西方机械发展简史

随着科学技术的发展，人类社会经历了原始社会、奴隶社会、封建社会，正处于资本主义社会和社会主义社会并存的阶段，并朝着更加文明、更加先进的道路前进；回顾历史，人类机械的发展经历了简单机械、第一次工业革命、第二次工业革命、两次世界大战等阶段，目前正处于以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的高技术革命浪潮之中。

对机械发展史的研究，可以帮助人类理解机械给社会和人类带来了怎样的影响、技术进步和发展的含义以及机械文明的内涵。

最原始的简单机械，可以追溯到埃及金字塔的建造时期，工人利用“滚子木”，滑轮，杠杆，斜面等简单机械将一块块巨石搬运到高处，建造出了令世界瞩目的建筑奇观。

指南车，又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种机械装置。

它利用差速齿轮原理，它与指南针利用地磁效应不同，它是利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。

不论车子转向何方，木人的手始终指向南方，“车虽回运而手常指南”。

风车 2000多年前，中国、巴比伦、波斯等国就已利用古老的风车提水灌溉、碾磨谷物。

12世纪以后，风车在欧洲迅速发展，通过风车（风力发动机）利用风能提水、供暖、制冷、航运、发电等。

风车是一种利用风力驱动的带有可调节的叶片或梯级横木的轮子所产生的能量来运转的机械装置。

简单的风车由带有风蓬的风轮、支架及传动装置等构成；风轮的转速和功率，可以根据风力的大小，适当改变风蓬的数目或受风面积来调整；在风向改变时，必须搬动前支架使风轮面向风；完备的风车带有自动调速和迎风装置等。

具备发电用途的风车又称为风力发电机。

流水可以使轮转动，在轮的周围安装上叶片，使流水冲击这些叶片，就可以使轮子转动起来；古人主要用水车进行灌溉、磨面。

水车辘轳利用轮轴原理制成的井上汲水的起重装置。

它是从杠杆原理演变而来的汲水装置。

井上竖立井架，上装可用手柄摇转的轴，轴上绕绳索 ，绳索一端系水桶。

摇转手柄，使水桶一起一落，提取井水 。

早在公元前一千一百多年前中国已经发明了辘轳。

到春秋时期，辘轳就已经流行。

简单机械（三）沙漏也叫做沙钟，应用颗粒均匀的砂粒从容器中漏出的量来计量时刻的计时工具。

西方发现最早的沙漏大约在公元1100年，比我国的沙漏出现要晚。

简单机械（三）沙漏第一次工业革命（一）工业革命，是一场以机器取代人力，以大规模工厂化取代个体手工生产的科技革命，同时又是资本主义由手工作坊向机器大工业过渡的阶段。

工业革命结束了人类依靠人力和畜力进行生产、生活的历史，其影响涉及人类社会的各个方面，把人类推向了崭新的蒸汽时代！其间产生了许多令人瞩目的科技成果，如：瓦特的蒸汽机，史蒂芬逊的蒸汽机车，莫兹莱的螺纹切削机床。

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。

它曾经是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。

瓦特被称为现代蒸汽机之父，从1765到1790的25年里，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机。

第一次工业革命（一）史蒂芬逊在前人创造的机车模型的基础上，将瓦特发明的蒸汽机用于交通运输。

经过多次试验，在1814年制造出了一台能够实用的蒸汽机车。

这台机车能牵引30吨，解决了火车经常脱轨的问题。

l825年世界上第一台客货运蒸汽机车“旅行号”终于诞生了，“旅行号”的试车成功开辟了陆上运输的新纪元。

1829年，史蒂芬逊又研制成功了“火箭号”新机车，最高时速46公里。

从此，火车就正式被使用于交通运输事业。

莫兹利被称为现代机床之父，他于1797年制成第一台螺纹切削车床，它带有丝杆和光杆，采用滑动刀架——莫氏刀架和导轨，可车削不同螺距的螺纹。

此后，莫兹利又不断地对车床加以改进。

他在1800年制造的车床，用坚实的铸铁床身代替了三角铁棒机架，用惰轮配合交换齿轮对，代替了更换不同螺距的丝杠来车削不同螺距的螺纹。

这是现代车床的原型，对英国工业革命具有重要意义。

第二次工业革命1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。

这就是第二次工业革命。

当时，科学技术的突出发展主要表现在三个方面，即电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的创制、新通讯手段的发明。

第二次工业革命的主要成果如右图所示。

第二次工业革命发电机与电动机（一）第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特征，在电力的使用中，发电机和电动机是相互关联的两个重要组成部分。

发电机是将机械能转化为电能；电动机则相反，是将电能转化为机械能。

发电机原理的基础是1819年丹麦人奥斯特发现的电流的磁效应现象。

1866年德国人西门子制成了自激式的直流发电机。

到70年代，发电机终于可以投入实际运行。

1882年，法国学者德普勒发现了远距离送电的方法；同年，美国发明家爱迪生在纽约建立了美国第一个火力发电站，把输电线联接成网络。

发电机与电动机（一）1885年意大利科学家法拉第提出的旋转磁场原理，对交流电机的发展有重要的意义。

80年代末90年代初，三相异步电动机诞生，这种型式的电动机至今仍在使用。

1891年以后，较为经济、可靠的三相制交流电得以推广，电力工业的发展进入新阶段。

发电机电动机电动机的原理是基于电流的磁效应。

奥斯特发现：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应.发电机与电动机（二）发电机与电动机（二）发电机的原理是基于英国科学家法拉第的电磁感应现象。

电磁感应是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。

此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。

1876年，德国人奥托制造出第一台以煤气为燃料的四冲程内燃机，成为颇受欢迎的小型动力机。

1883年，德国工程师戴姆勒发明出以汽油为燃料的内燃机，具有马力大、重量轻、体积小、效率高等特点，可作为交通工具的发动机。

1885年，德国机械工程师卡尔·本茨制成第一辆汽车，本茨因此被称为“汽车之父”。

这种起动方便的汽车有三个轮子，每分钟的转速约二百五十次，时速约十五千米，带有一个用水冷却的单缸发动机，功率为3/4马力，用电点燃。

德国工程师狄塞尔于1897年发明了一种结构更加简单，燃料更加便宜的内燃机──柴油机，这种柴油机非常适用于重型运输工具。

内燃机的发明和使用还推动了石油开采业的发展，加速了石油化工工业的产生。

随着内燃机的广泛应用，对燃料油的需求猛增，人们开始大量地开采和提炼石油，石油的产量迅速增长。

第二次工业革命前，有线电报就已经问世了。

美国人莫尔斯1837年制成了一台电磁式的电报机。

第二次工业革命期间，通讯工具的应用有了长足的进步。

在1876年美国费城世界博览会上，贝尔展示了当时被称为“远听器”的电话，引起了轰动。

1899年，意大利科学家马可尼利用赫兹电磁理论，制成了无线电报通讯设备，并在英法之间发报成功。

世界大战机械成果（一）1903年美国莱特兄弟制造出第一架依靠自重进行载人飞行的飞机——“飞行者”1号。

两次世界大战成为一系列新技术发展的催化剂。

战争期间，发明不久的飞机受到一些国家的重视，很快进入实用阶段。

军用飞机在战场上成为一支新军。

飞机的数量、种类也不断增加，飞机的性能也得到了提升。

在两次世界大战中，用于空战的歼击机、用于突击地面目标的轰炸机和用于支援部队作战的强击机，以及用于侦察的飞机都出现了。

坦克坦克是一种能用履带行走的装甲战斗车辆，它集火力、保护性和机动性于一身，主要用于和敌人的坦克和战斗车辆作战。

坦克诞生于第一次世界大战之中，在战场上，尤其是在第二次世界大战中出尽了风头。

二战以后的多次战争中，坦克同样也是陆战的主角，被称为“陆战之王”。

1915年英国人研制出了世界第一辆“小游民”坦克。

利用电磁波探测目标的电子设备。

发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

雷达在第二次世界大战的推动作用下，发展迅速。

雷达世界大战机械成果（二）导弹自第二次世界大战问世以来，受到各国普遍重视，得到很快发展。

导弹的使用，使战争的突然性和破坏性增大，规模和范围扩大，进程加快，从而改变了过去常规战争的时空观念，给现代战争的战略战术带来巨大而深远的影响。

导弹技术是现代科学技术的高度集成，它的发展既依赖于科学与工业技术的进步，同时又推动科学技术的发展，因而导弹技术水平成为衡量一个国家军事实力的重要标志之一。

导弹是“导向性飞弹”的简称，是一种依靠制导系统来控制飞行轨迹的可以指定攻击目标，甚至追踪目标动向的无人驾驶武器，其任务是把战斗部装药在打击目标附近引爆并毁伤目标，或在没有战斗部的情况下依靠自身动能直接撞击目标，以达到毁伤效果。

简言之，导弹是依靠自身动力装置推进，由制导系统导引、控制其飞行路线，并导向目标的武器。

导弹世界大战机械成果（三）计算机著名计算机科学家费里德里克·布鲁克说：人类文明迄今，除计算机技术外，没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。

现代科技革命（一）1946年2月14日，由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”在美国宾夕法尼亚大学问世了。

人造卫星中国于1970年4月成功发射了第一颗人造卫星“东方红”1号。

由远载火箭“长征”1号运载升空。

苏联在1957年发射了人类首颗人造地球卫星Sputnik-1，揭开了人类向太空进军的序幕，大大激发了世界各国研制和发射卫星的热情。

2011年11月，天宫一号与神舟八号飞船成功对接，2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现自动交会对接。

现代科技革命（二）信息技术信息技术是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。

它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。

它也常被称为信息和通信技术。

主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。

现代科技革命（三）手机最早是美国科技巨头摩托罗拉公司发明的。

移动电话，通常称为手机，早期又有大哥大的俗称，是可以在较广范围内使用的便携式电话终端。

目前已发展至4G时代。

手机电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆；组成部分包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。

电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，电动汽车对环境影响较小，因而具有良好的市场前景。

现代科技革命（四）微机电系统是指尺寸在几厘米以下乃至更小的小型装置，是一个独立的智能系统，主要由传感顺、作动器（执行器）和微能源三大部分组成。