工程文化概论机械工程与文化

其他形式的能量
如空气压缩机
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加工机器
尺寸
用来改变被 加工对象的
形状 性质
状态
如: 加工机床 轧钢机 纺织机 包装机等。
运输机器
用来搬运物品和人。 如汽车、飞机、起重机、运输机。
信息机器
其功能是处理信息。 例如复印机、打印机、绘图机等。 信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息， 而不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。
1、带传动机构
2、齿轮传动机构
咬合方式
3、凸轮机构
4、连杆传动机构
5、链传动机构
按照机械工程学分类
❖ 机械工程 ❖ 机械设计制造及其自动化 ❖ 材料成型及控制工程 ❖ 机械电子工程 ❖ 工业设计 ❖ 过程装备与控制工程 ❖ 车辆工程 ❖ 汽车服务工程
传统机械学科主要包括的内容
❖机械设计 ❖机械制造 ❖机械电子
2. 机械零件制造
机械制造通常是指用机械的方法制造产品或制造机械产品两个 范畴，是指获得产品形状、尺寸、位置的技巧、方法和程序。它通 常包括零件的制造与机器的装配两部分。
零件的制造通常分为冷加工和热加工两大类。
冷加工和热加工的区别在于加工温度。加工时材料的温度在 再结晶温度以上，就是热加工，在再结晶温度以下，就是冷加 工，（比如说钢，再结晶温度为600多度）。
特征：
1、机械结构简单化
2、提高了加工工艺的精度 精度高、误差小，机械磨损及间隙配合等所 引起的动作误差大大减小。
3、工艺过程的柔性化
4、操作自动化 5、调整维修更方便
几种 工业机器人
清洗飞机的机器人
隧道凿岩的机器人
特种机器人：除工业机器人之外的、用于 非制造业并服务于人类的各种机器人总称。承 担着许多由人的直接操作无法完成的工作。
包括民用和军用两类
几种 特种机器人
军用昆虫机器人
爬壁机器人
爬缆索机器人
水下扫雷机器人
3D打印
❖ 3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末 状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方 式来构造物体的技术。
3D打印技术的应用
❖ 3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些 行业需要模型和原型。3D打印机需求量较大的行 业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、 教育业以及制造业。
❖ 海军舰艇：2014年7月1日，美国海军试验了利用3D 打印等先进制造技术快速制造舰艇零件，希望借此提 升执行任务速度并降低成本。
作用，而且对世界技术文明的进步做出重大贡献。
❖机械是一个国家综合国力的标志之一。
汉代文景之治 唐代贞观之治 清代康乾盛世
文景之治
❖ 西汉王朝能够利用斜面、杠杆、滑轮、螺旋等较简单的常 用机械外，能够制造辘轳、齿轮、机括、弩匣等精密机械。 正是如此古中国制造了许多令人称奇的机械设备。
❖ 《墨经》记载：“公输子削木为鹊，三日不下” ❖ 《渚宫旧事》尝为木鸢，乘之以窥宋城。”
为汽车、飞机的 出现提供了可能性。
1886年，本茨发明的汽油发动 机为动力的三轮车被授予专利。
与此同时，戴姆勒也发明出 了他的第一辆四轮汽车。
莱
特
兄
弟
1903
材料变革
石器——金属——陶瓷材料——复合材料——高分子材料
加工手段的变革
❖远古时代，手工制作; ❖18世纪末，早期车床的雏形在英国问世; ❖19世纪中叶, 动力机床的已大体齐备； ❖19世纪末，自动机床、大型机床出现。
❖ 汽车行业:2014年9月15日，第一辆3D打印汽车也终 于面世。这辆汽车只有40个零部件，建造它花费了 44个小时，最低售价1.1万英镑（约合人民币11万 元）
二、机械的概念、组成和分类
何为机械？
机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置。 机械[machine;machinery]∶ 利用力学原理构成的装置 机械是机器与机构的总称
生产模式变革
❖20世纪初叶，机械制造进入了大批量生产 模式的时代。
智能机械的产生和使用
❖20世纪中页产生计算机 ❖现代智能机械的出现
数控 遥控 触摸
机器人的出现
随着计算机和伺服电机的出现，机器人作为 现代机器的代表走上了历史舞台。
工业机器人 特种机器人
工业机器人：工业机器人是自动执行工作的 机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功 能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照 预先编排的程序运行。
根据加工后质量是否变化又分为：
1）恒量法 又称材料成形法、塑性加工法、变形法。
2）减量法 又称材料去除法、切削加工法、余量法。在材
料去除法中，根据工件形态的变化过程和能源作用 的形式，又可分为常规机械加工方法和特种加工方 法两种类型。
3）增量法 又称生长法或材料累加法。
3、机电一体化技术及主要特征
❖建造多个造船厂 江南造船厂 金陵造船厂 武汉造船厂
一、机械的变革
❖动力的变革 ❖材料的变革 ❖加工手段的变革 ❖生产模式的变革
动力变革
❖ 古代机械的动力：人力、畜力和自然力。 动力制约了机械的发展。 首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和
广泛应用。 1765年，瓦特（Watt）发明了蒸汽机。揭开
贞观之治
❖西安出土的唐代银盒，其内孔与外圆的不 同心度很小，子母口配合 ；
❖在运输工具方面，人力和水力并用，南朝 所谓千里船和160桨快艇，都是人力推进的 快速舰艇，唐代的李皋改进了车船。
❖唐代已有筒车，从人力提水发展为水力提水。
康乾盛世
❖清乾隆年间宫廷造办处曾制造大更钟，它 依靠悬锤的重力驱动，并增添了精确的报 更机构。
机电一体化是结合应用机械技术和电子技术于 一体的产品。在以机械、电子技术为主的多学科 相互渗透、相互结合的过程中逐渐形成和发展起 来的一门新兴边缘学科。它是建立在机械技术、 微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制 技术、传感与测试技术、电力电子技术、伺服驱 动技术、系统总体技术等现代高新技术群体基础 上的一种高新技术。
1、机械设计
❖ 所谓设计就是将人们头脑中思考的物体变成实际 物体的过程中做出的全部信息数据的工作。
❖ 设计的本质是革新和创新。需求是设计的动力源 泉。设计就是把各种先进技术成果转化为生产力 的活动。
机械设计的要求：
●有新意、能解决问题； ●会看、绘图纸，懂得各种符号的意义； ●能熟练应用各种设计软件； ●熟悉所设计产品的原理结构
了第一次工业革命的序幕。 蒸汽机驱动的产业机械 — 纺织机、车床等，
如雨后春笋般出现。
蒸汽机无法实现小型化，所以在当皮时带的工厂生里产采机用械集1中
蒸汽驱机动的方式皮。带
天轴
皮带 生产机械 2
皮带 生产机械 3
……
蒸汽机时代的纺织工厂
19世纪，第二次工业革命 电动机和内燃机发明
电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了， 每台机器都安装了独 立的电动机。
机器
工业机器人
自动装卸机器
机器：
是人为实物的组合体， 具有确定的机械运动， 可以用来转换能量,
完成有用功 或处理信息， 以代替或减轻人的劳动。
动力机器
根据用途的不同， 机器可分为
加工机器 运输机器
信息机器
动力机器
其用途是转换机械能。
其他形式的能量
机械能
原动机 如蒸汽机、内燃机、电动机
机械能 换能机
❖ 航天科技：2014年9月底，完成首台成像望远镜，所 有元件基本全部通过3D打印技术制造。
❖ 医学领域：2014年8月，北京大学研究团队成功地为 一名12岁男孩植入了3D打印脊椎，这属全球首例。
❖ 房屋建筑：2014年8月，10幢3D打印建筑在上海 张江高新青浦园区内交付使用，作为当地动迁工 程的办公用房。
工程文化概论
----机械工程与文化
Mechanical engineering and culture
主讲人：孟庆强
工程训练与基础实验中心 Engineering Training and Basic Experimental Center
ห้องสมุดไป่ตู้
❖ 中国是世界上机械发展最早的国家之一。 ❖ 中国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就辉煌。 ❖ 在动力的利用和机械结构的设计上都有自己的特色。 ❖ 不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进
机构
因此，可给出机构的如下定义：
机构：
机器：
人为实物的组合体， 具有确定的机械运动， 可以用来传递和转换运动。
人为实物的组合体， 具有确定的机械运动， 可以用来转换能量、
完成有用功
或处理信息，
以代替或减轻人的劳动。
常用机构
在各种机械中广泛使用的一些机构称为常用机构 如：
带传动机构 齿轮机构 凸轮机构 连杆机构、 链传动机构