机械动力学的发展简史及其对机械设计的影响
摘要：机械动力学是研究机械在运转过程中的受力、机械中各构件的质量与机械运动之间的相互关系，是现代机械设计的理论基础，同时也研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。本文主要简单介绍了机械动力学的发展史，并在其基础上探讨了机械动力学的研究内容及其对机械设计的影响，以更好地指导我们以后的机械设计工作。
关键词：机械动力学，机械设计
ABSTRACT:Mechanical dynamics is the study of machinery in the running process of stress,
mechanical components in quality and the relationship between mechanical movement,it is the modern mechanical design theory foundation, at the same time also study the mechanical operation process of energy balance and distribution relationship. This paper briefly introduces the history of mechanical dynamics, and on the basis of the mechanical dynamics discussed the research contents and the influence of mechanical design, in order to better guide our future mechanical design work.
Kewwords: Mechanical dynamics Mechanical design
1.机械动力学的发展简史
人类成为“现代人”的标志是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。几千年前，人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用来提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航行于江河的船及其桨、橹、舵等。所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜力、水力和风力。所用材料从天然的石、木、土、皮革，发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶车，已是具有动力、传动和工作三个部分的完整机械。
人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前1000～前900年就已有了冶铸用的鼓风器，并渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统，在被中香炉中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到17世纪之后方有理论阐述。手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、运动和动力的确切分析和综合，则是近代机构学的成就。
动力是发展生产的重要因素。17世纪后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工作机械。但当时已有一定规模的煤矿、锡矿、铜矿矿井中的地下水，仍只能用大量畜力来提升和排除。在这样的生产需要下，18世纪初出现了纽科门，T.的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。
1765年瓦特发明了有分开的凝汽器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。1781年瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力源。但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用很不方便。19世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。
发电站初期应用蒸汽机为原动机。20世纪初期，出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机，也出现了适应各种水力资源的大、小功率的水轮机，促进了电力供应系统的蓬勃发展。19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵、并可随时启动的原动机。它先被fuqu用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械（如拖拉机、挖掘机械等）和轮船，到20世纪中期开始用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。内燃机和以后发明的燃气涡轮发动机、喷气发动机的发展，还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。
19 世纪英国数学家汉密尔顿用变分原理推导出汉密尔顿正则方程，此方程是以广义坐标和广义动量为变量，用汉密尔顿函数来表示的一阶方程组，其形式是对称的。用正则方程描述运动所形成的体系，称为汉密尔顿体系或汉密尔顿动力学，它是经典统计力学的基础，又是量子力学借鉴的范例。汉密尔顿体系适用于摄动理论，例如天体力学的摄动问题，并对理解复杂力学系统运动的一般性质起重要作用。拉格朗日动力学和汉密尔顿动力
学所依据的力学原理与牛顿的力学原理，在经典力学的范畴内是等价的，但它们研究的途径或方法则不相同。直接运用牛顿方程的力学体系有时称为矢量力学；拉格朗日和汉密尔顿的动力学则称为分析力学。动力学的基本内容动力学的基本内容包括质点动力学、质点系动力学、刚体动力学、达朗贝尔原理等。以动力学为基础而发展出来的应用学科有天体力学、振动理论、运动稳定性理论，陀螺力学、外弹道学、变质量力学，以及正在发展中的多刚体系统动力学等。质点动力学有两类基本问题：一是已知质点的运动，求作用于质点上的力；二是已知作用于质点上的力，求质点的运动。求解第一类问题时只要对质点的运动方程取二阶导数，得到质点的加速度，代入牛顿第二定律，即可求得力；求解第二类问题时需要求解质点运动微分方程或求积分。
研究机械动力学的发展历史有助于我们更好的认识机械动力学的发展背景及其对机械设计的影响，以便在未来的机械设计中利用机械动力学的知识来指导我们的设计工作。
2.机械动力学对机械设计的影响
2.1机械动力学对机械设计的动态特性影响
机械动力学是一门基于Newton 力学，研究机械系统宏观动态行为的学科。该学科的研究对象包括几乎所有具有机械功能的系统，其研究范围涵盖了这类系统的建模与仿真、动力学分析与设计、动力学控制、运行状态监测和故障诊断等。该学科的主要任务是采用尽可能低的代价使产品在设计、研制、运行各阶段具有最佳的动力学品质。
动力学设计的任务是在机械产品的设计阶段，根据给定的动力学环境，按照功能、强度等方面的要求设计产品，使其有良好的动态特性，达到控制振动水平的目的。在研究内容上，动力学设计可分为系统固有特性设计和动响应设计。
固有特性设计主要针对于线性时不变系统。从数学角度看，这是一逆特征值问题，只有在Jacobi矩阵等特殊情况下可直接求解。对于实际工程问题，通常将逆特征值问题表述为优化问题，求取某种范数下的最优解。如果采用基于目标函数梯度的优化方法，还需解决特征值和特征向量灵敏度的计算问题。近年来，对特征值和特征向量灵敏度的计算方法日趋成熟，采用约束变尺度法和信赖域法求解复杂结构固有特性设计引出的优化问题取得一系列成功，解决了有多阶固有频率和振型要求的复杂结构设计问题，并应用于飞机颤振模型、体育馆风洞模型等复杂结构的设计。动力学是理论力学的一个分支学科,它主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。动力学的研究对象是运动速度远小于光速的宏观物体。动力学是物理学和天文学的基础，也是许多工程学科的基础。许多数学上的进展也常与解决动力学问题有关，所以数学家对动力学有着浓厚的兴趣。
动响应设计概念适用于各类机械系统，其设计目标是谋求给定激励下系统的最优动响应。对于线性时不变系统，已可导出了任意确定性激励和平稳随即激励下系统响应关于设计变量的灵敏度，可采用优化方法解决动响应设计问题。对于弹性连杆机构，引入KED
分析中的瞬时结构假设，也可采用灵敏度分析方法对其进行动态设计。
对于快时变线性系统和非线性系统，其动力学设计应理解为系统动响应设计，这方面的研究还非常初步。以非线性系统的动力学设计为例，现有研究多基于正问题近似解对参数的依赖关系，通过奇异性理论来定性找出所需的系统参数。由于非线性系统可同时存在多种稳态运动，每种运动都有自身的吸引域，严格意义下的动响应设计变量需要包括系统初始条件，这导致了非常复杂的全局优化问题。此外，设计中还要保证所需稳态响应的稳定性裕度。
2.2机械动力学对机械设计运动规律的影响
动力学的研究以牛顿运动定律为基础，牛顿运动定律的建立则以实验为依据。动力学是牛顿力学或经典力学的一部分，但自20 世纪以来，动力学又常被人们理解为侧重于工程技术应用方面的一个力学分支。动力学的发展简史力学的发展，从阐述最简单的物体平衡规律，到建立运动的一般规律，经历了大约二十个世纪。前人积累的大量力学知识，对后来动力学的研究工作有着重要的作用，尤其是天文学家哥白尼和开普勒的宇宙观。17 世纪初期，意大利物理学家和天文学家伽利略用实验揭示了物质的惯性原理，用物体在光滑斜面上的加速下滑实验，揭示了等加速运动规律，并认识到地面附近的重力加速度值不因物体的质量而异，它近似一个常量，进而研究了抛射运动和质点运动的普遍规律。
伽利略的研究开创了为后人所普遍使用的，从实验出发又用实验验证理论结果的治学方法。17世纪，英国大科学家牛顿和德国数学家莱布尼兹建立了的微积分学，使动力学研究进入了一个崭新的时代。牛顿在1687 年出版的巨著《自然哲学的数学原理》中，明确地提出了惯性定律、质点运动定律、作用和反作用定律、力的独立作用定律。他在寻找落体运动和天体运动的原因时，发现了万有引力定律，并根据它导出了开普勒定律，验证了月球绕地球转动的向心加速度同重力加速度的关系，说明了地球上的潮汐现象，建立了十分严格而完善的力学定律体系。动力学以牛顿第二定律为核心，这个定律指出了力、加速度、质量三者间的关系。牛顿首先引入了质量的概念，而把它和物体的重力区分开来，说明物体的重力只是地球对物体的引力。作用和反作用定律建立以后，人们开展了质点动力学的研究。牛顿的力学工作和微积分工作是不可分的。从此，动力学就成为一门建立在实验、观察和数学分析之上的严密科学，从而奠定现代力学的基础。17世纪荷兰科学家惠更斯通过对摆的观察，得到了地球重力加速度，建立了摆的运动方程。惠更斯又在研究锥摆时确立了离心力的概念；此外，他还提出了转动惯量的概念。牛顿定律发表100 年后，法国数学家拉格朗日建立了能应用于完整系统的拉格朗日方程。这组方程式不同于牛顿第二定律的力和加速度的形式，而是用广义坐标为自变量通过拉格朗日函数来表示的。拉格朗日体系对某些类型问题(例如小振荡理论和刚体动力学)的研究比牛顿定律更为方便。刚体的概念是由欧拉引入的。18世纪瑞士学者欧拉把牛顿第二定律推广到刚体，他应用三个欧拉角来表示刚体绕定点的角位移，又定义转动惯量，并导得了刚体定点转动的运动微分方程。这样就完整地建立了描述具有六个自由度的刚体普遍运动方程。对于刚体来说，内力所做的功之和为零。因此，刚体动力学就成为研究一般固体运动的近似理论。
动力学普遍定理是质点系动力学的基本定理，它包括动量定理、动量矩定理、动能定理以及由这三个基本定理推导出来的其他一些定理。动量、动量矩和动能是描述质点、质点系和刚体运动的基本物理量。作用于力学模型上的力或力矩，与这些物理量之间的关系构成了动力学普遍定理。
2.3机械动力学对机械设计的意义
机械动力学的发展对现代的机械设计有着重要的并且是深远的意义，对我国机械行业的发展起着关键性的作用，近代机械发展的一个显著特点是，自动调节和控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。机械动力学的研究对象已扩展到包括不同特性的动力机和控制调节装置在内的整个机械系统，控制理论已渗入到机械动力学的研究领域。在高速、精密机械设计中，为了保证机械的精确度和稳定性，构件的弹性效应已成为设计中不容忽视的因素。一门把机构学、机械振动和弹性理论结合起来的新的学科--运动弹性体动力学正在形成，并在高速连杆机构和凸轮机构的研究中取得了一些成果。在某些机械的设计中，已提出变质量的机械动力学问题。各种模拟理论和方法以及运动和动力参数的测试方法，日益成为机械动力学研究的重要手段。
现代机械设计已经从原来发展较成熟的、为实现某种功能的运动学设计，逐渐转向了以改善和提高机器运动和动力特性为主要目的的动力学综合。机构动力平衡已经成为现代机械动力学领域的重要前沿课题和新分支。总的来说，机械动力学在机械设计中有着广泛的应用，更有着深远的影响。
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本科论文 题目：中国机械发展史 学院： 专业： 年级： 姓名：
中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国古代在机械方面有许多发明创造，在近代，中国机械方面也得到迅速的发展。 关键词：小型夯实机械；热处理；锻压；铸造；热加工
引言 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，而且成就十分辉煌，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作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献.传统机械方面，我国在很长一段时期内都领先于世界。到了近代由于特别是从18世纪初到19世纪40年代，由于经济社会等诸多原因，我国的机械行业发展停滞不前，在这100多年的时间里正是西方资产阶级政治革命和产业革命时期，机械科学技术飞速发展，远远超过了中国的水平。这样，中国机械的发展水平与西方的差距急剧拉大，到十九世纪中期已经落后西方一百多年。
夏商西周时期：中国古代金属冶机械铸技术发明时间较早，且技术精湛。如商周 时期的青铜器朴质雄浑，春秋时期的青铜器纤细精巧，形成了中国古代。青铜器的独特风格。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。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、骨镰和骨耜。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。 夏代以前和夏代，先后出现了无辐条的辁和各种有辐条的车轮；殷商和西周时已有相当精致的两轮车；独木舟和筏等水上运输工具早就相继出现。新石器时代晚期，人们已能用石范和泥范铸造简陋的工具和武器。商殷时期，随着手工业生产的发展和技术水平的提高，形成了灿烂的青铜文化。青铜冶铸技术得到高度发展，青铜铸件司母戊方鼎重达875千克，春秋时期的青铜铸件曾侯乙尊盘已十分精细。春秋至魏汉时期(公元前770～公元265年)是中国古代机械开始较快发展的时期。春秋时期铁器和生铁冶铸技术开始出现；黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和锻钢的出现，加速了由铜器向铁器时代的过渡；春秋中期以后发明了失蜡铸造法和低熔点合金铸焊技术；战国时期又有了叠铸和锚链铸造等工艺；西汉中期已炼出灰口铸铁，并出现了壁厚3～5毫米的薄壁铸铁件。铸铁热处理技术也有所发展。 春秋战国时期：春秋时期出现弩，控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装置。到 汉代，弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高的水平。汉弩有一石至十石等八种规格，这些规格的形成表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上留下了作工、锻工、磨工等的名字。战国时期流传的《考工记》是现存最早的手工艺专著，其中记有车轮的制造工艺。对弓的弹力、箭的射速和飞行的稳定性等都作了深入的探索。汉代已有各类舰艇和大量的三四层舱室的楼船。有些舰船已装备了艉舵和高效率的推进工具橹。西汉时的被中香炉构造精巧，无论球体香炉如何滚动，其中心位置的半球形炉体都能经常保持水平状态。 秦汉时期：1980年出土的秦始皇陵铜车马代表了当时铸造技术、金属加工和组装工 艺的水平。东汉以后出现了记里鼓车和指南车。记里鼓车有一套减速齿轮系，通过鼓镯的音响分段报知里程。三国马钧所造的指南车除用齿轮传动外，还有自动离合装置，在技术上又胜记里鼓车一筹。自动离合装置的发明，说明传动机构齿轮系已发展到相当的程度。 东汉时已有不同形状和用途的齿轮和齿轮系。有大量棘轮，也有人字齿轮。特别是在天文仪器方面已有比较精密的齿轮系。张衡利用漏壶的等时性制成水运浑象，以漏水为动力通过齿轮系使浑象每天等速旋转一周。公元132年张衡创制了世界上第一台地震仪，即候风地动仪。汉代纺织技术和纺织机械也不断发展，绫机已成为相当复杂的纺织机械。到三国时期，马钧将50综(分组提放经线的综片)50蹑(踏具)和60综60蹑的绫机都改成50综12蹑和60综12蹑，提高了生产效率。马钧还创制了新式提水具翻车，能连续提水，效率高又十分省力。汉代的农具铁犁已有犁壁，能起翻土和碎土的作用，汉武帝时赵过既已创制三脚耧，一天能播种一顷地。在这一时期，大型铜铁铸件和大型机械结构陆续出现。五代时铸造的沧州铁狮子重约40吨，宋代木结构水运仪象台高3丈5尺，宽2丈1尺。
智能机器人工作室方案 长旺中心小学 一、机器人教育推广的宗旨和推广意义 根据市教育局、学校科学教育工作的有关精神，为加强科学技术普及教育，针对不同年龄段的学生，设立与之相应的教育机器人创意项目课程，使学生通过理论与实践相结合的方法，进一步学习掌握机械、电子结构、信息技术、电脑应用等综合知识，让他们在探究科学知识的实践中，结合所学的综合知识，运用科学创新的方法，分析和解决创意活动中所遇到的问题。从小树立他们的团队意识、社会意识、科学意识、以及创新意识，为提高青少年的科学素质，适应未来社会发展的需要打下良好的基础。 以机器人创意项目组合为载体，以机器人器材为工具，为孩子设立相应的机器人创意项目课程，让孩子在充满乐趣的活动中，学习并掌握机械、电子结构、信息技术、电脑应用等综合知识，使他们在探究科学知识的实践中，成为小发明家、小工程师，让孩子体会自身价值，实现未来的梦想。同时，培养他们的团队协作意识和创新能力。 二、机器人工作室的功能 1、学生学习、活动的乐园,增加学校的品牌科技教学特色，成为学校的亮点。 2、丰富学校的科技活动项目，建立起学校机器人教育活动基地,成为学生学习、活动的乐园,学校开设特色课程，成为教学亮点； 3、展示学校教育成果与形象，进行更多教育研究探索； 4、辅助多种基础课程教学，如信息技术、研究性学习、通用技术课程、综合实践课等； 5、学校开展科技小组活动、机器人竞赛 6、个人学习软件编程、电子技术、单片机设计、机械工程设计等,增加学生接触高科技的机会，培养学生动手实践能力，让他们掌握基本的程序编程方法。 三、机器人教学内容的参考组成 (一)教学原则
1、激发兴趣。让学生求知、求发展，同时经历挫折与享受成功的喜悦。 2、坚持学生为教学活动的主体，老师根据每个学生的需要给予必要的引导和帮助，鼓励学生独立思考、实践，并自己提出解决问题的方案，直至问题解决。 (二)教学内容的四大安排 1、机器人的概述：认识机器人的由来、发展、应用等； 2、机器人的硬件：主控板、马达、传感器等硬件组成体系； 3、机器人的软件：计算机编程； 4、机器人的应用项目。 (三)几种教学方法 1、集中讲授法：机器人基本理论知识的教学 2、任务驱动法：机器人编程的教学，可结合具体项目进行 3、直观演示法：教师设计好机器人项目，让学生了解机器人的应用项目 4、小组竞赛指导法与自主探索法：机器人项目的设计与制作 四、工作室开展活动项目 ●机器人活动培训课程，辅助多种基础课程教学，如信息技术、研究性学习、综合实践课等 ●科技老师机器人培训讲座 ●电脑机器人竞赛。 ●机器人主题活动周（月），科技小组活动 五、机器人工作室竞赛活动的开展 开展机器人教学、培训，选拔优秀选手，参与各项机器人竞赛，各比赛项目如下: ●省青少年机器人竞赛（科协） 六、工作室管理 （一）综合管理 将工作室分设：搭建区、软件区、陈列区、比赛区，要有配套的展板、学生活动照片、作品等宣传资料。 搭建区－学生组装、搭建机器人，进行沟通与交流的专区。
机械系统动力学报告 题目：电梯机械系统的动态特性分析 姓名： 专业： 学号：
电梯机械系统的动态特性分析 一、课题背景介绍 随着社会的快速发展，城市人口密度越来越大，高层建筑不断涌现，因此，现在对电梯的提出了更高的要求，随着科技的进步，在满足客观需求的基础上，电梯向着舒适性，高速，高效的方向发展。在电梯的发展过程中，安全性和功能性一直是电梯公司首要考虑的因素，其中舒适性也要包含在电梯的设计中，避免出现速度或者加速度出现突变，或者电梯运行过程中的振动引起人们的不适。因此，在电梯的设计过程中，对电梯进行动态特性分析是十分必要的。 二、在MATLAB中编程、绘图。 通过同组小伙伴的努力，已经得到了该系统的简化模型与运动方程。因此进行编程： 该系统的微分方程：[][][]{}[]Q x k x c x M= + ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ?? ? ? ，其中矩阵[M]、 [C]、[K]、[Q]都已知。 该系统的微分方程是一个二阶一元微分方程，在MATLAB中，提供有求解常微分方程数值解的函数，其中在MATLAB中常用的求微分方程数值解的有7个：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb 。 ode是MATLAB专门用于解微分方程的功能函数。该求解器有变步长（variable-step）和定步长（fixed-step）两种类型。不同类型有着不同的求解器，其中ode45求解器属于变步长的一种，采用Runge-Kutta
算法；和他采用相同算法的变步长求解器还有ode23。 ode45表示采用四阶，五阶Runge-Kutta单步算法,截断误差为(Δx)^3。解决的是Nonstiff(非刚性)常微分方程。 ode45是解决数值解问题的首选方法，若长时间没结果，应该就是刚性的，可换用ode23试试。 Ode45函数调用形式如下：[T,Y]=ode45(odefun,tspan,y0) 相关参数介绍如下： 通过以上的了解，并对该微分方程进行变换与降阶，得出程序。MATLAB程序： （1）建立M函数文件来定义方程组如下： function dy=func(t,y) dy=zeros(10,1); dy(1)=y(2); dy(2)=1/1660*(-0.006*y(2)+0.003*y(4)-0.0006*y(10)-1.27*10^7*y(1)+1.27*10^7*y (3)+2.54*10^6*y(9)); dy(3)=y(4); dy(4)=1/1600*(+0.03*y(2)-0.007*y(4)+0.003*y(6)+1.27*10^7*y(1)-7.274*10^8*y(3 )+1.27*10^7*y(5)); dy(5)=y(6);
一、 设计任务书 1、 设计题目：薄壁零件冲床的设计 2、 设计背景： （1） 工作原理： 薄壁零件冲床的组成框图如图1所示。 图1 薄壁零件冲床的组成框图 工作原理如图2a 所示。在冲制薄壁零件时，上模（冲头）以较大的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，接着上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。 图2 薄壁零件冲制工作原理图 （2） 设计条件与要求 动力源为电动机，上模做上下往复直线运动，其大致运动规律如图2b 所示，要求有快速下沉、匀速工作进给和快速返回的特征。上模工作段的长度L=40~100mm,对应曲柄转角φ=60o~90o；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上，行程速比系数K ≥1.5。 上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方），如图2a 所示。送料距离L=60~250mm 。 要求机构具有良好的传力特性，特别是工作段的压力角α应尽可能小，一般取许用压力角[α]=50o。 生产率为每分钟70件。 按平均功率选用电动机。 需要5台冲床。室内工作，载荷有轻微冲击，动力源为三相交流电动机。使 传动装置 原动机薄壁零件冲制执行系统
（3）执行机构的选择 工作机应采用往复移动机构。可选择的有：连杆机构、凸轮机构、 齿轮齿条机构、螺旋机构。本设计是要将旋转运动转换为往复运 动，所以连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条机构均可，凸轮机构能 够较容易获得理想的运动规律，而齿轮齿条机构加工复杂、成本 高，所以不采用。同时由于不考虑送料机构，同时考虑到凸轮尺 寸以及运动规律实现的可行性，结合前辈的经验和自己的思考， 最终决定一种方案。 简图如下： 1>改进方案
方案设计两级实例推理过程模型及系统结构的研究 五邑大学 (江门?529020) 孔凡国 上海交通大学 邹慧君 摘要 本文将重点研究机械方案创新设计过程。作者根据机械方案设计特点,提出两级实例推理过程模型,设计并描述基于实例功能推理的机械方案智能设计系统。同时对实例分解表示进行详细研究,并讨论了功能结构图及机械装置的框架表示方法,描述一种改进的组合功能分类方法,建立了方案功能结构实例库和机械装置实例库。 关键词 实例推理 创新 功能结构图 0 引 言 设计者通常依据以前的设计经验来完成当前的设计,并不是每次从头开始设计,以前的失败经验被用来避免犯同样的错误,而成功的经验则被用来指导当前的设计。基于实例推理是A I 中新崛起的一种重要的推理技术,这一模型符合上述设计思维规律。该模型应用类比推理来选择和转换一个以前已解决的设计问题的设计解为一个新的设计问题的解。开发具有广泛适应性的设计知识库是困难和费时的,因而成为知识系统开发的“瓶颈”问题,基于实例推理为解决这一问题提供一个比较好的知识组织和管理模式。在基于实例推理中的关键问题是以最简单形式存储实例,以便有效的提取实例。 图2 方案创新两级实例推理系统 1 两级基于实例推理的过程模型 机械方案生成可分解为两个阶段:第一阶段是根据用户提出的设计任务建立功能结构图;第二阶段是找出与功能结构图中每一子功能相匹配的子结构(装置)。在这一过程中,功能结构图的建立是最能体现设计者匠心的,也是设计者在设计类似的问题可资利用的宝贵的设计经验,因此功能结构图应成为智能设计系统知识库中一个重要组成部分加以存储和利用。 尽管在工程实际应用中,机械系统的结构千变万化,但通过观察不难发现机器总是由有限的零部件组成,我们可以称这些元素为机器的构造元素(或称机器构造的积木元),如螺旋副、齿轮副、凸轮副等等。如何有效地利用这些元素构思机械系统的设计方案一直是设计者所追求的,但没有形成一套切实可行的系统化方法。作者将基于实例推理引入到方案设计系统中,尽管也有一些学者探讨基于实例推理在设计中的应用,但目前比较成功的系统还是在调整结构参数设计中的应用。作者根据机械系统的组成以及方案设计问题的特点, 提出两级基于实例推 图1 方案创新设计两级实例推理过程模型 理的方案生成的过程模型如图1所示。这种模型比直接存储整个机械方案实例优越得多。其一:对于给定一个功能结构图,通过子结构的组合可以有许多种不同结构方案,如果存储每一种结构方案,将造成系统资源的很大浪费。其二:根据功能结构图中每一个子功能提取与之相匹配的装置并组合为一个完整的设计方案本身就是一种实例转换和调整的创新过程。 2 基于实例推理机械方案设计系统结构 基于实例推理是在传统的基于规则和基于框架的专家系统(ES )或基于知识系统(KBS )上多了一种知识组织和管理的方式,它并不独立于传统的ES 或KBS 单独存在,相反, 《机械设计与研究》1999No .2
中国机械发展史 如果说书籍是人类精神文明进步的阶梯，那么机械无疑是人类物质文化前进的动力。作为有五千年历史的大国，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，而且成就十分辉煌，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作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大的贡献。 我国机械的发展大致可以分为三种：早期的传统机械；中期的近代机械；发展至今的现代机械。 传统机械 传统机械发展这一时期是中国机械发展的第一个时期，然而石器的使用标志着这一时期的开始。青铜器的出现，铁器的使用标志着我国传统机械的发展进入了一个新的时期。铜器纤细精巧，形成了中国古代青铜器的独特风格。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。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。 商周时期：这一时期青铜冶铸技术达到了高潮。青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造工艺的诞生。到商中期已广泛使用分铸法等先进工艺，体现出机械工程的不断进步。并且这一时期机械在结构方面由简单工具发展为复合工具和较为复杂的机械。在原理方面从杠杆、尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。在制造工艺方面经历了由石器制造工艺向铜器和其他机械
工艺的转变。这充分说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。 春秋战国之汉代时期：这一时期铁器开始得到普遍使用，使古代机械在材料方面取得了重大突破。另外钢铁技术的产生、铸造、锻造和柔化处理等机械热加工技术在这时期都有很大的发展。标志我国传统机械的发展又进入了一个新的时期。东汉时期发明的提水翻车得到了改进和推广。同时还发明了高转筒车等灌溉工具。 （春秋时期攻击机械弩） （秦汉时期反盗机械装置—机弩）
机械设计方面毕业论文 浅谈机械零部件设计的新思路 摘要：机械零部件设计是人类为了实现某种预期目标而进行的一种创造性活动，是人们以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计有很多局限性，因此笔者提出了机械零部件设计的新思路。 关键词：机械;零部件;设计;新思路 机械零部件设计的传统模式是采用手工计算及绘图，虽然现在已有不少设计人员使用了计算机绘图但基本上还停留在计算机绘图的初级阶段段有将计算机在机械零部件设计的优化方面的优势充分发挥出来，就使设计的准确性较差池因为设计思路的老套化，使在生产过程中不断地出现问题设计不断地修改、修正就使其效率更低。 1、设计核心思想――创新思维 1.1运用创造思维 设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，包括观察力、记忆力、想象力、思维力、表达力、自控力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。它是社会前进、科技进步的基本动力之一，其中想象力和思维力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼启觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。创造力的开发可从培养设计人员的创新意识、提高创新能力、士曾加创新实践等方面进行。 1.2运用发散思维 发散思维又称辐射思维，是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题。通过提出各种不同的解决问题的途径求出多种不同的答案，才从中选出最优解决方案的思维方式。例如若提出“将两个零部件联结在一起”的问题，常规的办法有焊接、胶接、铆接、捆绑、螺栓连接等各种各样的常规方式。但运用发散思维思考以后，就可得到利用电磁力、摩擦力、压合力、抽真空、冷冻等等方法。利用发散思维可能会找到更好的更优化的解决问题的方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一在技术创新和方案设计中具有重要的意义。 1.3运用创新思维 创新思维是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械零部件设计的过程是创新的过
国内机械工程类相关期刊 1.机械设计方向：机械科学与技术、机械设计与研究、机械设计、工程设计学报、机械设计与制造、计 算机辅助设计与图形学学报（EI）、工程图学学报、振动工程学报（EI）、振动与冲击（EI）、计算力学学报（EI）、应用力学学报（EI）、力学进展、地震工程与工程振动、爆炸与冲击、力学季刊、力学学报（EI）、工程力学（EI）、固体力学学报（EI）、实验力学、计算机辅助工程、机械强度、强度与环境、摩擦学学报（EI）、润滑与密封、系统仿真学报、计算机仿真、应用基础与工程科学学报、应用科学学报、科学技术与工程、轴承、机械传动 2.机械制造方向：制造技术与机床、机床与液压、组合机床与自动化加工技术、现代制造工程、机械制 造、制造业自动化、中国制造业信息化、航空精密制造技术、航空制造技术、精密制造与自动化、计算机集成制造系统CIMS（EI）、模具技术、模具工业、焊接、焊接技术、焊接学报（EI）、铸造、铸造技术、锻压技术、锻压装备与制造技术、金刚石与磨料磨具工程、中国表面工程、工具技术、塑性工程学报、机械工程材料、热加工工艺 3.机电测控方向：机电工程、机械与电子、机电一体化、数据采集与处理、信号处理、仪器仪表学报（EI）、 测试技术学报、传感技术学报、现代仪器、自动化与仪表、仪表技术与传感器、电子测量技术、电子测量与仪器学报、传感器与微系统、自动化学报（EI）、控制理论与应用（EI）、控制与决策（EI）、控制工程、测控技术、信息与控制、模式识别与人工智能（EI）、电机与控制学报（EI）、工业仪表与自动化装置、遥感技术与应用、自动化仪表、计算机测量与控制、振动测试与诊断（EI）、噪声与振动控制、计算机工程与应用、机器人（EI）、无损检测、液压与气动、计量学报、电机与控制应用 4.专业机械方向：农业机械学报（EI）、建筑机械、矿山机械、流体机械、起重运输机械、工程机械、石 油机械、石油矿场机械、重型机械、煤矿机械、化工机械、食品与机械、筑路机械与施工机械化、压缩机技术、风机技术、水泵技术、声学技术、光学技术、汽轮机技术、车用发动机、压力容器、微电机、微特电机、汽车工程、船舶工程、动力工程、热能动力工程、材料工程（EI）、材料科学与工艺（EI）、光学精密工程（EI）、工程塑料应用、应用声学、声学学报（EI）、工业安全与环保、工业工程、工业工程与管理、实验技术与管理、磁性材料及器件、中国电机工程学报（EI） 5.军工机械方向：航空学报、航空学报英文版（SCI）、航空动力学报（EI）、航空材料学报（EI）、宇航 学报（EI）、宇航材料工艺（EI）、宇航计测技术、航天控制、飞行器测控学报、空间科学学报、中国航天、中国空间科学技术、探测与控制学报、弹箭与制导学报（EI）、弹道学报（EI）、固体火箭技术（EI）、火炮发射与控制学报、飞航导弹、导弹与航天运载技术、现代防御技术、火工品、推进技术（EI）、兵工学报（EI）、火炸药学报、核技术（EI）、核技术英文版、核科学与工程、核电子学与探测技术、西北工业大学学报（EI）、中北大学学报（EI）、北京航空航天大学学报（EI）、南京航空航天大学学报（EI）、沈阳航空航天大学学报、哈尔滨工业大学学报（EI）、北京理工大学学报（EI）、南京理工大学学报（EI）、哈尔滨工程大学学报（EI） 6.综合机械方向：机械工程学报英文版（SCI）、机械工程学报（EI）、中国机械工程、西安交通大学学 报（EI）、清华大学学报（EI）、上海交通大学学报（EI）、浙江大学学报（EI）、华中科技大学学报（EI）、重庆大学学报（EI）、大连理工大学学报（EI）、天津大学学报（EI）、北京工业大学学报（EI）、北京交通大学学报（EI）、东北大学学报（EI）、厦门大学学报（EI）、北京科技大学学报（EI）、西安电子科技大学学报（EI）、武汉理工大学学报（EI）、上海大学学报（EI）、合肥工业大学学报（EI） 7.其他非核心期刊：机械、机械工程师、机械工程与自动化、机电技术、机电工程技术、机电信息、机 电产品开发与创新、传动技术、电子机械工程、国防制造技术、中国工程机械学报、装备机械、装备制造技术、装备维修技术、阀门、排灌机械工程学报、工程机械与维修、中国工程机械学报、国际设备工程与管理（英文版）、中国重型装备、液压气动与密封、现代制造、现代零部件、现代机械、通用机械、世界制造技术与装备市场、设备管理与维修、现代制造技术与装备、流体传动与控制、机械制造与自动化、机械研究与应用、机械管理开发、动力学与控制学报、车辆与动力技术、电气传动、航空工程进展、CAD/CAM与制造业信息化、金属加工
中国机械简史 冯立升 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，而且成就十分辉煌，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作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。中国机械发展史可分为六个时期：①形成和积累时期，从远古到西周时期。②迅速发展和成熟时期，从春秋时期到东汉末年。⑧全面发展和鼎盛时期，从三国时期到元代中期。④缓慢发展时期，从元代后期到清代中期。⑤转变时期，从清代中后期到解放前的发展时期。⑥复兴时期，解放后的发展时期。每个时期又可分为不同的发展阶段。 （一）传统机械的形成和积累时期 这一时期是中国机械发展的第一个时期，石器的使用标志着这一时期的开始。这是一个十分漫长的时期，经历了三个发展阶段。 第一个阶段相当于旧石器时代。这一阶段的工具主要用石料和木料制作，同时也有一些骨制工具。在工艺方面以石器打制工艺为主，主要是经过敲击和初步修整使石块成石器。这一阶段后期出现了磨制的石器，使工具的形状趋于合理。当时的石器工具的种类有砍砸器、刮削器、石锤、尖状器、石球、石矛和石镞等，这时出现的其他材料的工具有木捧和磨制的骨针等。弓箭的出现表明这时的机械技术已有了一定的水平。 第二个阶段相当于新石器时代。这一阶段在石器制造方面以磨制工艺为主，同时对石器的制造有了一套完整的工艺过程。对石器的选择、切割、磨制和钻孔等都有了一定的要求。这一阶段出现了大量的生产工具、如锛、斧、铲、凿、磨盘、磨棒、杵臼、钻、网坠、纺轮、犁、刀、锄、耘田器等。工具的种类不但有所增加，而且出现了不少专用工具。这时还出现了原始纺织机、制陶转轮等较复杂的机械，反映了这一阶段机械的发展水平有了显著的提高。第三个阶段大约从新石器时代末期到西周时期。从动力方面看，这一阶段已经开始使用畜力和风力作为原动力。古车和风帆的出现标志着新的动力出现。商代已经开始用牛来耕地。这一阶段已广泛使用犁来耕地。农业机械的种类更多，还出现了桔槔、辘轳等复合机械工具。在旧石器时代就已出现铜器，但没有大量使用。商代青铜工具和器械开始得到较广泛的应用，到西周时期，青铜冶铸技术达到了高潮。青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造工艺的诞生。青铜冶铸工艺在这一阶段经历了由低级到高级逐渐成熟的过程。从使用单面范和双面范制作小件器物，发展到用多块范、芯组成的复合范制作大型器件。商中期已广泛使用分铸法等先进工艺。这一阶段后期，陶范熔铸技术得到了进一步的发展。 总的来看，这一时期在动力方面由只利用人力发展为人力、畜力等并用。在材料方面由以石质材料为主发展为以木、铜质材料为主。在结构方面由简单工具发展为复合工具和较为复杂的机械。在原理方面从杠杆、尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。在制造工艺方面经历了由石器制造工艺向铜器和其他机械工艺的转变。这些情况说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。 (二) 传统机械的迅速发展和成熟时期 从春秋时期开始，我国传统机械的发展进入了一个新的时期。这一时期铁器开始得到使用，使古代机械在材料方面取得了重大突破。钢铁技术的产生和发展为制造高效生产工具提供了条件。随着钢铁技术的产生、铸造、锻造和柔化处理等机械热加工技术在这一时期得到了迅速发展。从春秋时期开始，就已用生铁来铸造多种机械，特别是农业机械。这一时期锻造工
目录 摘要-----------------------------------------------------------------------------3 关键词--------------------------------------------------------------------------3 第一章任务介绍---------------------------------------------------------3 1.1轴的零件图-------------------------------------------------------3 1.2零件图的分析----------------------------------------------------3 1.3选择加工设备（题目给定用数控车）-----------------3 第二章数控车床的简介-----------------------------------------------4 2.1概述-------------------------------------------------------------------4 2.1.1数控车床的特点及应用----------------------------------------4 2.1.2数控车床的发展前景-------------------------------------------6 2.1.3数控车床加工轴类零件的优势-----------------------------7 第三章轴类零件的分析--------------------------------------------------7 3.1该零件的功能分析----------------------------------------------7 3.2该零件的结构分析----------------------------------------------7 3.3该零件材料及受力分析-----------------------------------------8 3.4该零件的精度分析-----------------------------------------------9第四章轴的加工工艺方案---------------------------------------------9 4.1零件图工艺分析----------------------------------------------------9 4.2选择毛坯--------------------------------------------------------------10 4.3确定加工顺序-------------------------------------------------------10 4.4选择夹具及确定装夹方案--------------------------------------11 4.5选择加工刀具---------------------------------------------------11
多轴加工技术工作室建设内容一览表 重点 设备 设备名称 技术要求 数量 四轴加工中心 1、行程 X = 1035 mm, Y = 560 mm, Z = 510 mm *2、快移速度 25 m/min *3、转速范围 20 – 8,000 rpm 4、交流主机,功率 13/9 kW / 17,43/12,06 hp *5、三维控制系统Siemens 840D SL 带ShopMill 硬件: SINUMERIK 840D SL 功能包括CNC ，HMI ，PLC ，闭环 控制环和通信系统，全部集成在一个NCU （数字数控单元）模 块中。操作，编程和显示软件全部集成在CNC 软件中，运行在 高负荷，多处理器的NCU 模块中。控制面板：带TCU （客户端）。 数控单元：NCU710.3 PN.内存系统：1 GB DRAM, 1MB SRAM. PLC ：PLC317-3 DP/PN. PLC 存储器：768 kB. 全新驱动系统Sinamics S120 Combi 提高动态性能和工作效率。 数控系统中包括安全功能 –带安全功能 控制面板： SlimLine SINUMERIK Operate SMART key :用于控制机床和数控系统访问权限的设备。 *显示器： 15" TFT 平板显示器768 x 1024像素的分辨率 键盘：全功能CNC 键盘。预读功能：数控系统提前99个NC 程序段检查方向变化（参数设置）。进给速度根据机床动态特性自动调整。轴数： 3轴直线插补，数字。2轴圆弧插补，螺旋线插补 用户存储器： 9 Mbyte 。程序存储扩展： 2 GB （C/F 存储卡） 操作界面：全新和改进的操作和编程界面SINUMERIK Operate 带ShopMill ，可切换DIN/ISO 。象形软键，图形化刀具显示，精确零点偏移显示。加工循环：钻孔和铣削循环，几何特性计算，带或不带补偿夹套攻丝，铰孔，阵列孔镗孔，槽，矩形和圆弧型腔铣削，测量循环。参数：数学函数： =,+,-,, /, sin α, cos α 编程：逻辑函数： (=,<>,>,>=,<,<=)。括号函数， tan α, arcus sin, arcus cos, tan, an, en, In, log, 数的绝对值，圆周率，取反，取整数，取小数，计算参数，全局用户参数（GUD ）， 局部用户参数（LUD ）。程序结构化：子程序，程序块重复，条 件跳转到标记位置，程序分组。坐标系统：直角坐标，极坐标。 坐标变换：平移，缩放，镜像，旋转。位置详细信息：所需值/ 实际值，直角坐标系中直线和圆弧待移动距离，绝对尺寸，毫 米或英寸显示和输入单位。轮廓接近和直线，切线或垂直于圆， 离开： 螺旋线 刀具表： 99把刀，刀具表数量由数据存储器容量限制 恒路径速度：相对刀具中心路径、相对切削刃 自由轮廓编程：自由图编程。方便操作：用菜单形式创建和设 置原点。手动操作： 通过将位置转到ShopMill 系统中，方便 3
机械设计与研究投稿 来稿要求 1．来稿为打字稿；字迹清晰，标点符号正确，文字符合“简化字总表”；外文字母要写清楚，易混字母请用铅笔加注；上、下角位置标注要清晰。请用文字稿一式两份寄编辑部（并尽可能附电子磁盘。本刊暂不接受电子邮件文稿）。 2．稿件字数一般控制在8000字左右（含附图篇幅），一稿不得多投，一切侵权事宜由作者自负。登载来稿时本刊有删改权。3个月内通知审稿结果。来稿请自留底稿，稿件如不录用，本刊恕不退稿。 3．稿件格式顺序：题目，作者姓名、单位邮编和E-mail，200字以下的摘要，关键词3~8个，中图图书分类号，英文题目、作者姓名单位、摘要、关键词，正文，参考文献，作者简介（包括姓名、性别、出生年月、职称职务、主要从事工作、论文和专著数、科研成果获奖情况等）。 4．附图须用墨水在白纸上按工程图标准绘制，线条不能太细，字体不能太小，尽可能简明、清晰。图中外文字母用斜体，坐标系Oxyz中xyz用英文斜体小写，O用英文斜体大写。框图中英文字母用正体。图中法定计量单位用符号标出，不用单位的中文名称。希望采用计算机绘图，提供线条光滑、文字清晰的激光打印图样。(本刊插图要求)
论文插图要求 插图（机械结构图、机械简图、机械示意图、坐标图等）必须同正文内容密切联系；图形和有关图形的符号应符合国家标准和专业标准的规定；图中文字、数值、符号、图注应与正文叙述保持一致，图文呼应，先见文后见图，两者位置尽量接近；引用的图应注明出处，必要时注以参考文献代号。 插图线条、文字、箭头要光滑、清晰，一般可直接用AutoCAD打印。线条宽度可取0.18mm、0.25mm、0.35mm，按图的繁简、大小而定；文字（中文、外文、数字）用6号仿宋体（框图用小5号仿宋体）；箭头用顶角为30°实心等腰三角形。插图横向尺寸尽量在本刊单栏尺寸内，不用过大或过小尺寸。 插图中表示参数或物理量符号的外文字用斜体；坐标系“O-xyz”：“O”用大写斜体，“xyz”用小写斜体；数字1，2，3...，均应用正体；表示法定计量单位的外文字母用正体。 坐标图线条主体曲线最粗，坐标轴轴线次之，坐标轴上刻度线最细。坐标轴纵坐标标注由下至上，横坐标由左至右，其格式为：参数（斜体外文字母）/法定计量单位（正体外文字母），如“x/mm”，物理量（中文及斜体外文字母）/法定计量单位（正体外文字母）（中文与斜体外文字母之间空半格）如“频率f/Hz”。 5．参考文献的著录项目要齐全。被引用期刊论文等单篇文献，其标注方法为：顺序号，作者，题名，刊名，年，卷（期）：起止页；专著、论文集、学位论文、报告标准方法为：顺序号，编著者，文献题名（文献类型标示符号），出版年，起止页。(参考文献要求)
机械工程发展现状与趋势 机械工程作为一门传统的学科，具有极为悠久的历史。长期以来，普遍地认为，它是一门技术，其主要内涵为工艺!装备的创新，多辅以宏观的研究，以至于有人怀疑，机械工程是否存在科学问题? 近些年来，情况正在发生改变，其核心内容改变为以微观机理为基础和数字化工具为支撑的传统工艺和装备的优化以及新工艺的探索和新装备的发明，其服务对象已经从传统的制造业扩展到电子信息、能源、生物医学、人类健康等更加广阔的领域，其中更加需要大量的基础科学和理论的支持。机械工程除了继续保持“技术”的特征外，更多地添加了“科学”的内涵。 对目前机械工程学科的发展有3个宏观的印象：1）机械工程的传统领域与高新技术正密切结合，展现出新的面貌；2）新的交叉技术不断涌现，出现了一些新兴学科分支，机械工程研究!应用领域不断扩展；3）随着机械工程的数字化、微纳化发展，其数学、物理、化学等基础科学的支撑日显重要，其学科基础已经从“技术”为主转为“技术、科学”并重。 在后工业化时代，机械工程的研究内容领域有了新的拓展，研究手段和方法在不断创新，它仍然是支撑国民经济发展的基础和支柱技术之一。目前机械工程发展的最显著特点是：信息化、微纳技术、与生物医学的结合、可持续发展等等。 1、机械工程的数字化 机械工程与信息技术的全方位结合，使这古老的学科焕发出新的生命力，这是当前机械工程发展的一个最为显著的特点) 系统建模!仿真，计算机辅助设计!优化!制造，计算机控制等，仍然是其中的热点问题。不仅如此，数字化技术几乎渗透到每个专题，特别是数字化技术在微观领域研究的开发和应用成为重要发展趋势之一。 2、机械工程与生物医学的结合 按照一般粗浅的理解，生物医学与机械工程具有不同的科学基础，前者的基础是化学而后者的基础为数学和物理学。传统的机械工程技术!研究方法和生物医学正密切结合，以解决生物医学中的诸多问题，已经形成了一个内容十分丰富的机械工程和科学新的分支。 3、机械工程的可持续发展
简谈机械设计制造及其自动化的发展方向优秀毕业论文机械设计制造及其自动化是一门涉及机械构造设计、绘图以及电子控制等多方面的综合性学科，各种学科相互配合、紧密联系，共同构成了完整的机械设计制造及其自动化的复杂系统体系。它在传统机械设计制造的基础上，综合运用计算机编程、智能化自动控制、微电子调控、传感检测、信息交换等技术，根据预先设计的特性和功能，实现设备运行的智能化、自动化，从而达到低消耗、高产出的企业目标，最大限度地实现整个系统的最优化生产。 (一)机械功能满足需求。功能实用性强、满足人们生产生活需求是机械的设计制造及其自动化系统的主要目标。即对输入的信息、数据进行定性化以及定量化处理，在加工运算程序的作用下，输出满足人们需求的信息与物质。机械自动化系统不仅使产品性能与系统技术相结合，实现生产操作的无人操作动，更重要的是减轻了企业员工的劳动量，提高了产品的科技含金量，使企业经济效益大幅度增加。 (二)使用先进技术，促进创新发展。机械制造已经覆盖到现实生活中的每一个领域，有的是将一种动能通过设备的作用转化为另一种能量，进行能量之间的相互转化。如内燃机、发电机等;有的以物资加工、运输为主。如交换机床设备、印刷设备等;还有的输入一些信息数据后，通过设备的运算模拟实现另一种信息的输出，进行一些信息的处理，如声音的传导、传真机等。除此而外，机械制造还有很
多特殊机械的使用，如军事战斗装备、航天飞行器等。现代先进技术的应用，大幅度提高了现代设备的精确程度及实用性，使得社会生产效率提高。 (一)机械使用的可靠性和安全性高。机械自动化系统一般具有 强大的自动断电、安全预警、自动跳闸等自动保护安全保障装置，可以及时有效的保护操作现场的安全生产以及相关设备的安全。若遇到载荷承受过大、电子元件短路等设备故障时，安全保障措施自动启动，第一时间内保护了生产现场的安全，最大限度地将生产损失降到最低。 (二)生产效率及产品质量高。机械自动化系统所生产出的产品，具有产品质量可靠、精确度高、效率高、以及先进技术的含金量高等优点。自动化系统的强大信息处理能力以及智能控制能力，在给企业节俭人员雇佣开支的同时，能够承载更大的强度要求以及适应更多更严苛的运转条件，大幅度提高产品的科技含金量。 (三)操作保养更快捷更方便。机械自动化产品，是充分运用专 业知识理论而做出的一整套调适设备，在日常工作时，只要将相关数据输入，运行设备就可以得到所需要的信息结果。一旦自动化产品的内部运行方式设计完成，操作时只需要按照说明进行操作，设备就会自动做出人们想要的输出内容。随着机械设备自动化程度的提高，其保养方式将更加趋于简单便捷，并且随着自动诊断、自动检测功能的
机械动力学简史
机械动力学简史 一.动力学简介 机械动力学作为机械原理的重要组成部分，主要研究机械在运转过程中的受力，机械中各部分构件的质量和构件之间机械运动的相互关系，是现代机械设计的重要理论基础。 一般来说，机械动力学的研究内容包括六个方面：（1）在已知外力作用下求机械系统的真实运动规律；（2）分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力；（3）研究回转构件和机构平衡的理论和方法；（4）研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系；（5）机械振动的分析研究；（6）机构分析和机构综合。其主要研究方向是机械在力的作用下的运动和机械在运动过程中产生的力，并且从力和相互作用的角度对机械进行设计和改进的学科。 二.动力学的前期发展 人类的发展过程中，很重要的一个进步特征就是工具的使用和制造。从石器时代的各种石制工具开始，机械的形式开始发展起来。从简单的工具形式，到包含各类零件、部件的较为先进的机械，这中间的发展过程经历了不断的改进与反复，也经历了在国家内部与国家之间的传播过程。 机械的发展过程也经历了从人自身的体力，到利用畜力、风力和水力等，材料的类型也从自然中自有的，过渡到简单的人造材料。整个发展过程最终形成了包含动力、传动和工作等部分的完整机械。 人类从石器时代进入青铜时代、铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。中国在公元前1000～前900年就已有了冶铸用的鼓风器，
并渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到17世纪之后方有理论阐述。手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、运动和动力的确切分析和综合，则是近代机构学的成就。 近代的机械动力学，在动力以及机械结构本身来说，具有各方面的重大突破。动力在整个生产过程中占据关键地位。随着机械的改进，对于金属和矿石的需求量增加，人类开始在原有的人力和畜力的基础上，利用水力和风力对机械进行驱动，但是这也造成了很多工厂的选址的限制，并不具有很大的推广性。而后来稍晚出现的纽科门大气式蒸汽机，虽然也可以驱使一些机械，但是其燃料的利用率很低，对于燃料的需求量太大，这也使得这种蒸汽机只能应用于煤矿附近。 瓦特发明的具有分开的凝汽器的蒸汽机以及具有回转力的蒸汽机，不仅降低了燃料的消耗量，也很大程度上扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力源。但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用很不方便。 19世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。 发电站初期应用蒸汽机为原动机。20世纪初期，出现了高效率、高转速、