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当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 机械工程概论(刘永贤第2版)第1章绪论
第1章绪论□1.1机械的基本概况□1.2机械工程的涵义□1.3机械工程发展第1章绪论□1.4机械工业的地位□1.5我国机械制造业现状□1.621世纪的机械工程1.1机械的基本概况1.机构机构是由两个以上的构件通过活动连接以实现规定运动的组合体,其各组成部分之间具有一定的相对运动用来传递、转换运动与动力,或实现某种特定的运动。2.机器机器是由一个或一个以上的机构组成,具有确定机械运动并完成一定有用工作过程的装置。1.1.1机械的基本名词1.1机械的基本概况图1-1所示为内燃机机构,活塞2在气缸1内做直线往复运动,通过连杆3带动曲轴4做回转运动,输出动力,同时通过齿轮5、6带动凸轮轴7旋转,由凸轮轴7推动顶杆8做上下运动,开启或关闭进、排气门。图1-1内燃机机构a)模型b)简图1—气缸2—活塞3—连杆4—曲轴5、6—齿轮7—凸轮轴8—顶杆1.1机械的基本概况3.机械机械是机构和机器的总称。设计机械的目的是完成预定的机械运动及特定的动作。一般来说,每一种复杂机械都由三大部分组成:一是原动部分,它是机械动力的来源;二是工作部分,它处于传动路线的终点,完成机械的预定动作;三是传动部分,它是把原动机件的运动和功率传递给工作部分的中间环节。现代机械中又增加了第四个部分,即自动控制部分。1.1机械的基本概况机械是由零件、构件和部件组成的。1)零件。零件分为两类:一类是组成机械的不可拆的基本单元,也是机械制造过程中的单个制件,如齿轮、轴等;另一类则是专用零件,它仅适用于一定类型的机械中,并能表示此种机械的特点.2)构件。构件是在机构中组成机构彼此间具有一定相对运动关系的基本单元。3)部件。部件是机械的一部分,为可以完成同一功能而在结构上连接在一起、能协同工作的零件的组合体。1.1机械的基本概况如图1-2所示,活塞连杆部件由17种零件组成,它的功能就是把活塞的往复运动通过连杆转换为曲轴的旋转运动。图1-2活塞与连杆结构1—顶部2—环槽部3—裙部4—环岸5—环槽6—销座7—加强筋8—卡环槽9—泄油孔与泄油槽10—活塞销套11—连杆小头12—连杆身13—连杆大头14—连杆轴承15—连杆螺母16—连杆轴承盖17—连杆螺栓1.1机械的基本概况两个共同特征:1)它们是一种人为的实物构件的组合。2)它们各部分之间具有确定的相对运动。机器除了具备上述两个特征外,还必须具备第三个特征:能代替人类完成有用的机械功或转换机械能。所以,机器是能转换机械能或完成有用机械功的机构。1.1.2机械的特征及种类1.1机械的基本概况机械的种类繁多,机械制造产品遍及人们的生活、生产、社会活动的方方面面。当今,机械几乎已进入到人类活动的一切领域,从简单小巧的剃须刀到复杂庞大的航天飞机,门类繁多、结构不同、用途各异。机械按功能,可分为动力机械、油料搬运机械、粉碎机械等;按服务的产业,可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等;按工作原理,可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。1.1机械的基本概况考虑到分类的科学性和普适性,以及科学原理应用于多个行业的共性,这里以“大工程”为背景,参照《中国大百科全书·机械工程卷》,采用混合分类法将机械进行分类。具体分类见表1-1。表1-1机械的种类动力机械原动机热力发动机(柴油机、汽油机、煤气机)、燃汽轮机、风力机、水力机等二次动力机电动机、电动液压机等工艺类机械机床车床、铣床、刨床、磨床、钻床、镗铣床、拉床、锯床,以及特种加工机床:电火花、超声波、激光束、离子束、电子束、爆炸成形、化学加工(光刻、照相制版)、挤压成形等压力加工机械锻锤、压力机、冲压设备、轧机等铸造焊接机械造型机、焊接机、切割机热处理设备各种热处理装置及热处理成套设备起重机械起重机、吊车等交通运输机械汽车、无轨电车、摩托车、自行车、机车、船舶、输送机、仓储设备、装卸机等化工机械化工反应设备(压力容器等)、物料输送设备(泵、压缩机、通风机、鼓风机)、分离设备(各种塔设备)等1.1机械的基本概况产业机械农业机械耕作机械、水井钻机、种植机械、收获机械、植保机械、施肥机械、农田排灌机械、饲料加工机械、农产品加工机械等林业机械营林机械(挖坑机、作床机、插条机、越苗机、植树机)、伐区作业联合机、林业起重输送机械等矿山机械采掘机械(采掘机械、掘进机械)、采煤机械、石油钻采机械、选矿机械(破碎机械、粉磨机械、筛分机械、分选机械、脱水机械等)冶金机械炼铁机械、炼钢机械、轧钢机械纺织机械纺织机械、织选机械、印染机械等工程机械推土机、挖土机等建筑机械混凝土机等食品机械粮食机械、调味品加工机械、蛋品加工机械、果蔬加工及保鲜机械、制糖机械、制盐机械、罐头机械、酿酒机械、饮料机械、乳制品加工机械、食品和冷冻食品加工机械、包装机械、肉类加工机械等轻工机械烟草机械、印刷机械、饮食炊事机械、制革机械、文体用品机械、橡胶机械、塑料机械等其他机械信息机械(计算机、打印机、复印机、传真机、绘图机)、仿生机械、机器人等1.1机械的基本概况1.制造与制造业所谓制造,即为人类按照市场需求,运用主观掌握的知识和技能,借助于手工或可以利用的客观物质工具,采用有效的工艺方法和必要的能源,将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。制造业是指将制造资源,包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等,通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。1.1.3制造业与机械工业1.1机械的基本概况根据《国民经济行业分类》(GB/T4754—2002)的规定,我国制造业分为农副食品加工业、食品制造业、饮料制造业等30个种类,见表1-2。代码类别名称代码类别名称13农副食品加工业18纺织服装、鞋、帽制造业14食品制造业19皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业15饮料制造业20木材加工及木竹藤棕草制品业16烟草制品业21家具制造业17纺织业22造纸及纸制品业表1-2我国制造业分类代码类别名称代码类别名称23印刷业和记录媒介的复制33有色金属冶炼及压延加工业24文教体育用品制造业34金属制品业25石油加工、炼焦及核燃料加工业35通用设备制造业26化学原料及化学制品制造业36专用设备制造业27医药制造业37交通运输设备制造业28化学纤维制造业39电气机械及器材制造业29橡胶制品业40通信设备、计算机及其他电子设备制造业30塑料制品业41仪器仪表及文化办公用机械制造业31非金属矿物制品业42工艺品及其他制造业32黑色金属冶炼及压延加工业43废弃资源和废旧材料回收加工业1.1机械的基本概况2.机械工业机械工业是指制造业中从事机械设备或机械装置生产的行业,属于制造业,是制造业的重要组成部分,它与制造业是分不开的,在很多方面往往将机械工业与制造业联系在一起,甚至会把制造业的作用与机械工业的作用看成是一回事。机械工业在国民经济中居主导地位,是工业体系的核心部门。它包括各种机械、工具、机床、仪器及仪表等行业,其作用是为国民经济、国防建设以及科学技术的进步和发展提供先进的手段和装备。人们通常把机械工业称为国民经济的装备部门。1.2机械工程的涵义机械工程以有关的自然科学和技术科学为其理论基础,结合生产实践中积累的实际经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、应用和维修各种机械中的全部理论和技术。它是以机构和机器为基本对象的科学,各类和各种不同机械均属机械工程技术的范畴。从动态观点看,机械工程又是一个技术过程。它包含了人类的主要技术活动:①发明与革新;②设计与测试;③制造(加工与制作);④使用与维修。因此,各种机械的发明、设计、加工与制造以及使用与维修均属机械工程技术的范畴。1.2机械工程的涵义机械从构思到实现要经历设计和制造两个性质不同的阶段。按照经历的阶段不同,机械工程科学包含机械学和机械制造两大学科。机械学是对机械及其系统进行功能综合并定量描述与控制其性能的基础技术学科。机械学是把各种信息,经过人的思维和设计,加工成机械制造系统能接受的信息,输入机械制造系统。1.2机械工程的涵义机械制造是研究制造系统、制造过程和制造方法的学科。制造过程就是按照给定的信息,利用向制造系统提供的能量,使材料改变成符合预想的机械产品及其系统的过程。图1-3机械工程包括的内容1.2机械工程的涵义机械工程的工作内容基本相同,按其工作性质可分为以下六个方面:1)建立和发展可以直接应用于机械工程的工程理论基础。2)研究、设计和发展新的机械产品,不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品,以适应当前和将来的需要。3)机械产品的生产。4)机械制造企业的经营和管理。1.2机械工程的涵义5)机械产品的应用。6)研究机械产品在制造过程中,尤其是在使用中所产生的环境污染和自然资源过度耗费方面的问题及其处理措施.一般认为,机械工程涵盖的内容有:①机械设计工程学,主要解决做什么样的机械的问题,包括机械设计理论、方法;②机械制造工程学,主要解决机械怎么做出来的问题,包括制造工艺、方法、自动化、管理等;③机械基础学,主要解决机械的性能是怎么样的问题,包括机构、强度、振动、寿命、摩擦等基础理论。1.3机械工程发展在人类历史的发展中,发生了几次决定人类命运的大转折,被史学誉为大革命。第一次发生在大约200万年前,由于自然条件的突然变化,生活在树上的类人猿被迫到陆地上觅食,为了和各种野兽抗争,它们学会了用木棍和石块这些天然工具保卫自己,并用之猎取食物。使用天然工具,锻炼了它们的大脑和手指。1.3.1社会发展与机械工程1.3机械工程发展第二次发生在大约50万年前,古猿人学会了制造和使用简单的木制和石制工具,从事劳动,继而发现了火,并学会了钻木取火。烧熟的食物不仅好吃,且利于吸收,为提高他们的体力和智力创造了条件,进而使古猿人的生活质量有了改善和提高。使用工具,携带食物、甚至“抱儿带女”都需要他们的前肢从支撑行走中解脱出来,于是他们从地上站立起来,开启了从古猿到古人类的新纪元。1.3机械工程发展第三次发生在大约15000年前,古人类学会了制作和使用简单的机械,开始了农耕与畜牧。此后,大约5000年前,古人类进入新石器时代。4000年前发现金属,并学会了冶炼技术,金属器械逐步取代了石制、骨制的器械。继而约2000年前发现了铁金属,进入铁器时代,各种复杂的工具和简单机械相继发明出来。1.3机械工程发展第四次发生在1750年到1850年之间。1760年,瓦特经过十余年的努力和不断改进,在爱丁堡制造出第一台有实用价值的蒸汽机。1804年,英国人特莱维茨克发明并制造出第一台蒸汽机车。1830年,在法国修筑了从圣亚田到里昂的铁路。蒸汽机车与铁路的普及,促进了西方工业生产的发展,促进了西方的机械文明,奠定了现代工业的基础。1.3机械工程发展第五次是计算机技术导致了一场现代工业革命。进入20世纪,计算机的发明与广泛应用,改变了人类传统的生活方式和工作方式。以集成电路为中心的微电子技术的广泛应用,给社会生活和工业结构带来了巨大的影响。机械工程与微处理机结合诞生了“机电一体化”的复合技术,使机械设备的结构、功能和制造技术等提高到了一个新的水平。机械工程学、微电子学和信息科学三者的有机结合,构成了一种优化技术,应用这种技术制造出来的机械产品结构简单、轻巧、省力和高效率,并部分代替了人脑的功能,即实现了人工智能。机电一体化产品必将成为今后机械产品发展的主流。1.3机械工程发展进入21世纪,计算机技术、信息技术、网络技术以及由其带动的相关科学的发展,推动了科学迅速前进,机械工程学也发生了极大变化,制造业发展的重要特性是向全球化、网络化、虚拟化方向发展。1.3机械工程发展关于机械工程发展史,在许多研究机械工程史的著作中将其分为三个阶段:古代机械史、近代机械工程史和现代机械工程史。1.3.2.1古代机械史(ancienthistoryofmachinery,~1750年)机械始于工具。公元前3000年以前(史前期),人类已广泛使用石制和骨制的工具。公元前600年~公元400年的古希腊和古罗马称为古典文化时期,这一时期木工工具有了很大改进,除木工常用的成套工具如斧、弓形锯、弓形钻、铲和凿外,还发展了球形钻、能拔铁钉的羊角锤、伐木用的双人锯等。1.
本文标题:机械工程概论(刘永贤第2版)第1章绪论
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