機(jī)械工程的發(fā)展歷程及展望外文文獻(xiàn)翻譯、中英文翻譯

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附錄 A 機(jī)械工程的發(fā)展歷程及展望 人類成為 “ 現(xiàn)代人 ” 的標(biāo)志就是制造工具。石器時代的各種石斧、石錘和木質(zhì)、皮質(zhì)的簡單粗糙的工具是后來出現(xiàn)的機(jī)械的先驅(qū)。從制造簡單工具演進(jìn)到制造由多個零件、部件組成的現(xiàn)代機(jī)械，經(jīng)歷了漫長的過程。 幾千年前，人類已創(chuàng)制了用于谷物脫殼和粉碎的臼和磨，用來提水的桔槔和轆轤，裝有輪子的車，航行于江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動力，從人自身的體力，發(fā)展到利用畜力、水力和風(fēng)力。所用材料從天然的石、木、土、皮革，發(fā)展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，制造陶瓷器皿的陶車，已是具有動力 、傳動和工作三個部分的完整機(jī)械。 人類從石器時代進(jìn)入青銅時代，再進(jìn)而到鐵器時代，用以吹旺爐火的鼓風(fēng)器的發(fā)展起了重要作用。有足夠強(qiáng)大的鼓風(fēng)器，才能使冶金爐獲得足夠高的爐溫，才能從礦石中煉得金屬。在中國，公元前 1000～前 900 年就已有了冶鑄用的鼓風(fēng)器，并逐漸從人力鼓風(fēng)發(fā)展到畜力和水力鼓風(fēng)。 15～ 16 世紀(jì)以前，機(jī)械工程發(fā)展緩慢。但在以千年計的實踐中，在機(jī)械發(fā)展方面還是積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗和技術(shù)知識，成為后來機(jī)械工程發(fā)展的重要潛力。 17 世紀(jì)以后，資本主義在英、法和西歐諸國出現(xiàn)，商品生產(chǎn)開始成為社會 的中心問題。 18 世紀(jì)后期，蒸汽機(jī)的應(yīng)用從采礦業(yè)推廣到紡織、面粉、冶金等行業(yè)。制作機(jī)械的主要材料逐漸從木材改用更為堅韌，但難以用手工加工的金屬。機(jī)械制造工業(yè)開始形成，并在幾十年中成為一個重要產(chǎn)業(yè)。 機(jī)械工程通過不斷擴(kuò)大的實踐，從分散性的、主要依賴匠師們個人才智和手藝的一種技藝，逐漸發(fā)展成為一門有理論指導(dǎo)的、系統(tǒng)的和獨立的工程技術(shù)。機(jī)械工程是促成18～ 19 世紀(jì)的工業(yè)革命，以及資本主義機(jī)械大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。 動力是發(fā)展生產(chǎn)的重要因素。 17 世紀(jì)后期，隨著各種機(jī)械的改進(jìn)和發(fā)展，隨著煤和金 屬礦石的需要量的逐年增加，人們感到依靠人力和畜力不能將生產(chǎn)提高到一個新的階段。 在英國，紡織、磨粉等產(chǎn)業(yè)越來越多地將工場設(shè)在河邊，利用水輪來驅(qū)動工作機(jī)械。但當(dāng)時的煤礦、錫礦、銅礦 等 礦井中的地下水，仍只能用大量畜力來提升和排除。在2 這樣的生產(chǎn)需要下， 18 世紀(jì)初出現(xiàn)了紐科門的大氣式蒸汽機(jī)，用以驅(qū)動礦井排水泵。但是這種蒸汽機(jī)的燃料消耗率很高，基本上只應(yīng)用于煤礦。 1765 年 ， 瓦特發(fā)明了有分開的冷凝器的蒸汽機(jī)，降低了燃料消耗率。 1781 年瓦特又創(chuàng)制出提供回轉(zhuǎn)動力的蒸汽機(jī)，擴(kuò)大了蒸汽機(jī)的應(yīng)用范圍。蒸汽機(jī) 的發(fā)明和發(fā)展，使礦業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)、鐵路和航運都得以機(jī)械動力化。蒸汽機(jī)幾乎是 19 世紀(jì)唯一的動力源，但蒸汽機(jī)及其鍋爐、凝汽器、冷卻水系統(tǒng)等體積龐大、笨重，應(yīng)用很不方便。 19 世紀(jì)末，電力供應(yīng)系統(tǒng)和電動機(jī)開始發(fā)展和推廣。 20 世紀(jì)初，電動機(jī)已在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機(jī)，成為驅(qū)動各種工作機(jī)械的基本動力。生產(chǎn)的機(jī)械化已離不開電氣化，而電氣化則通過機(jī)械化才對生產(chǎn)發(fā)揮作用。 發(fā)電站初期應(yīng)用蒸汽機(jī)為原動力。 20 世紀(jì)初期，出現(xiàn)了高效率、高轉(zhuǎn)速、大功率的汽輪機(jī)，也出現(xiàn)了適應(yīng)各種水利資源的水輪機(jī)，促進(jìn)了電力供應(yīng)系統(tǒng)的蓬 勃發(fā)展。 19 世紀(jì)后期發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過逐年改進(jìn)，成為輕而小、效率高、易于操縱、并可隨時啟動的原動機(jī)。它先被用以驅(qū)動沒有電力供應(yīng)的陸上工作機(jī)械，以后又用于汽車、移動機(jī)械和輪船，到 20 世紀(jì)中期開始用于鐵路機(jī)車。蒸汽機(jī)在汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的排擠下，已不再是重要的動力機(jī)械。內(nèi)燃機(jī)和以后發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)展，是飛機(jī)、航天器等成功發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)因素之一。 工業(yè)革命以前，機(jī)械大都是木結(jié)構(gòu)的，由木工用手工制成。金屬 (主要是銅、鐵 )僅用以制造儀器、鎖、鐘表、泵和木結(jié)構(gòu)機(jī)械上的小型零件。金屬加工主要靠機(jī) 匠的精工細(xì)作，以達(dá)到需要的精度。蒸汽機(jī)動力裝置的推廣，以及隨之出現(xiàn)的礦山、冶金、輪船、機(jī)車等大型機(jī)械的發(fā)展，需要成形加工和切削加工的金屬零件越來越多，越來越大，要求的精度也越來越高。應(yīng)用的金屬材料從銅、鐵發(fā)展到以鋼為主。 機(jī)械加工包括鍛造、鍛壓、鈑金工、焊接、熱處理等技術(shù)及其裝備，以及切削加工技術(shù)和機(jī)床、刀具、量具等，得到迅速發(fā)展，保證了各產(chǎn)業(yè)發(fā)展生產(chǎn)所需的機(jī)械裝備的供應(yīng)。 社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的需求猛增。生產(chǎn)批量的增大和精密加工技術(shù)的進(jìn)展，促進(jìn)了大量生產(chǎn)方法的形成，如零件互換性生產(chǎn)、 專業(yè)分工和協(xié)作、流水加工線和流水裝配線等。 簡單的互換性零件和專業(yè)分工協(xié)作生產(chǎn)，在古代就已出現(xiàn)。在機(jī)械工程中，互換性最早體現(xiàn)在莫茨利于 1797 年利用其創(chuàng)制的螺紋車床所生產(chǎn)的螺栓和螺帽。同時期，美國工程師惠特尼用互換性生產(chǎn)方法生產(chǎn)火槍，顯示了互換性的可行性和優(yōu)越性。這種生產(chǎn)方法在美國逐漸推廣，形成了所謂 “ 美國生產(chǎn)方法 ” 。 20 世紀(jì)初期，福特在汽車制造上又創(chuàng)造了流水裝配線。大量生產(chǎn)技術(shù)加上泰勒在19 世紀(jì)末創(chuàng)立的科學(xué)管理方法，使汽車和其他大批量生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率很快達(dá)到了過去無法想象的高度。 20 世紀(jì)中、后期，機(jī)械加工的主要特點是：不斷提高機(jī)床的加工速度和精度，減少對手工技藝的依賴；提高成形加工、切削加工和裝配的機(jī)械化和自動化程度；利用數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)等，發(fā)展柔性加工系統(tǒng)，使中小批量、多品種生產(chǎn)的生產(chǎn)效率提高到近于大量生產(chǎn)的水平；研究和改進(jìn)難加工的新型金屬和非金屬材料的成形和切削加工技術(shù)。 18 世紀(jì)以前，機(jī)械匠師全憑經(jīng)驗、直覺和手藝進(jìn)行機(jī)械制作，與科學(xué)幾乎不發(fā)生聯(lián)系。到 18～ 19 世紀(jì)，在新興的資本主義經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)下，掌握科學(xué)知識的人士開始注意生產(chǎn)，而直接進(jìn)行生產(chǎn)的匠師 則開始學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，他們之間的交流和互相啟發(fā)取得很大的成果。在這個過程中，逐漸形成一整套圍繞機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論。 動力機(jī)械最先與當(dāng)時的先進(jìn)科學(xué)相結(jié)合。蒸汽機(jī)的發(fā)明人薩弗里、瓦特，應(yīng)用了物理學(xué)家帕潘和布萊克的理論；在蒸汽機(jī)實踐的基礎(chǔ)上，物理學(xué)家卡諾、蘭金和開爾文建立起一門新的科學(xué) —— 熱力學(xué)。內(nèi)燃機(jī)的理論基礎(chǔ)是法國的羅沙在 1862 年創(chuàng)立的； 1876年奧托應(yīng)用羅沙的理論，徹底改進(jìn)了他原來創(chuàng)造的粗陋笨重、噪聲大、熱效率低的內(nèi)燃機(jī)而奠定了內(nèi)燃機(jī)的地位。其他如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)等都在理論指導(dǎo)下得到發(fā)展 ，而理論也在實踐中得到改進(jìn)和提高。 早在公元前，中國已在指南車上應(yīng)用復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)，在 被中香爐 中應(yīng)用了能永保水平位置的十字轉(zhuǎn)架等機(jī)件。古希臘已有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動的記載。但是，關(guān)于齒輪傳動瞬時速比與齒形的關(guān)系和齒形曲線的選擇，直到 17 世紀(jì)之后方有理論闡述。 手搖把和踏板機(jī)構(gòu)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的先驅(qū)，在各文明古國都有悠久歷史，但是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的形式、運動和動力的確切分析和綜合，則是近代機(jī)構(gòu)學(xué)的成就。機(jī)構(gòu)學(xué)作為一個專門學(xué)科，遲至 19 世紀(jì)初才首次列入高等工程學(xué)院 (巴黎的工藝學(xué)院 )的課程。通過理論研究，人們方能精確地分析各種機(jī)構(gòu)，包括復(fù)雜的空間連桿機(jī)構(gòu)的運動，并進(jìn)而能按需要綜合出新的機(jī)構(gòu)。 4 機(jī)械工程的工作對象是動態(tài)的機(jī)械，它的工作情況會發(fā)生很大的變化。這種變化有時是隨機(jī)而不可預(yù)見；實際應(yīng)用的材料也不完全均勻，可能存有各種缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。 與以靜態(tài)結(jié)構(gòu)為工作對象的土木工程相比，機(jī)械工程中各種問題更難以用理論精確解決。因此，早期的機(jī)械工程只運用簡單的理論概念，結(jié)合實踐經(jīng)驗進(jìn)行工作。設(shè)計計算多依靠經(jīng)驗公式；為保證安全，都偏于保守，結(jié)果制成的機(jī)械笨重而龐大，成本高，生產(chǎn) 率低，能量消耗很大。 從 18 世紀(jì)起，新理論的不斷誕生，以及數(shù)學(xué)方法的發(fā)展，使設(shè)計計算的精確度不斷的提高。進(jìn)入 20 世紀(jì)，出現(xiàn)各種實驗應(yīng)力分析方法，人們已能用實驗方法測出模型和實物上各部位的應(yīng)力。 20 世紀(jì)后半葉，有限元法和電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使得對復(fù)雜的機(jī)械及其零件、構(gòu)件進(jìn)行力、力矩、應(yīng)力等的分析和計算成為可能。對于掌握有充分的實踐或?qū)嶒炠Y料的機(jī)械或其元件，已經(jīng)可以運用統(tǒng)計技術(shù)，按照要求的可靠度，科學(xué)地進(jìn)行機(jī)械設(shè)計。 機(jī)械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)來研制和發(fā)展 新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉矗卫?、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)任務(wù)。 機(jī)械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機(jī)械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復(fù)雜的機(jī)械和機(jī)械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計算機(jī)硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強(qiáng)，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大 的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進(jìn)手的功能。手的實踐反過來又促進(jìn)人腦的智慧。在人類的整個進(jìn)化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化的。 人工智能與機(jī)械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機(jī)械制造出來。過去，各種機(jī)械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進(jìn)化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計 算機(jī)科學(xué)與機(jī)械工程之間的互相促進(jìn)，平行前進(jìn)，將使機(jī)械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 19 世紀(jì)時，機(jī)械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個學(xué)科，被稱為民用工程， 19 世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個獨立學(xué)科。進(jìn)入20 世紀(jì)，隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機(jī)械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢在 20 世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。 由于機(jī)械工程的知識總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但 是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進(jìn)步，對外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自 20 世紀(jì)中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細(xì)的專業(yè)。 綜合 再綜合的反復(fù)循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來 認(rèn)識、理解其他學(xué)科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。 綜合與專業(yè)是多層次的。在機(jī)械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 6 附錄 B of is to ge a is of of by of a of of a of of to of a on as s of of of of of of is of of ge ge to an be be in 221 1000to 15 ~ 16 of in of of or a of in as an 7th in of 8th of to to to it is to to in as an on a a 8 ~ 19th of of of of 7th as of on be to a be up by of at as a of to In 8th to of of to 1765, of 1781 is to a of to of of of to 9th is of to of 9th 0th of is a in of 0th 8 as a of to to 9th of at It to an on in to in it to be an of of as of of of by to of on to of to in of to of to of of of of of in a to of as of of of in In in 797 to of of of in a 0th a in 9th of in 20th on of C of of to of of a of 18 it on no To 8to to of he to In a of on of . of s In on of a - is of 862; 1876 of of so of of be As 21, on of 10 in of to of of in of of It 7th is in a in of of is of as a 9th to by 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