏡特性。

一個完整的工程圖紙應(yīng)該包含以下4個方面。

一組視圖：一組視圖（包括視圖，剖面，斷面，局部視圖）是正確的，完整的，對各部分的結(jié)構(gòu)和形狀表達(dá)清楚。

尺寸：尺寸的確定和零件的形狀各部分的位置

技術(shù)要求：表明部分的一些要求必須在制造和檢驗完成，如表面粗糙度，尺寸公差，形位公差，材料和熱處理的方法和指標(biāo)。

標(biāo)題欄：注明產(chǎn)品名稱，材料，數(shù)量，拉伸比和拉伸，等。

單擊[新建]圖標(biāo)以顯示新的文件系統(tǒng)，SolidWorks文件”對話框中，單擊“選項”對話框中的組件，你可以進入裝配工作模式，進行以后的設(shè)計工作。

結(jié)論

在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是F釘自動排釘機的設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。

致  謝

 至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來對我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，查找了各類的鍵槽加工設(shè)備的設(shè)計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為我自己已經(jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識，在此對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。

參考文獻(xiàn)

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[17]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space

1 附錄 一 機械工程的內(nèi)容 機械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務(wù)的機械、研制和提供家庭和個人生活中應(yīng)用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有：建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運動的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、 傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和計算的機械原理和機械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 研究、設(shè)計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。 機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特 的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 2 機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維 護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 研究機械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。 機械工程分類 機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設(shè)計、制造、運用 等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設(shè)計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學(xué)科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學(xué)科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復(fù)機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C，以及與按行業(yè)分的中心電站設(shè)備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復(fù)雜的交叉和重疊關(guān)系。船用汽輪機是動力機械，也 是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。 機械工程的發(fā)展歷程 人類成為“現(xiàn)代人”的標(biāo)志就是制造工具。石器時代的各種石斧、石錘和木質(zhì)、皮質(zhì)的簡單粗糙的工具是后來出現(xiàn)的機械的先驅(qū)。從制造簡單工具演進到制造由多個零件、部件組成的現(xiàn)代機械，經(jīng)歷了漫長的過程。 幾千年前，人類已創(chuàng)制了用于谷物脫殼和粉碎的臼和磨，用來提水的桔槔和轆轤，裝有輪子的車，航行于江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動力，從人自身的體力，發(fā)展到利用畜力、水力和風(fēng)力。所用材料從天然的石、木、土、皮革，發(fā) 展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，制造陶瓷器皿的陶車，已是具有動力、 3 傳動和工作三個部分的完整機械。 人類從石器時代進入青銅時代，再進而到鐵器時代，用以吹旺爐火的鼓風(fēng)器的發(fā)展起了重要作用。有足夠強大的鼓風(fēng)器，才能使冶金爐獲得足夠高的爐溫，才能從礦石中煉得金屬。在中國，公元前 1000～前 900 年就已有了冶鑄用的鼓風(fēng)器，并逐漸從人力鼓風(fēng)發(fā)展到畜力和水力鼓風(fēng)。 15～ 16 世紀(jì)以前，機械工程發(fā)展緩慢。但在以千年計的實踐中，在機械發(fā)展方面還是積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗和技術(shù)知識，成為后來機械工程發(fā)展的重要潛力。17 世紀(jì)以后， 資本主義在英、法和西歐諸國出現(xiàn)，商品生產(chǎn)開始成為社會的中心問題。 18 世紀(jì)后期，蒸汽機的應(yīng)用從采礦業(yè)推廣到紡織、面粉、冶金等行業(yè)。制作機械的主要材料逐漸從木材改用更為堅韌，但難以用手工加工的金屬。機械制造工業(yè)開始形成，并在幾十年中成為一個重要產(chǎn)業(yè)。 機械工程通過不斷擴大的實踐，從分散性的、主要依賴匠師們個人才智和手藝的一種技藝，逐漸發(fā)展成為一門有理論指導(dǎo)的、系統(tǒng)的和獨立的工程技術(shù)。機械工程是促成 18～ 19世紀(jì)的工業(yè)革命，以及資本主義機械大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。 動力是發(fā)展生產(chǎn)的重要因素。 17 世紀(jì)后期，隨著各種 機械的改進和發(fā)展，隨著煤和金屬礦石的需要量的逐年增加，人們感到依靠人力和畜力不能將生產(chǎn)提高到一個新的階段。 在英國，紡織、磨粉等產(chǎn)業(yè)越來越多地將工場設(shè)在河邊，利用水輪來驅(qū)動工作機械。但當(dāng)時的煤礦、錫礦、銅礦等礦井中的地下水，仍只能用大量畜力來提升和排除。在這樣的生產(chǎn)需要下， 18 世紀(jì)初出現(xiàn)了紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅(qū)動礦井排水泵。但是這種蒸汽機的燃料消耗率很高，基本上只應(yīng)用于煤礦。 1765 年，瓦特發(fā)明了有分開的冷凝器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。 1781 年瓦特又創(chuàng)制出提供回轉(zhuǎn)動力的蒸汽機，擴大了蒸汽機的應(yīng)用 范圍。蒸汽機的發(fā)明和發(fā)展，使礦業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)、鐵路和航運都得以機械動力化。蒸汽機幾乎是 19 世紀(jì)唯一的動力源，但蒸汽機及其鍋爐、凝汽器、冷卻水系統(tǒng)等體積龐大、笨重，應(yīng)用很不方便。 19 世紀(jì)末，電力供應(yīng)系統(tǒng)和電動機開始發(fā)展和推廣。 20 世紀(jì)初，電動機已在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機，成為驅(qū)動各種工作機械的基本動力。生產(chǎn)的機械化已 4 離不開電氣化，而電氣化則通過機械化才對生產(chǎn)發(fā)揮作用。 發(fā)電站初期應(yīng)用蒸汽機為原動力。 20 世紀(jì)初期，出現(xiàn)了高效率、高轉(zhuǎn)速、大功率的汽輪機，也出現(xiàn)了適應(yīng)各種水利資源的水輪機，促進了電力供應(yīng)系統(tǒng)的蓬勃發(fā) 展。 19 世紀(jì)后期發(fā)明的內(nèi)燃機經(jīng)過逐年改進，成為輕而小、效率高、易于操縱、并可隨時啟動的原動機。它先被用以驅(qū)動沒有電力供應(yīng)的陸上工作機械，以后又用于汽車、移動機械和輪船，到 20 世紀(jì)中期開始用于鐵路機車。蒸汽機在汽輪機和內(nèi)燃機的排擠下，已不再是重要的動力機械。內(nèi)燃機和以后發(fā)明的燃?xì)廨啓C、噴氣發(fā)動機的發(fā)展，是飛機、航天器等成功發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)因素之一。 工業(yè)革命以前，機械大都是木結(jié)構(gòu)的，由木工用手工制成。金屬 (主要是銅、鐵 )僅用以制造儀器、鎖、鐘表、泵和木結(jié)構(gòu)機械上的小型零件。金屬加工主要靠機匠的精工細(xì)作，以達(dá)到 需要的精度。蒸汽機動力裝置的推廣，以及隨之出現(xiàn)的礦山、冶金、輪船、機車等大型機械的發(fā)展，需要成形加工和切削加工的金屬零件越來越多，越來越大，要求的精度也越來越高。應(yīng)用的金屬材料從銅、鐵發(fā)展到以鋼為主。 機械加工包括鍛造、鍛壓、鈑金工、焊接、熱處理等技術(shù)及其裝備，以及切削加工技術(shù)和機床、刀具、量具等，得到迅速發(fā)展，保證了各產(chǎn)業(yè)發(fā)展生產(chǎn)所需的機械裝備的供應(yīng)。 社會經(jīng)濟的發(fā)展，對機械產(chǎn)品的需求猛增。生產(chǎn)批量的增大和精密加工技術(shù)的進展，促進了大量生產(chǎn)方法的形成，如零件互換性生產(chǎn)、專業(yè)分工和協(xié)作、流水加工線和流水裝配 線等。 簡單的互換性零件和專業(yè)分工協(xié)作生產(chǎn)，在古代就已出現(xiàn)。在機械工程中，互換性最早體現(xiàn)在莫茨利于 1797 年利用其創(chuàng)制的螺紋車床所生產(chǎn)的螺栓和螺帽。同時期，美國工程師惠特尼用互換性生產(chǎn)方法生產(chǎn)火槍，顯示了互換性的可行性和優(yōu)越性。這種生產(chǎn)方法在美國逐漸推廣，形成了所謂“美國生產(chǎn)方法”。 20 世紀(jì)初期，福特在汽車制造上又創(chuàng)造了流水裝配線。大量生產(chǎn)技術(shù)加上泰勒在 19 世紀(jì)末創(chuàng)立的科學(xué)管理方法，使汽車和其他大批量生產(chǎn)的機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率很快達(dá)到了過去無法想象的高度。 20 世紀(jì)中、后期，機械加工的主要特點是：不斷提高機 床的加工速度和精度， 5 減少對手工技藝的依賴；提高成形加工、切削加工和裝配的機械化和自動化程度；利用數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)等，發(fā)展柔性加工系統(tǒng)，使中小批量、多品種生產(chǎn)的生產(chǎn)效率提高到近于大量生產(chǎn)的水平；研究和改進難加工的新型金屬和非金屬材料的成形和切削加工技術(shù)。 18 世紀(jì)以前，機械匠師全憑經(jīng)驗、直覺和手藝進行機械制作，與科學(xué)幾乎不發(fā)生聯(lián)系。到 18～ 19 世紀(jì)，在新興的資本主義經(jīng)濟的促進下，掌握科學(xué)知識的人士開始注意生產(chǎn)，而直接進行生產(chǎn)的匠師則開始學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，他們之間的交流和互相啟發(fā)取得很大的成果。在這 個過程中，逐漸形成一整套圍繞機械工程的基礎(chǔ)理論。 動力機械最先與當(dāng)時的先進科學(xué)相結(jié)合。蒸汽機的發(fā)明人薩弗里、瓦特，應(yīng)用了物理學(xué)家帕潘和布萊克的理論；在蒸汽機實踐的基礎(chǔ)上，物理學(xué)家卡諾、蘭金和開爾文建立起一門新的科學(xué) —— 熱力學(xué)。內(nèi)燃機的理論基礎(chǔ)是法國的羅沙在1862 年創(chuàng)立的； 1876 年奧托應(yīng)用羅沙的理論，徹底改進了他原來創(chuàng)造的粗陋笨重、噪聲大、熱效率低的內(nèi)燃機而奠定了內(nèi)燃機的地位。其他如汽輪機、燃?xì)廨啓C、水輪機等都在理論指導(dǎo)下得到發(fā)展，而理論也在實踐中得到改進和提高。 早在公元前，中國已在指南車上應(yīng)用復(fù)雜的齒 輪系統(tǒng)，在 被中香爐 中應(yīng)用了能永保水平位置的十字轉(zhuǎn)架等機件。古希臘已有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動的記載。但是，關(guān)于齒輪傳動瞬時速比與齒形的關(guān)系和齒形曲線的選擇，直到 17世紀(jì)之后方有理論闡述。 手搖把和踏板機構(gòu)是曲柄連桿機構(gòu)的先驅(qū)，在各文明古國都有悠久歷史，但是曲柄連桿機構(gòu)的形式、運動和動力的確切分析和綜合，則是近代機構(gòu)學(xué)的成就。機構(gòu)學(xué)作為一個專門學(xué)科，遲至 19 世紀(jì)初才首次列入高等工程學(xué)院 (巴黎的工藝學(xué)院 )的課程。通過理論研究，人們方能精確地分析各種機構(gòu)，包括復(fù)雜的空間連桿機構(gòu)的運動，并進而能按需要綜合出新的 機構(gòu)。 機械工程的工作對象是動態(tài)的機械，它的工作情況會發(fā)生很大的變化。這種變化有時是隨機而不可預(yù)見；實際應(yīng)用的材料也不完全均勻，可能存有各種缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。 與以靜態(tài)結(jié)構(gòu)為工作對象的土木工程相比，機械工程中各種問題更難以用理論精確解決。因此，早期的機械工程只運用簡單的理論概念，結(jié)合實踐經(jīng)驗進行 6 工作。設(shè)計計算多依靠經(jīng)驗公式；為保證安全，都偏于保守，結(jié)果制成的機械笨重而龐大，成本高，生產(chǎn)率低，能量消耗很大。 從 18 世紀(jì)起，新理論的不斷誕生，以及數(shù)學(xué)方法的發(fā)展，使設(shè)計計算的精確度不斷的提高。進入 20 世紀(jì)，出現(xiàn)各種實驗應(yīng)力分析方法，人們已能用實驗方法測出模型和實物上各部位的應(yīng)力。 20 世紀(jì)后半葉，有限元法和電子計算機的廣泛應(yīng)用，使得對復(fù)雜的機械及其零。構(gòu)件進行力、力矩、應(yīng)力等的分析和計算成可能。對于掌握有充分的實踐或?qū)嶒炠Y料的 機械或其元件，已經(jīng)可以運用統(tǒng)計技術(shù)，按照要求的可靠度，科學(xué)地進行機械設(shè)計。 機械工程的發(fā)展展望 機械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性為目標(biāo)來研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng) 濟的目標(biāo)任務(wù)。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復(fù)雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù) 雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學(xué)與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工 7 程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 19 世紀(jì)時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學(xué) 院校中它一般還與土木工程綜合為一個學(xué)科，被稱為民用工程， 19 世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個獨立學(xué)科。進入 20 世紀(jì)，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢在 20 世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。 由于機械工程的知識總量已擴大到遠(yuǎn)非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適 應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自 20 世紀(jì)中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細(xì)的專業(yè)。 綜合 再綜合的反復(fù)循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認(rèn)識、理解其他學(xué)科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。 綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè) 問題。在人類的全部知識中，包括社會科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 8 附錄 二 of of of in of of a to of of to in of of of of of of of of of in to to is of 9 a a in of of of in of of by of of to of in of of by of of to of in in of in of is a is to be to be to of be In in to of to be as 10 to of of is be of to of it of to of is it to to of is of is of a to by of a of a to in s is of is of ge to to to of of an to a 00 to to 11 15is in in 7th in to of In 8th of to of to of to in to an on of a a 8is an of of In 7th of of by on to a in to of is to n 18 to to 765, 1781 of of to in 9th is 12 19 of At of 0th in of of by of In 0th to of of 9th It is to to of 0th in no of is of of by to of of by of of of of is of to is of of of 13 of as of of in In in mo 797 by of At of in In 0th in 9th of In 0th is of of NC to of is to of of 18 in no 8in of of to to to in In a of on 14 on in a is on 862 876, of he of as In of in In C, in in of to of on of 7th a s of in anci