機械學科導論論文.doc

1 首先，什么是機械工程呢？ 機械工程是一門涉及利用物理定律等為機械系統(tǒng)作分析、設計、生產(chǎn)及維修的工程學科。機械工程是以相關的自然科學和技術科學為理論基礎，結合生活生產(chǎn)實踐中的技術經(jīng)驗，研究和解決在開發(fā)、設計、制造、安裝、運用和修理各種機械中的全部理論和實際問題的應用學科。機械工程學科是隨著機械的發(fā)明與改進，隨著機械工業(yè)的興起與發(fā)展而誕生和發(fā)展的。因此，論述機械工程學科的發(fā)展，必須先回溯和論述自遠古到當代機械的發(fā)明與改進的過程；還必須回溯與論述世界機械工業(yè)的發(fā)展過程。2 歷史發(fā)展概況在人類歷史上，機械的發(fā)展可以劃分為三個時代：古代、近代和當代。2.1 古代發(fā)展古代一般指從青銅時代開始到公元1416世紀的歐洲文藝復興遠動之間的6000余年的歷史時代。根據(jù)人類制造工具的材料，古代人類使用工具的歷史一般可以分為石器時代（Stone Age）、銅器時代（Bronze Age）和鐵器時代（Iron Age）。人類從使用工具到制造使用簡單機械的時間，大體上與進入銅器時代（Bronze Age）的時間差不多。從制造工藝過程上看：對勞動總的原始人而言，手是執(zhí)行裝置，用以操作生產(chǎn)工具；感覺器官是檢測裝置，感受著制造過程中的各種信息；人腦是中樞控制裝置，對所獲得的信息進行分析、比較，做出判斷和決策，如圖2-1所示。古代機械從總體上來講，機械發(fā)展緩慢。從純技術的角度來看，沒有更先進的動力是原因之一。 干 擾人腦 人體（手、足）加工對象需求 產(chǎn)品 人的感官 圖2-1 原始制造工藝系統(tǒng)2.2 近代發(fā)展近代大體上是指從文藝復興到第二次工業(yè)革命結束的時代。文藝復興后，在17世紀出現(xiàn)了以經(jīng)典力學的建立為相關代表的近代第一次科學革命。歐洲在1819世紀發(fā)生了兩次工業(yè)革命，以解決動力缺乏的核心問題。第一次工業(yè)革命使世界進入了蒸汽時代，強大新動力的出現(xiàn)，極大的推動了新機器的發(fā)明和機械的廣泛使用。第二次工業(yè)革命使世界進入了電氣時代，發(fā)明了汽車和飛機。能源與科技的發(fā)展，直接解放了人的體力，也加快了機器的工作速度和強度，使其達到了以人的體力作為動力時不可比擬的程度。與此同時，還出現(xiàn)了取代人的直接工具器官的各種檢測工具，如圖2-2所示。機械工程，從分散性、主要依靠匠人們個人的才智的一種技藝，逐步發(fā)展為有理論指導的、系統(tǒng)的和具有獨立性的近代機械工程學科。 干 干 加工 對象 加工 設備人腦 擾 擾 需求 產(chǎn)品 檢測工具 圖2-2 動力機械、加工設備的出現(xiàn)所引發(fā)的制造的變革2.3 當代發(fā)展當代是指從19世紀末的新物理學革命以來，第二次世界大戰(zhàn)以后，計算機的發(fā)明和廣泛使用激起了第三次技術革命。20世紀，電氣技術、電子技術、自動化檢測裝置等相續(xù)發(fā)展。20世紀中后期，微電子技術，特別是計算機的出現(xiàn)與應用，給人類提供了強大的技術手段。使制造進一步發(fā)展變革，如圖2-3所示。 干 干加工對象自動化加工設備 擾 擾計算機 需求 產(chǎn)品 監(jiān)測系統(tǒng) 圖2-3自動化裝置與計算機的應用所引起的制造的變革隨著人們的生活水平的提高，對機械產(chǎn)品的性能需求更高、更全面。同時，人類探索未知世界的活動以更大規(guī)模展開。這兩方面的需求推動著機械科學與機械工業(yè)以空前的速度進一步的發(fā)展起來。當代機械工業(yè)形成，學科內(nèi)容的廣度與深度都遠不是近代機械工程學科所能比擬的。3 機械工程未來的發(fā)展趨勢根據(jù)中國機械工程技術路線圖對未來20年機械工程技術發(fā)展進行的預測與展望，面向2030年機械關系技術發(fā)展有五大發(fā)展趨勢。其分別包括：綠色、智能、超常、融合、服務。下面我講分別對這五大發(fā)展趨勢進行逐一論述：3.1 綠色3.1.1 發(fā)展綠色工程機械產(chǎn)品的必要性、緊迫性 提到綠色產(chǎn)品人們更多的會想到綠色食品、綠色家電產(chǎn)品、綠色農(nóng)業(yè)等。綠色工程機械產(chǎn)品還遠沒有讓國人引起高度重視。但隨著國家經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展和國家大型工程項目的逐步開工，工程機械種類和數(shù)量不斷增加，大量工程機械所消耗的資源、排放的污染對環(huán)境產(chǎn)生了難以估量的負荷。 “綠色”是從環(huán)境保護領域中引用來的。人類社會的發(fā)展必將走向人類社會與自然界的和諧。人與人類社會本質(zhì)上也是自然世界的一個部分，部分不能脫離整體，更不能對抗與破環(huán)整體。因此，人類必須從各方面促使人與人類社會同自然界和諧一致，制造技術也不能例外。為保護人類十分寶貴且有限的資源，實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展，提高操作人員的安全性及工作舒適性，努力達到人、機和環(huán)境的親和，可以預見開發(fā)研制環(huán)保節(jié)能的綠色工程機械產(chǎn)品將是今后工程機械發(fā)展趨勢的主流。人類面對環(huán)境、生態(tài)和資源的危機，必須實行可持續(xù)發(fā)展策略，開發(fā)綠色產(chǎn)品，推行綠色制造。目前國務院已把“環(huán)?？萍及l(fā)展規(guī)劃”和“再制造的關鍵技術開發(fā)”列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃，從而為綠色工程機械產(chǎn)品研制提供了重要的政策依據(jù)。綠色工程機械產(chǎn)品符合可持續(xù)發(fā)展的要求，是社會進步的標志，也是科技發(fā)展的必然趨勢。實踐證明，誰起步早、實施快，誰就能把握產(chǎn)品研發(fā)的主動權。發(fā)展綠色工程機械產(chǎn)品必須使工程技術人員，特別是企業(yè)決策者，應充分認識到綠色設計的必要性和緊迫性。從發(fā)展的戰(zhàn)略角度看，綠色工程機械產(chǎn)品將會給企業(yè)及其產(chǎn)品樹立良好形象，并最終帶來不可估量的社會和經(jīng)濟效益。3.1.2 綠色工程機械產(chǎn)品的設計綠色工程機械產(chǎn)品首先體現(xiàn)在綠色設計。綠色設計的含義就是在產(chǎn)品的整個壽命周期內(nèi)(包括設計、制造、運輸、銷售、使用或消費、廢棄處理)，著重考慮環(huán)境屬性，即將產(chǎn)品自然資源的利用、對環(huán)境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復利用性等作為設計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，并行地考慮保證產(chǎn)品應有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟性和質(zhì)量等。綠色設計主要應考慮2方面的內(nèi)容:一是產(chǎn)品本身的綠色設計。采用綠色材料，實現(xiàn)零部件的標準化、模塊化，提高產(chǎn)品的可拆卸性，便于產(chǎn)品的回收和重復使用，在產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)，實現(xiàn)產(chǎn)品的再循環(huán)利用。二是減少廢氣、廢水、噪聲的排放，降低制造、使用過程的資源消耗，加強工程機械產(chǎn)品對能源的綜合利用效率，滿足工程機械產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過程中不給社會帶來危害的社會要求。3.1.3 應用、開發(fā)新的動力能源機械工程動力源大多為柴油機，在空氣流通不暢的井巷和隧道施工中，各種有害氣體和微粒的排放對環(huán)境污染更嚴重。綠色設計從根本上是倡導研制、開發(fā)新的清潔能源。如電動叉車，從環(huán)保角度看，明顯優(yōu)于內(nèi)燃叉車。在成功研制體積小、電量足、行駛里程長、充電時間短、可靠性高的新型電池，掌握剩余電量顯示等技術后，電力作為工程機械的動力源是發(fā)展方向，同時有廣闊的應用前景。目前我國在純電動汽車、燃料電池汽車和混合動力汽車的技術研發(fā)已取得突破性進展，已進人實施產(chǎn)品化工程(安全性、可靠性、耐久性、舒適性、降低成本)階段。工程機械可以借鑒新能源在汽車研發(fā)方面的經(jīng)驗，花大力氣去研究天然氣、液化石油氣和天然氣-柴油混用的雙燃料清潔能源在各種工程機械上的應用問題(包括改進發(fā)動機的某些結構，解決充氣設施和相關技術等等)，解決污染嚴重且日益匾乏的燃油能源問題。3.1.4 應用綠色制造工藝、回收與再制造工程機械綠色再制造應以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為目標，以先進再制造技術和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段來修復、改造并以高新技術提升即將報廢產(chǎn)品的一系列技術措施或工程活動。工程機械回收與再制造交點是節(jié)能、資源利用最大化、環(huán)保的再制造技術，是集先進高能束技術、先進數(shù)控和計算機技術、CAD/CAM技術、先進材料技術、光電檢測控制技術為一體的綜合性技術。是企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略需要，同時整體提升工程機械行業(yè)各機型的清潔化、節(jié)能化、人性化和綠色再制造的技術水平，有利于擴大產(chǎn)品出口，提高國際競爭力。工程機械主要應從發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、工作裝置等方面施實再制造。制定具體的零部件拆卸、清洗、回收處理方案、回收處理工藝、回收物流管理、失效預測、失效機理、壽命預測等再制造工藝流程。如圖1所示： 3.1.5 發(fā)展前景目前，產(chǎn)品綠色化已成為世界進步和發(fā)展的必然潮流，綠色技術是解決資源和環(huán)境問題的最佳途徑。工程機械面臨綠色的挑戰(zhàn)，理應順應時代潮流，推廣綠色技術，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，提高市場競爭力，使工程機械獲得更大的發(fā)展。3.2 智能：3.2.1 信息技術的巨大作用 21世紀，基于知識的產(chǎn)品設計、制造和管理將成為知識經(jīng)濟的重要組成部分，是制造科學與技術