机械设计制造及其自动化发展历史历程及方向—毕业设计(论文)

机械设计制造及其自动化发展历史历程及方向

【摘要】：机械制造的历史与人类的历史一样，源远流长。机械制造在人类历史的发展中是具有非常重要的作用。本文通过以时间、材料及动力不同的分段方式的探讨梳理了机械设计制造的发展轨迹。在梳理机械发展史的过程中对机械的产生和定义以及机械自动化的产生和定义进行了分析。对现阶段机械自动化的特点进行了归纳并以历史发展的观点对自动化未来发展的方向进行了预测和分析。

【关键字】：古代机械设计；近代机械设计；现代机械设计；机械自动化；

目录

1.1 机械制造设计的发展史按时间来分 (4)

1.1.1 从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计

阶段。 (4)

1.1.2 由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计 .. 5

1.1.3 第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。 (6)

1.2机械制造设计的发展史按材料来分 (7)

1.2.1 石器发展阶段 (8)

1.2.2 青铜器发展阶段 (9)

1.2.3 铁器发展阶段 (10)

1.2.4金属与金属合金，以及陶瓷、玻璃和化学聚合物发展阶

段 (11)

1.3 机械设计的发展史按动力来分 (12)

1.3.1 自然动力阶段 (12)

1.3.2 热力发动机阶段 (14)

1.3.3 电力阶段 (15)

2 机械设计制造自动化的产生和定义 (16)

2.1机械设计制造产生和定义 (16)

2.2 自动化的产生和定义 (18)

3 机械设计制造自动化的特点 (20)

3.1 智能化 (20)

3.2模块化 (20)

3.3绿色化 (21)

3.4网络化 (21)

3.5微型化 (22)

3.6系统化 (22)

4 机械设计制造及其自动化的发展方向 (24)

4.1 未来现代机械自动化技术 (25)

4.2 实际生产应用的机械自动化技术 (26)

4.3 投资少、见效快的机械自动化技术发展 (27)

1. 机械设计制造发展历史阶段

机械制造的历史与人类的历史一样，源远流长。机械制造在人类历史的发展中是具有非常重要的作用。马克思主义认为人类文明程度决定于社会的生产力。作为生产力重要因素的劳动工具，其作用不言而喻。因此为人类提供生产工具的机械制造可以说是人类文明程度的标志。因此不少学者在研究人类历史的过程中，对机械制造也格外关注。造纸，活字印刷，地动仪，这些机械的发明和创造都被给予极高的评价，在中国历史乃至世界史中大书特书。这样的记载在人类历史中并不鲜见。然而对机械设计制造史的研究，并没有完全以机械制造史的本身作为主体，更多的是考证人类历史的各个阶段的机械设计制造发展的水平和状态。这一点在对机械设计制造史阶段的划分上表现比较明显，诚然机械设计制造发展史是人类社会发展史的一个侧面，但这对机械设计制造史本身的研究是不够的。一般来说，机械设计制造史主要有按时间来分和按材料来分的两种方式。

1.1 机械制造设计的发展史按时间来分

机械设计制造史按时间来划分的历史阶段与人类社会发展的历史基本是一致的。具体来说是分为三个阶段，这三个阶段分别是：1.1.1 从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段。

据考古发现，距今约250万年前，人类的祖先就开始用石头作为原料制造工具。这标志着机械的制造已经开始。距今15 000～10 000

年至8 000年，人类制作和使用石器的技术水平有了显著提高，这时的石器已小型化。以石片石器和细石器为代表工具，细石器被大量使用。弓箭广泛运用于猎食，人们可以食用肉类，生活质量得到提高，同时独木舟和木浆也在这一时期被发现。

中国在大约40～50万年前，就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4～5万年前出现磨制技术，许多石器都已比较光滑，刃部也较锋利，并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。中国在28000年前出现弓箭，这是机械方面最早的一项发明；公元前8000～前2800年期间出现了陶轮(制陶用转台)；农具大约出现在公元前6000～前5000年，除石斧石刀外，还有石锄、石铲、石镰、蚌镰、骨镰和骨耜。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。

中国古代金属冶机械铸技术发明时间较早，且技术精湛。商周时期已经开始使用青铜器，已发现的中国最早的青铜器，如甘肃东乡马家窑出土的铜刀，距今已有4800年左右的历史。

在春秋时期已经开始使用铁器，1972年在藁城台西商代遗址出上的铁刃铜钺，是目前发现的我国年代最早的铁器，距今约3400多年。

1.1.2 由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计

十七世纪初期，英国的牛顿提出对流换热的牛顿冷却；纽可门发明大气活塞式蒸汽机，取代了萨弗里的蒸汽机，功率可达六马力；法国的卡米提出齿轮齿合基本定律；瑞士的伯努利建立无粘性流体的能力方程——伯努利方程；欧拉建立粘性流体的运动——欧拉方程；英

国的哈格里夫斯发明竖式。1776年，瓦特制造出第一台有使用价值的蒸汽机，以后又经过一系列重大改进，在工业上得到广泛应用，人类进入了“蒸汽时代”。1774年，英国的威尔金森发明较精密炮筒镗床，这是第一台真正的机床——加工机器的机器，它成功的用于加工汽缸体，使瓦特蒸汽机得以投入运行。自此机械的原动力以煤炭为主，强大的动力带来了一系列需要大推动力机械的诞生：汽车，割麦机，铁船等。随着材料力学，弹性力学，流体力学，机械力学，疲劳力学，疲劳强度理论，验应力分析方法等理论与方法的提出与完善，各种制造机械的机械如龙门跑床，卧式铣床，木工圆锯机等发明，给机械的发展注入了催化剂。

1834，第一台使用电动机诞生，电动机进入了实用化阶段，人类进入“电力时代”。1838年，俄国的雅克比用蓄电池给直流电动机供电以驱动快艇，这是首次使用电力传动装置。1860年，法国的额努瓦制成第一台实用的煤气机。1862年和1865年先后造出中国第一台蒸汽机和第一台木质蒸汽机船。1889年，第一届国际计量大会首次正式定义“米”为：“在零摄氏度，保存在国际计量局的铂铱米尺的两中间刻线间的距离”。世界从此有了更加统一的尺度。

1.1.3 第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。

第三次科技革命兴起的标志：以原子能技术、航天技术、电子计算机的应用为代表，还包括人工合成材料、分子生物学和遗传工程等高新技术。在这一时期，一个名为泰勒的美国菲拉德尔菲机械工厂的