從古到今機械發展簡史 世界機械發展史( 二 )


簡單的互換零件和專業分工在古代就已經產生了 。在機械工程中,互換性首先體現在1797年莫茨利螺紋車床生產的螺栓和螺母上 。與此同時,美國工程師惠特尼采用可互換的生產方式生產火槍,顯示了互換性的可行性和優越性 。這種生產方法在美國逐漸普及,形成了所謂的“美式生產法” 。

20世紀后
20世紀初,福特創造了汽車制造中的裝配線 。19世紀末泰勒創立的大規模生產技術和科學管理方法,使汽車等大規模生產的機械產品的生產效率達到了過去難以想象的高度 。
20世紀中后期,機械加工的主要特點是:不斷提高機床的加工速度和精度,減少對手工技能的依賴;提高成形加工、切削加工和裝配的機械化和自動化;利用數控機床、加工中心、集團資源網絡技術等開發柔性加工系統 。,從而將中小批量、多品種生產的生產效率提高到接近量產的水平;研究和改進難加工的金屬非金屬新材料的成形和切削技術 。
18世紀以前,機械師利用經驗、直覺和手藝制造機械,與科學的聯系很少 。18至19世紀,隨著新興資本主義經濟的推動,掌握科學知識的人開始關注生產,而直接進行生產的工匠開始學習科學文化知識,他們之間的交流和相互啟發取得了巨大的成果 。在這個過程中,一整套圍繞機械工程的基礎理論逐漸形成 。
當時,機械首次與先進的科學相結合 。蒸汽機的發明者薩維里和瓦特應用了物理學家帕潘和布萊克的理論 。在蒸汽機實踐的基礎上,物理學家卡諾、蘭金和開爾文建立了一門新的科學——熱力學 。內燃機的理論基礎是由法國的羅莎于1862年創立的 。1876年,奧托應用羅莎的理論,徹底改進了他最初創造的簡陋、笨重、噪音大、熱效率低的內燃機,確立了內燃機的地位 。其他汽輪機、燃氣輪機、水輪機等 。都是在理論的指導下發展起來的,理論在實踐中也得到了完善和提高 。
早在公元前,中國就應用了復雜的齒輪系統來引導汽車,并使用了十字炮塔等可以在香爐中永遠保持水平位置的零件 。古希臘有圓柱齒輪、錐齒輪和蝸桿傳動的記載 。然而,齒輪傳動的瞬時速比與齒廓的關系以及齒廓曲線的選擇直到17世紀才在理論上得到闡述 。
手柄和踏板機構是曲柄連桿機構的先驅,在所有古代文明中都有悠久的歷史 。然而,對曲柄連桿機構的形式、運動和動力的精確分析和綜合是現代機構的成就 。機械學作為一門專門學科,最早是在19世紀初才被列入高等工科院校的課程 。通過理論研究,人們可以精確地分析各種機構的運動,包括復雜的空連桿機構,然后根據需要合成新的機構 。
機械的工作對象是動態機械,其工作條件會發生很大變化 。這種變化有時是隨機和不可預測的;實際應用的材料不完全均勻,可能存在各種缺陷;加工精度有一定偏差等等 。
與以靜態結構為工作對象的土木工程相比,機械工程中的各種問題更難用理論精確解決 。因此,早期的機械工程只是用簡單的理論概念并結合實踐經驗來工作 。設計依賴經驗公式;為了確保安全,他們傾向于保守 。因此,制造的機械體積龐大,成本高,生產率低,能耗高 。
自18世紀以來,隨著新理論的誕生和數學方法的發展,設計和計算的精度不斷提高 。20世紀出現了各種實驗應力分析方法,人們已經能夠通過實驗方法測量模型和物體各部分的應力 。
20世紀下半葉,有限元方法和計算機的廣泛應用,使得分析和計算復雜機械及其零部件的力、力矩和應力成為可能 。對于具有足夠實際或實驗數據的機械或其部件,可以使用統計技術根據所需的可靠性科學地設計機械 。
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