现代机械原理范文10篇

现代机械原理范文篇1

关键词：机械设计;节能;分析和应用

社会不断的发展，机械设备不断的更新。机械行业的发展正处于飞速发展的时代，机械行业是现代社会中的新宠儿。但是在机械行业中也存在着很大的竞争，机械的成本，机械的质量和机械的工作能力对需求者来说都是关注的热点。能创新出新的机械的发明，能够有效的节约能源和保护环境对于机械企业来说也是非常重要的。在现代可持续发展的理念下，能的机械能够获得国家和社会的不断支持。

1机械设计节能背景和基本原理

1.1机械设计节能背景。随着我国的经济发展与高速的经济贸易交流，我国迎来了许许多多的挑战和机遇。这对我国的经济发展来说起着积极的促进作用，但同时一些国外的先进设备也流入我国，对我国的现有的一些机械行业和相关企业发展都存在着巨大挑战。这一挑战促进了我国的机械设计发展，各种新型设备不断更新，各个新技术不断的出现。促进了我国的经济发展。机械节能设计，我国从很早就提出了可持续发展战略，对于环境和资源的开采都必须要有节制的开采，要从长远的角度去看待资源问题。不能过度的开发资源，导致生态破坏。所以在这可持续发展的理念的指导下，促进了机械设计技能的发展。1.2机械节能设计的基本原理。机械节能设计是从机械的各个层面出发，对机械的组成部件和运转原理以及能量传送等进行合理的设计，以达到使用目的。机械的前期设计准备阶段时机械工程中的重要组成部分，设计对于机械来说决定了机械产品的使用原理和使用性能及外观。机械在使用中存在着巨大的能源消耗和污染排放，人们为了很好的解决这一问题保护环境减少机械排放，对机械节能设计重视了起来。机械技能设计的基本原理是对机械的工作效率，机械的运转效率，所需能量通过合理的设计进行一个整合。运用相关的先进的科技来达到节能目标。实现可持续发展理念。

2机械设计节能基本原理的应用

实现机械设计节能，是符合我国社会发展理念的需求，也是社会选择的必然发展。机械设计节能对于保护社会环境来说有着十分重要的作用。在机械设计中要想合理的减少能源的消耗，就需要对机械的动力系统进行研究，以及及时的了解社会上先进的动力技术好机械体系的动力势能。在设计中增强机械使用的效率节省能源，对机械中的机械体系的势能与动能及功率相互结合，达到优化机械的目的，实现有效的节能减排。以及达到减少机械的使用，从而起到保护环境实现可持续发展。在目前的机械应用中，机械设计节能原理被广泛的应用到生活当中的一些方面。同时这一原理的应用达到了非常好的节能效果，被人们不断的发展与制造，产生了很好的社会经济效果。2.1将机械设计节能基本原理应用到升降机械的设计中。升降机械在机械应用中是最常见的，不仅在施工工程中，在我们平时的生活中也能经常看到。升降机械的使用范围可以说是非常广的了。所以在这一方面上面应用节能基本原理对能源消耗来说是非常有帮助的。能够帮助社会减少巨大的能源消耗。升级设备是通过链条和传统设备进行工作的，由于升降设备是将物体提大很高的势能所以需要消耗很大的能源。在传统的升降设备中，对于能源的设计也没有一个统一的标准。所以要想将能源节约下来就要将机械节能设计原理合理的应用到升降设备中去。升降设备中，在升降环节的进行过程中所消耗能量是最大的，产生的功率比较高。所以在这一环节的节能设计要格外的注意节能设计，积极的采用绿色环保的先进技术应用，并对一些老旧设备，高能耗设备进行及时的更换处理。通过这种方式去降低能源消耗。所以将机械设计节能基本原理应用到升降机械的设计中能够促进升降机械的环保应用。能够有效的节约社会资源，能够保护生态环境，促进人与自然的协调发展。2.2将机械设计节能基本原理应用到机械加工设备中。机械加工设备对于人们的生产和生活都有着巨大的帮助，通过应用机械来帮助人们进行食物，产品的加工，能够有效的促进产品的生产效率，帮助产品企业的经济发展。将机械设计节能基本原理应用到机械加工设备中能够使得日夜运作的加工设备得到有效的改善，帮助企业节约能源，降低污染排放。同时避免了在加工流程中的一些能源浪费，资源消耗。

3结束语

综上所述，本文主要阐述了机械设计节能基本原理和一些生活生产中的实际应用，目的就是为了能够让机械的生产和设计的同时能够考虑对社会环境，自然生态的保护。从而达到可持续发展的社会发展理念。对于这一理念是当代人民和国家所需要的，机械设计也应当顺应这一理念去发展。将机械节能设计合理的应用在机械生产过程中，能够有效的促进社会经济的发展，实现社会和人们的共同富裕。

参考文献

[1]李征.机械设计节能基本原理的分析与应用策略[J].内燃机与配件,2017(10):130.

[2]张宇.机械设计节能基本原理的分析与应用[J].黑龙江科技信息,2017(14):60.

[3]朱萍.机械设计节能基本原理的研究[J].中国管理信息化,2017,20(01):91.

现代机械原理范文篇2

机械设计具有自身的程序，图1为设计的基本程序。图1机械设计的基本程序目前，机械设计教学中主要存在以下问题。

1.1教学内容过于防范

目前，机械设计这门课程包含的内容较多，有机械原理和机械设计。机械设计包括材料、力学、热处理、机械原理、公差与配合、机械零件、机械CAD等内容，所涉及的知识层面较广，教学内容较散，且与其他课程有着很多重复，如机械设计学科中有一项螺纹连接的相关教学内容。可见，教学范围与机械设计这门学科的学习原则不相符合。又如，减速器的类型、样式和设计参数要求，和机械制图中的减速器设计相关知识存在较高重复率，不仅在学科的学习层次上造成混乱，还浪费了学生的学习精力。

1.2与时俱进能力不强

机械设计这门学科的实用性较强，同时其教学内容随着科技的不断发展而不断变化。所以，传统的教学内容如果不进行更新，很难满足现代社会的需求。现代机械设计教学应当满足工程性和技术性需求，同时也应当具备系统性。因此，现代机械设计学科紧随时代的变化而改变，将传统的设计技术进行时代元素的融入。如今，很多相关院校对机械设计教学中的设备结构、设备强度和运动学等技术的教学比较注重，教学力度也较大，使能源问题、环境问题的教学很少涉及。尤其是安全、人机关系、美学等社会因素和价值工程、周期费用分析等经济因素，导致机械设计教学无法满足现代人们的生产需求。

1.3教学方式落后

很多相关院校对机械设计的教学仍然采用讲学通用的原则，对于教学中的重点知识，让学生采取理论知识记忆的灌输性传统学习方法，而对这门学科的实际应用教学涉及较少，仅仅加深了学生的相关知识或原理的理解。同时，缺乏案例式教学、现场教学以及讨论启发式教学，在学生的学习过程中没有充足的时间进行自主探索，严重阻碍学生对知识的理解与掌握，同时一定程度上阻碍了学生运用所学知识解决实际工程问题能力的发展。因此，应当对机械设计教学体系进行创新。

2创新机械设计教学体系措施

2.1调整教学内容

机械设计的学科教学内容应从实际出发，注重教学的整体性、实践性以及创新性。如今，很多学生对于机械设计的基础知识掌握不明确。所以，机械设计教学中应当遵循适度够用的理论知识学习原则，可采取重点学习、部分理解等方式。首先，教学内容要清晰精简，要精简机械设计这门课程的教学内容，避免学生在相关知识的学习中产生知识重复。同时，在学生的实际应用教学中，如实验、实习、课程设计、社会调查、毕业论文以及课外科技活动等注重实践运用的教学环节，不但要适度融入相关基础知识，还要增加其课程。其次，要注重知识的整合。在机械设计的实际教学中，将其中关联性与联系性较大的知识急性整合学习。最后，在机械设计的教学过程中应当注重知识点的增设。不仅要注重知识的重点性，还要考虑知识的完整性，可以增设以电、液为动力的机构组合，结合实际的典型机械等新内容，使学生全面认识现代机械，以适当前生产实际需要，方便计算机辅助设计的应用和推广。

2.2加强学生能力培养

机械设计是一门极具实践性的课程，过程中应当注重学生设计技能和创新能力的培养，以培养学生技术应用能力为主要教学目的，同时注重学生工程意识、工程实践能力、创新意识以及社会实践能力的培养。实际教学过程中，教师应当彻底摒弃传统的灌输式教学模式，在讲解相关理论知识或原理时，注重培养学生总结结论的能力。同时，在相关知识或原理的讲解时，融入其在实践中的应用，坚持产、学、研相结合，体现机械设计教学的基础性、系统性、实践性以及现代性。

2.3创新教学方法

目前，相关院校的招生多是面向全国，导致各种学生的机械设计学习基础不一。因此，要不断创新如今的机械设计教学。教学过程中，应当加强直观教学，在学生学习相关理论知识或原理的同时，让学生接触各类种机械、机构、零件、部件、图纸，提高学生相关知识或原理的实践性。同时，教师也可以利用多媒体、电子教案、CAI课件以及录像等现代教学技术，借助计算机和互联网，利用虚拟现实技术和仿真软件系统，开展机械设计的现代化、立体式教学。此外，教师在机械设计的实际教学中，应当尽量减少相关知识或原理的理论推导，运用例证讲清思路，加深学生对相关理论知识或原理理解，提高课堂教学效率。

2.4增加教学实践

机械设计是一门较注重实践运用的学科，教学时教师不能仅仅注重学生的知识学习，要更加重视学生的知识运用，如绘制机构运动简图。图2为机构简图的绘制步骤。以四杆机构为例，结合日常见到的筛东西、磨豆腐等，布置设计任务。在四杆机构的讲解过程中，不断提醒双曲柄机构、曲柄摇杆、双摇杆机构分别有什么运动特性，能转化为什么样的运动形式，现实生活中有哪些物品用到了这些机构，不断启发引导学生思考设计任务。一个机器少不了动力，因此课程中增加电动机的选用环节。学生设定自己运动机构的各种参数后，按部就班选用电动机，由此掌握效率等概念，并对整体的机器建立一个大概的认识。电动机选好后，考虑减速的问题。这时，可以引进齿轮机构（包括蜗轮蜗杆）、带传动、链传动。齿轮机构重点讲传动比的分配、计算及选用，对于渐开线的形成等和现场应用联系不密切的内容可忽略不讲。带传动、链传动重点讲传动特点和应用。此外，学习过程中要加入查手册选材料环节，把时间用到应用实践上。

3结语

目前，我国机械设计教学体系仍然存在教学内容过于庞杂、无法适应时代的快速发展以及教学方式过于陈旧和落后等问题。因此，在机械设计实际教学过程中，应当调整教学内容，加强学生能力培养，同时不断创新教学方法，以期为国家培养更多机械设计创新性人才。

作者:李爱军 徐红芹 王红梅 单位:山东理工大学机械学院

参考文献

[1]金京，罗声.基于创新能力培养的机械设计类课程教学改革与实践[J].纺织服装教育，2012，27（6）：534-536，539.

[2]钱抗抗.创新教育模式的理论研究与改革实践——浅谈机械设计基础的微课开发与实践应用[J].职业，2016，（11）：45.

现代机械原理范文篇3

关键词：工程教育专业认证；课程设计；陶瓷机械；教学改革

工程教育专业认证是针对高等学校工科专业实施的专门性认证，也是实现工程教育和工程师资格国际互认的重要基础[1]。高等教育质量问题成为社会关注重点，为进一步提高工科专业教学质量，对标国际标准，教育部于2006年启动了工程教育专业认证试点工作，2013年，中国成为《华盛顿协议》预备会员，2016年正式加入国际工程教育组织[2]。“机械原理与机械设计课程设计”是机械类专业培养学生综合机械设计能力和创新能力的重要实践教学环节[3]。课程主要任务为简单结构运动分析，简单的机械设计，旨在引导学生整合机械原理和机械设计的所学知识：机构运动简图、基本零部件设计校核、传动方案设计等，以期培养学生工科思维。如何对“机械原理”和“机械设计”课程设计教学进行改革，以适应新时代工程教育认证的新要求，是摆在各工科院校面前的一大挑战。

1对“机械原理”和“机械设计”课程设计现状的分析

“机械原理”和“机械设计”作为机械专业学科非常重要的专业基础课程，其课程设计大纲明确了常用机械零部件、机械传动系统、联系实际设计过程、正确的设计思想、分析和解决问题能力等要求指标。但传统的课程设计难以满足新时代工程教育专业认证标准。本校目前仍存在以下问题：①机械课程设计的选题较为单一。“机械原理”课程设计只是对典型机构、四杆机构或凸轮机构运动分析。“机械设计”课程设计一直以来都是以二级圆柱齿轮减速器作为设计题目。题目传统单一，学生抄袭现象严重，不求甚解风气较重。与工程教育专业认证标准的符合学校定位、适应经济发展需要的培养目标尚有差距。机械作为一门工科，理应与实际接轨，应与生产实践相结合，与社会发展需要契合，充分体现出各地区高校的机械专业特色。②机械课程设计的相关性不足。虽然机械原理中的执行机构和机械设计中的零部件设计都得到了训练，但学生学完机械基础系列课程后，缺乏对整体机械的认识，“机械原理”课程设计着重于运动分析，“机械设计”课程设计着重于机构零部件性能参数，二者甚至不在同一机构中，两门课程没有建立必要的对接点，使学生没有形成一个有机的整体系统工程的认识以及掌握机器设计的完整过程。

2课程设计改革探索

[4]景德镇陶瓷大学于2019年全面启动工程教育专业认证工作，“机械原理”和“机械设计”课程设计正是培养机械电子工程学院学生创新及实践能力的关键教学环节之一。对照工程教育专业认证标准，考虑将“机械原理”和“机械设计”课程设计在选题和内容上加以融合，实行统一题目，并且结合立足于本校特色的陶瓷机械，以期满足工程教育专业认证标准的培养目标、课程体系、毕业要求等要求。对照标准，在教学内容、教学目标和组织实施上提升对机械课程设计的改革。2.1教学内容的改革。对照工程教育专业认证标准的培养目标标准：突出学校特色、学校课程特色。根据本校培养方案和要求指标，教研组对课程设计大纲进行探讨，将课程设计的选题立足于极具本校的陶瓷机械特色。从实际陶瓷机械中提炼难度适中又符合机构运动和传动教学重点来自陶瓷生产中实际的设计题目，如颚式破碎机、高压注浆机、厢式压滤机、真空练泥机等。并且带学生进入现场参观陶瓷生产过程，讲解陶瓷机械的内部结构和动作。例如讲解颚式破碎机连杆机构的粉碎黏土材料过程，辊压机的电机到辊轴上的传动过程，在学习专业知识的同时还与实际结合、与陶瓷特色相融合。另一方面，结合教师的科研项目拟定合适的课程设计题目，允许并鼓励学生根据经验和兴趣自己拟定课程设计选题。2.2教学目标的改革。工程教育专业认证标准的课程体系标准为工程类专业课程要体现整体系统设计和实现能力的培养。本课题课程设计的选题需具有综合性，全面培养学生的机械设计能力，所选的设计题目所需的机构应覆盖“机械原理”课程中所学的主要机构和“机械设计”重点讲授的带传动系统。在工程教育专业认证理念指导下，将“机械原理”课程设计和“机械设计”课程设计结合起来，统一题目，完成设计的全过程训练。使学生将“机械原理”和“机械设计”的课程设计为相同机构的不同题目，例如高压注浆机机构及传动装置设计、厢式压滤机机构设计及传动装置设计、真空练泥机机构设计及传动装置设计、颚式破碎机机构及传动装置设计，如图1所示。内容之间逐步递进，深入完成课程设计，并且题目贯穿两个课程，由浅而深引导学生自主思考，完成综合性的课程设计。2.3组织实施的改革。工程教育专业认证标准的工程能力和工程要求标准：能否解决简单的实际工程问题，能否就复杂工程问题和同行、其他专业人士及社会公众有效沟通。考核的标准重点分别放置在如下方面：①学生的工程实践性。学生查阅资料的能力、观察分析问题的能力和设计计算的能力，学生对设计课题的理解程度，传动方案和执行机构是否可行。特别关注受力分析、材料选择、工作能力计算、主要参数及尺寸确定、结构设计、设计资料和标准的运用等。鼓励利用计算机二维CAD或者等三维软件进行课程设计。培养学生的创新精神，应对未来工程挑战。②学生撰写报告、文稿设计和发言表达能力，答辩时学生的语言表达能力和对问题的论述能力。并全面分析所设计的机构的优缺点。剖析整个设计计算过程，对设计资料和标准的运用情况的表述，提出今后在设计中应注意的问题，并设想出改进方案。通过这个综合课程设计掌握机械设计的方法和步骤，培养学生发现和分析、解决工程实际问题的能力。

3课程设计具体实施

工程教育专业认证标准提倡的是“做中学”的教学模式和“以工程为导向”的教学方法，以期培养学生的工程设计能力与实践操作能力，有效地提高教学效果。以“化整为零”的教学方式进行课程设计改革，结束“机械原理”和“机械设计”课程学习后再将相关课程设计的集中式设计模式，变为先分散再集中的设计模式，使课程设计所进行的理论设计计算与结构分析设计与理论教学同步进行。具体措施如下。在开始学习“机械原理”课程时，介绍“机械原理”和“机械设计”课程设计的相关内容和设计要求，让学生按自愿组合的方式组成研究学习小组，一般为3～5人，并要求学生优先选择从陶瓷机械中广泛搜集的合适的综合性课程设计题目。在“机械原理”课程教学结束后，进入综合设计的第一阶段，时间为1周。此阶段包含两方面的内容：方案设计，典型机构的分析与综合。方案设计阶段以小组为单位，组织学生参观讨论，在分析机器的结构、传动方式、工作原理以及各部件的功能顺序的基础上，绘制机器运动循环图，确定最佳设计方案；机构的分析与综合阶段主要是从设计方案中选取最具代表性的机构，进行机构的尺寸综合、机构运动分析和力分析，并初步确定其传动方案，编写机构设计说明书，准备第一阶段答辩。“机械设计”课程教学结束后，进入综合课程设计的第二阶段——机械设计课程设计部分，时间为3周。针对第一阶段确定的最佳设计方案中的执行机构及其传动方案，在理论教学中，以课外作业形式要求学生完成挠性传动、齿轮传动、键、轴、轴承等零件的设计计算和选用；在“机械设计”课程教学结束后的集中设计阶段，学生利用所学的零件设计的相关知识，评价在第一阶段初定的传动方案的合理性，并加以优化改进。传动方案确定后，进行传动装置的设计计算、零件的结构设计和强度校核，然后绘制装配图和零件图，编写此阶段的设计说明书，准备第二阶段答辩。明确有目的性的考核。增大课程设计在总分中的比例，以还原工科课程实际工作时的能力要求。考核的标准重点放置在学生的实践性和创新性上，主要考察学生观察分析能力和机械设计计算能力。其中课程期末考试占40%，课程设计占40%，平时成绩占20%。鼓励学生学习并且利用CAD完成课程设计，或者用ADAMS、UG等三维软件进行三维建模或仿真设计，对做出正确仿真的学生给与一定加分。全面准确地反映学生学习能力，刻意地引导学生解决可提升实际运用能力的问题[5]。

4结束语

传统机械课程设计已然无法满足新时期的工程要求，对机械设计及其自动化专业学生的课程设计进行改革迫在眉睫。工程教育专业认证作为推进工程教育改革的主要手段，是增强工程教育人才培养对产业发展的重要保障，是促进工程教育的竞争力的关键因素。实现工程教育标准对学生能力的要求，在学习中走向实践，在实践中把知识反馈给社会，还需不断探索。

参考文献：

［1］王成.以卓越工程师培养为导向的机械原理课程改革与创新［J］.中国现代教育装备，2015（11）：75-77.

［2］张自强，赵京.科研思维在《机械原理》课程教学中的应用［J］.教育现代化，2019，6（56）：197-198.

［3］刘艳艳，梁医，赵建平.基于应用能力培养的机械原理课程设计教学改革与实践［J］.中国教育技术装备，2018（2）：90-92，95.

［4］司慧.改革机械原理和设计课程设计的探索与实践［J］.太原理工大学学报（社会科学版），2008（Suppl1）：39-41.

现代机械原理范文篇4

所谓机械加工精度是指机械零件在生产和加工过程中，其实际的几何参数和理想中的几何参数之间相符合的程度。机械零件的几何参数一般包括了以下几个方面：位置、尺寸和形状。机械零件的加工精度就包括了以上三个方面的内容。首先是相互位置的精度，主要是用来判断机械零件对加工表面同基准间所产生的位置误差；其次是尺寸精度，尺寸精度则是用来判断对机械零件加工表面的同基准间所产生的尺寸误差；还有一个则是形状精度，形状精度主要用来判断对机械零件的整体几何形状所产生的误差。事实上，在现实的机械加工生产过程中，由于各种各样的原因，任何一种加工方法所得到的机械零件的实际几何参数都不是绝对准确的，机械零件在加工过程中都会产生一些误差。机械零件的加工误差就是指机械零件在加工过程中实施的几何参数与理想几何参数之间的差距和偏离的程度。机械产品是由各种不同零件加工组合而成的，加强对机械零件由设计到加工，再到成品产出过程中的误差分析，提高机械零件在生产过程中的精度，对于提高机械产品的质量，增强机械产品的性能，提高机械生产商的市场竞争力具有非常重要的作用和意义。

2机械加工精度误差分析

2．1加工原理误差加工原理误差是机械零件加工误差中最常见的误差类型之一。所谓加工原理误差，就是指在机械零件加工过程中，由于采用了一些相类似的加工方法、刀具轮廓以及传动比等，来替论上的加工方法和工具，从而使得机械零件在实际的加工过程中产生了偏离理想参数的状况。加工原理误差的出现主要有以下几个方面的原因。首先，在现实的机械零件加工中采用了近似的加工运动。通常我们在进行机床作业时，为了使工作表面符合我们加工的要求，我们就需要在加工工具和被加工对象上建立一定的关系，这种关系就被称之为运动关系。在理论加工原理中，如果要达到完全准确加工精度，在实际的加工过程中就会出现很多不切实际的问题，对我们的生产加工带来很多困难，因此，在实际的加工中，我们往往会采取近似运动的加工方法，这样就导致了加工原理误差的产生。其次，在现实的机械零件加工中采用了近似的刀具轮廓。刀具轮廓是机械零件加工的重要工具，理论上，对机械零件的加工要求具有非常准确的刀具曲面，要求刀具的刃口要和曲面的轮廓完全符合，但是在现实的生产加工中，要想达到这种完全的吻合，几乎是不可能的。介于此，通常会采用近似的曲面，如圆弧、直线等简单的线性来替论上的曲面，这样由于刀具轮廓的差异就导致了加工理论误差的产生。

2．2工艺系统误差机械零件的加工离不开加工工艺，加工工艺系统误差主要是由于零件在被切削、传动等的过程中，产生了一定程度的弹性变形，导致加工工具和零件之间的位置发生错位，从而产生了生产加工的误差。分析工艺系统误差产生的原因，大致可以从以下几个方面来看：首先，机械零件受力点位置变化引起误差。机械零件在被加工的过程中，工艺系统的切削着力点是伴随着被切削位置的变化而变化的，机械零件在被切削过程中，其被切削的位置在不断的发生变化，二者在位置的变化中由于摩擦的作用就可能会产生位置错位，从而引起加工工艺系统的误差。其次，机械零件受力程度的变化引起误差。机械零件在加工工艺中，不仅其受力点的位置在不断发生变化，其受力的程度也在不断的发生变化。通常，用来被加工的机械零件本身就存在着质地、形状以及尺寸方面的不均匀问题，这些机械零件在被加工过程中，再加上其受力程度的不均匀，必然导致了误差的存在，影响了加工精度。

3提高机械加工精度的措施

提高机械加工精度，对提高机械生产企业的市场竞争力具有重要作用。针对机械加工精度误差产生的原因，从以下几个方面来提高机械加工精度。

3．1有效的减少原始误差机械加工误差产生的部分原因就在于被加工对象及其加工工具本身就存在着一定的误差。因此，采用有效措施，减少原始误差，是提高机械精度的重要方法。首先，加强对加工误差中的原始误差进行分析，发现误差产生的类型及其原因，并根据不同的原因采取不同的措施。其次，严格控制零件加工所使用的机床和其他工具的刚度、几何精度以及加工受力和受热的变形程度等。同时，由于大部分加工误差都发生在表面，因此，对于加工表面误差，则要采取相应措施，例如提高机床安装技术，减少刀具在安装过程中的误差，重视对刀具成形形状的掌控，防止成形刀具产生形状误差等。

3．2补偿误差有些加工误差是在加工工艺系统中产生的，因此，我们就要采取一些措施，有效的减少加工工艺系统的误差。所谓补偿误差就是指以人工的方式，在原始误差的基础上再创造一些新型的误差，来抵消或者均衡加工工艺系统中的原始误差，从而提高加工精度。补偿误差是减少加工误差，提高加工精度的有效措施。

3．3分化误差在降低加工误差的方法中，除了补偿误差，还可以采用分化误差的方法。一方面，通过不断的误差研究，发现加工误差产生的规律，并对产生误差的范围做一个整体上的分类和定位，从而使加工零件的误差范围在宏观上得到大大改善。另一方面，通过对零件的再次加工，是零件首次被加工所遗留下来的误差再次得到完善，从而使工件表面上的误差得到不断的均衡。在分化误差的方法，要求对加工联系密切的工具和零件的表面进行细致的分析和对比，不断的进行比较，发现差异，然后再根据这些误差有针对性的进行均衡。

3．4采用现代化的机械加工技术，实现实时加工误差控制随着机械加工技术的不断提高，现代化的数控机床已经得到了普及，在数控机床中，通过计算机技术和软件操作，我们能够实时监测到工件在加工工艺系统中的每一个过程的几何参数，从而实现了实时的误差控制和误差补偿。实时误差控制是在高精度的测量装备中，对加工过程的没一个环节采集工件加工的误差数据，实时了解到工件在加工的当前状态下的实际几何参数，然后根据被监测到得工件误差的方向和程度，由补偿控制装置构建一个误差的微量位移，进行实时的误差补偿。在这种技术下，实时的误差补偿受补偿装置惯性的影响，导致补偿措施有些滞后，但这种减少误差，提供加工精度的效率高，而且其效果也好，值得被推广和应用。

现代机械原理范文篇5

关键词:仿生设计;农业;机械设计;应用

随着计算机技术的发展，农业机械设计的工具和方法也越来越多，为农业机械设计提供了保障。农业机械设计与我国农业发展息息相关，不断提高农业机械设计水平和效率对我国农业的可持续发展有着重大作用。近年来，仿生学原理的应用越来越普遍，对于农业机械设计而言，仿生学原理的应用可以强化机械的实际操作性，从而更好地满足农业发展的需要。

1仿生设计在农业机械设计中应用的意义

所谓仿生设计是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴学科，是建立在技术系统上，通过对生物系统某些原理的实验性模拟、构造，从而设计出一种新的设计思维方法［1］。农业机械设计就是研究与农业机械相关的设备，农业机械设计与我国农业的发展息息相关。对于农业而言，机械设备是实现农业现代化发展的保障，而机械设备作为一种产品，在现代社会里，人们对机械设备不仅注重功能性，同时也注重设备的整体造型的美观性。而农业机械设计中应用仿生学，通过生物仿造，对农业机械进行模拟，可以对农业机械的功能进行优化，同时，通过仿生设计，还可以赋予农业机械新的生命象征，通过各种素材的搭配，可以设计出符合多功能性、符合人与自然和谐发展的农业机械产品。

2仿生设计在农业机械设计中的应用

2．1外观上的仿生设计

对于农业机械而言，机械外观合理与否直接影响到机械的使用性能。就当前农业机械来看，主要是集中在产品的使用性能上，而忽略了产品的外观形象设计，以至于设计出来的产品缺乏亲和力，人们在使用的过程中也比较机械，没有很好的感觉体验。而仿生设计的应用可以改善农业机械的使用功能，同时也能使得农业机械的外观更加美观、形象，使得人们使用的过程中倍感亲切。在农业机械设计的过程中，应用仿生设计，将农业机械通过仿生技术进行模拟构造，一方面可以对农业机械的使用性能进行测试，另一方面可以对农业机械的外观进行优化，以达到人们审美标准的需要。

2．2功能上的仿生设计

随着社会的快速发展，人们会逐渐发现其他生物的一些功能远远比人类要强，从而促使着人们去对这些生物的功能进行研究。而仿生设计在对自然生物体，包括动物、植物、微生物、人类等所具有的典型的仿生物形态的认知基础上，寻求对产品的突破和创新。而仿生设计的核心就是仿生技术，通过仿生技术，设计人员在进行农业机械设计时，可以将生物界中的某些独特功能应用到农业机械中去，从而改善农业机械功能，满足农业作业各方面的需求［2］。

2．3材料上的仿生设计

在农业机械设计中，不仅可以对农业机械的外观和功能进行仿生，同时还可以对农业机械的材料进行仿生［3］。农业机械材料的选用直接关系到了农业机械的使用寿命。只有质量合格的产品才能被人们认可。在仿生设计中，可以通过观察生物的结构和构造来更好地设计相应的机械。对于生物结构而言，有的生物结构非常精巧，这种精彩特质与材料直接相关，在农业机械设计时，设计人员选用生物材料来进行设计，从而更好地满足实际需求。如土壤动物的脱土原理，在进行仿生设计时，设计人员就可以将这种材料应用于犁体中，从而减少农业机械在使用过程中黏土，进而提高农业作业效率。

2．4机械控制性能的仿生设计

随着计算机基础的发展，农业生产自动化已成为现代农业发展的主要方向，而要实现农业的自动化生产，农业机械就必须实现智能化控制。通过仿生设计，可以实现对农业机械更加人性化和智能化的控制，通过智能化控制，可以有效地实现农业生产的均匀化作业和精准化操作［4］。

3结语

现代社会，农业机械化作业已是大势所趋，加大农业机械设计对推动农业的发展有着重大意义。仿生设计在农业机械设计领域中得到了广泛的应用，仿生原理和仿生技术的出现为农业机械设计提供了多样性的选择，对农业机械设计的发展有着积极的作用。仿生设计不仅可以改善农业机械的功能，同时还能改善农业机械的外观，实现农业机械的智能化控制，从而更好地满足人们的需要。

作者:谢勇中 单位:邵阳学院

参考文献:

［1］王波，高丽霞．仿生设计在农业机械设计中的应用［J］．农机化研究，2012(11):30－32．

［2］郭晓燕，汪隽，黄鑫，等．仿生设计学在现代农业机械装备设计中的应用［J］．包装工程，2011(6):136－138．

现代机械原理范文篇6

“功能”是机器的灵魂。功能原理设计的重点在于提出有创新的构思，是对后续的产品设计起着决定性作用的工作，使机器的品质发生根本性和革命性的变化。好的功能原理设计既应该有创新构思，同时，又应周全考虑其市场的竞争潜力，脱离国际国内市场需求的盲目创新是死路一条、没有任何意义的。“综合”是功能原理设计的良策。“综合”是不可能有现存的、任何约定方法的；即：不可能只需按某种“方法”去做，就可以寻找到好的解法；功能原理设计的问题往往是有多解的问题，既不可能只有唯一解，也不可能绝对无解。这是如何教与如何学的难点所在。广义功能原理设计的思想引入学习中。千百年来人们洗衣都是靠手工搓，擦板擦、刷子刷，更原始的方法是用棒打或脚踩。洗衣的目的是解决附着在衣物表面的污垢脱落问题。为了分离污垢和衣物物料，可以设计多种功能原理来实现，搅拌式洗衣机就是常见的解决方案：即在洗衣筒中心装上一竖直的立轴，在其轴上部靠筒底处安置摆动翼，由传动机构带动，使它周期地正反向转动，使水流和皂液能与衣物不断相互摩擦、碰撞冲击、翻搅等，这样就能达到洗涤的目的。人们总希望洗衣机的功能越全越好，后来又出现了集洗涤、漂洗和脱水功能于一身的全自动洗衣机。近年来，洗衣机家族越来越庞大，种类越来越多，新出现的洗衣机有：冷沸腾洗衣机（绿色环保，不需要洗涤剂）、烘干洗衣机、电磁洗衣机、气流洗衣机、仿生搓板式洗衣机、模糊逻辑洗衣机等。这些都是广义功能原理的设计成果。在打印机的打字功能发展的历史上，原来的纯机械式打字机由于受惯性作用的约束而难以提高打字速度，一开始人们只从纯机械的角度来解决问题，于是出现了字球式打字功能原理和菊花瓣式字盘打字功能原理的打字机；这两种纯机械式的打字功能原理在提高打字速度方面的潜力是很有限的。其后出现了针式打印功能原理的打字机，这种针式打印功能原理引进了电磁对针的控制，基本还是纯机械的，但是它却是作为一种纯机械向广义物理效应过渡的类型，因为它打破了字头打印方式的局限而采用了点阵方式，这就为随后的喷墨打印和激光打印开辟了成功的途径。喷墨打印和激光打印则是典型的广义物理效应的应用。打印机的发展历史很好地证明了广义功能原理以及广义设计学思想的成功运用。

2案例教学实践

案例教学法起源于美国。案例教学有助于培养和发展学生主动参与课堂讨论，颇具绩效。在机械设计过程中，实用化设计是在功能原理的基础上，将原理方案进行结构化、转化为实体，使原理构思一步一步地转化为有实用价值的实体机械产品，达到实用的目的要求。对于机械产品来说，工作原理确定后，首先要进行工艺动作构思和分解，初步拟定各执行构件大动作和各动作的相互协调关系，即进行机械运动方案设计和机械简图设计。总体布局的原则主要有：（1）有利于功能的实现；（2）结构紧凑；（3）动力传递路线力求简短、直接、提高传动效率；（4）各零、部件的位置安排布局应该方便拆卸、装配、调整、维修等，提供高度可靠的安全保护。总体布局此时引入案例教学恰到好处。如轮式装载机、开式压力机的案例。轮式装载机的总体布局为水平方向，工作头在前部、发动机在后部、中间是司机室，布局非常合理，有利于提高作业稳定性、有利于作业准确、有利于安全生产。而开式压力机则为垂直上下的总体布局形式，该机的动力布置在上部，下部有机身和工作台，便于操作，整机的稳定性好，方便冲压成型作业。在机械运动协调设计方面，不同行业的作业机械大有不同。如起重机械广泛应用于企业、港口码头、建筑工地等；起重机械不仅可以作为典型的辅助生产设备，完成原料、半成品、制成品的装卸搬运作业，还可以完成机电设备的安装、维修等，而且也是一些流程作业（如钢铁冶金生产）中的必需关键重点设备；而起重机械一般由四大机构（起升机构、变幅机构、运行机构、回转机构）、金属结构、动力设备等组成；四个独立的机构只能采用“集中控制、分散驱动”的设计。而在比较小型的机器设备中，如点钞机、家用缝纫机、蜂窝煤成型机等，一般均采用“集中驱动、分散控制”的设计，设计的重点和难点就是分配轴设计。

3商品化设计教学实践

竞争是商品经济和市场经济的客观规律，也是促进技术进步的动力和源泉，机械设计要提出创新构思并使之迅速转变为有竞争力的产品，要在市场竞争中具有强大的竞争能力和生命力。检验设计成功的唯一标准是市场。设计的产品进入商品市场：（1）首先给人以直觉印象的就是其外观造型和色调。普遍心理选择是先入为主。在市场经济的竞争背景下，某商品的外观一旦被看得“入眼”，极大可能地通过“预选”、获得参加“决赛”的资格。如林林种种的各色轿车和城市SUV，均有各自的拥磅者和消费群。（2）要使设计的产品胜于其它，获得较高的市场占有率，就要力求做到“价廉、物美”。价廉必须降低成本；物美必须保证质量和优越的性能，就要运用“价值工程原理”进行价值优化设计。（3）产品的通用性是现代产品不可忽视的问题。为缩短设计周期，使设计的产品以高速度、高质量、多品种去参与竞争，产品的结构件和组合件要实现三化：标准化、系列化、模块化。（4）适用性是争取用户的重要手段，可以拓宽面向，考虑一机多用和具备多功能，更新产品以满足市场不同需求。（5）绿色环保的要求、可回收设计，资源利用率最高，能源消耗最低的机械产品。以前的机械设计教学不太重视机械产品的实用化、商品化，现在尤其应该改变这种固有的观念，要让学生懂得功能原理设计、实用化设计、商品化设计都是同样重要的。

4结束语

现代机械原理范文篇7

1改进实验手段，培养创新能力

机械设计实验是理论课的重要实践环节，它不仅是学生获取知识的有效途径，而且对于提高学生创新能力具有十分重要的作用。现在的学生普遍对工程实践缺乏感性认识，动手能力较弱，虽然在理论课堂学习中接触了一些机械实物模型，观看过工程机械图片和视频展示，有了一些感性认识，但这些知识还不够，还必须从培养学生创新能力出发，合理安排实验内容与改进实验测试手段，以提高学生理论联系实践的能力。学生只有通过机械工程实践的训练，才能牢固地掌握机械设计知识。在实验设备中都增加了现代测试技术，配置了计算机辅助实验系统，包括数据采集、处理和打印设备，实验数据由计算机进行力学参数、机械参数的数据采集、处理、显示与输出。我们不断完善与更新实验项目的内容，由学生任意选择，使学生不仅熟悉各种不同实验设备的工作原理与功能，而且掌握不同实验的测试方法、数据处理以及对实验结果的分析方法。将现代测试技术应用于实验中，明显地提高了实验测量速度与精确度。

在“机械零件认知实验”中，通过利用机械零件陈列柜的展示、对机械实物和模型与展板的观察和分析，使学生认知了机械设计课程中的标准件、通用零部件与机械传动的类型与特点。在机械零件陈列柜中结合文字注释、机器与模型的运动、电脑声控同步的讲解，使学生认知了如牛头刨床、减速器、压面机、破碎机、雕刻机等机器的运动规律，加深了对机器与机械零件的感性认识，解决一些课堂上难以想象的问题。通过机械创新设计电动陈列柜的展示，使学生了解了创新设计的发散思维法、功能设计法、移植设计法、组合设计方法，原理方案、结构方案、外观方案的创新以及新产品示例，拓宽了学生的知识面，提高了学生机械综合设计能力与创新能力。在“带传动滑动与效率的测定实验”中，使学生了解了智能带传动实验台的结构与原理，掌握扭矩、转速、滑动率、效率的测试方法。学生观察了带传动的弹性滑动与打滑现象，并灵活应用实验技能测出带传动的弹性滑动率、传动效率的结果与负载的关系曲线。

在“液体动压润滑动轴承实验”中，学生利用滑动轴承实验台以及多媒体软件对滑动轴承的径向油膜压力分布和摩擦特征进行实测和仿真实验。将实际和理论知识有机地结合起来，利用计算机的人机交互性能，使学生方便直观地实验，增强了学生的实践动手能力。

在“螺栓联接综合实验”中，学生通过计算机测试软件与多通道静动态应变仪，测定了螺栓组在受倾覆力矩时每个螺栓的受力情况，掌握了螺栓受力一变形的规律。通过单个螺栓的静态实验，了解了螺栓受轴向载荷时，螺栓联接相对刚度的变化对螺栓总拉力的影响。通过单个螺栓的动载荷实验，了解了在改变螺栓的相对刚度后，螺栓动应力幅值的变化。利用计算机实现了数据处理的自动化与可视化，使学生容易地掌握了机械参数电测的基本方法。在“减速器的拆装与分析实验”中，使学生了解了减速箱的基本结构、用途及特点，了解了减速器的各个组成零件结构及功用。熟悉了减速器设计以及主要零件的加工工艺性，了解了减速器中零件的装配关系及安装过程，了解了减速器的基本传动参数测定方法与润滑方式。在“组合式轴系结构设计实验”中，学生通过组装不同结构轴系部件的过程，掌握了轴的结构、轴承组合设计的方法以及轴上零件的常用定位与固定方法。上述两个实验是由学生自行创意设计和组装，使学生在机械综合设计方面得到了训练，为后续课程的学习打下基础。在“润滑剂的磨擦磨损与承载能力测定实验”中，使学生了解了在摩擦磨损试验机上进行润滑剂的减摩性、抗磨性、极压性能测定的试验过程，掌握了利用四球法测定润滑剂的摩擦系数、磨痕直径、最大无卡咬、烧结负荷的方法，并且对国内外润滑剂评定测试标准有了深入的了解。

在“机械传动性能综合测试实验”中，首先将常用的机械传动任意进行组装成为被测的机械传动装置，再利用工控机测试系统进行机械传动性能参数，速度、转矩、传动比、功率、效率的数据采集与处理，实验结果与曲线输出的工作。学生通过机械传动装置的组装、仪器调试及测试过程的实际动手操作，锻炼了机械传动综合实验的技能。把计算机技术引入实验教学，实现计算机人机交互的实验方式，使得实验内容的知识性和趣味性融为一体，极大地激发了学生的兴趣与积极性，促进了学生对所学知识与机械工程实践的联系，学生的创新能力作为后天开发的显性创造力，通过学习与培养，得到了锻炼和提高。

2改进教学方法，提高教学效果

机械设计》是一门综合性、实践性很强的课程，课程涉及到机器与机械传动等工程实践知识。在理论课堂上，使用多媒体教学课件进行授课，为学生自主学习创造了有利条件。在实验教学中，我们运用板书与多媒体实验课件相结合、机械设备与模型相结合的教学方式，增大了实验教学的信息量，给教学注入了活力。利用多媒体实验课件介绍每个实验的目的、原理，介绍实验的重点与难点知识，尤其是形象生动的减速器拆装与装配零件的爆炸式动画演示，带传动的弹性滑动、四球法原理的三维动画演示，大大激发了学生的兴趣与好奇心，使得学生对实验内容理解深刻、掌握牢固。在教学中采用启发式、互动式的模式进行教学，充分调动学生的主观能动性，积极培养学生观察、思考、分析与解决问题的能力，使学生完成实验之后，充分感到了探索知识的魅力与成功的喜悦。

现代机械原理范文篇8

关键词：数控机床；基础部件；实践原理

数控机床技术应用广泛普及，对于提高社会生产力及社会生产水平起到关键性作用。未来阶段，智能化技术与万物互联技术普及，将对数控机床技术发展产生新的影响。做好对数控机床基础部件实践原理分析，对于更好完善数控机床技术应用体系及提高技术应用水平具有重要意义。

1数控机床技术应用特点及优势

数控机床技术应用起源于美国。但由于美国数控机床技术应用成本较高，核心技术主要应用于科研实践，使20世纪90年代美国数控机床技术发展一度被德国、日本赶超。我国数控机床技术研究起步相对较晚，但截止20世纪80年代，已然形成数控机床技术开发初步技术积累。随着近年来机械加工技术及计算机技术发展水平的进一步提高，数控机床技术应用高效化、高稳定性及高精准性的基础优势逐渐凸显，为数控机床技术应用发展夯实基础[1]。

1.1数控机床加工精确性及运行稳定性较高

早期阶段机械加工，采用单一传感器控制刀具的走刀轨迹，由于不同传感器参数及操作人员技术水平存在差异，使机械加工精度存在一定误差值，需要后续阶段进行重新加工校正。数控机床所采用数字信号控制方式，极大降低机械加工基础构件的误差，提高构件加工处理精度。从现有的技术来看，数控机床构件加工可以将误差控制在0.1mm范围内，满足大部分机械构件生产需求。由于数控机床采用一体化设计结构，部分模组基于模块化设计进行对接，使数控机床具有较高的运行稳定性，不仅在构件生产方面不容易产生误差。同时，在调整构件加工参数方面也具有良好稳定性，降低结构稳定性因素对构件加工精确性产生的影响，实现对当前机械构件加工水平的充分提高[2]。

1.2数控机床加工生产效率较高

数控机床采用数字控制模块与机械加工模块双向融合设计逻辑。针对机械构件的加工进行设定固定数据参数即可实现自动化生产，无需在中间环节对机械构件生产进行人工校对或人工打磨，有效提升数控机床机械加工基础生产效率。除此之外，数控机床一体化设计，解决机械加工设备内部模组兼容性不足问题，降低数控机床产生结构性故障的可能性，避免因数控机床频繁产生故障问题对机械构件生产产生影响。综合来看，数控机床技术应用发展，一定程度提升机械构件加工、生产时效性，满足对不同形态、不同结构参数及不同用途机械构件加工需求，真正意义实现机械生产的自动化发展，提升现阶段机械构件加工、生产总体水平[3]。

1.3数控机床结构集成度较高

目前，现阶段主流的数控机床结构设计，采用微型计算机与机械结构进行衔接的设计方案。早期阶段数控机床设备设计，则采用微处理器数字控制与机械自动化控制相结合设计模式。由于早期阶段计算机技术发展普及成本相对较高，使数控机床结构集成度较低，虽然在一定程度实现机械自动化及数字化生产，但仍然需要在生产前、生产过程中及完成生产后进行频繁的人工干预。集成微型计算机设备的现代数控机床设备，则有效解决以上问题，进一步提高数控机床设计的内部结构密度，强化数控机床设备结构集成度，使数控机床设备及生产、控制、管理及维护等各个方面，均能在较短时间内完成，无需进行繁琐的人工管理、维护，切实提升数控机床设备生产效率及生产成本控制能力。

2数控机床基础部件的主要构成

数控机床基础部件数量较多，但大部分部件均集成于数控系统、传统系统、测量反馈系统与机床加工系统四个主要模块。因此，数控机床设备正常运行及系统运转，必须依赖于各个系统之间协调递进，通过发挥各个系统技术优势，实现对数控机床技术应用水平的提高。针对数控机床基础部件实践原理的分析，应充分掌握数控机床内部各个部件系统功能，了解不同部件系统特点，以便做好数控机床基础部件实践原理的逻辑性分析。

2.1数控系统

现阶段数控机床设计，大部分采用CNC设计方案，该设计方案实现对多个微处理器信息数据有效汇总，使数控设备能系统化实现对各个部件进行控制，简化单一部件手动控制流程。数控机床的数控系统，主要负责参数设置及设备调整，根据机械构架加工生产要求对数控机床生产加工方式及刀具走向参数进行配置。数控系统集成显示器、键盘、控制杆及磁盘等多个计算机部件。显示器主要负责显示数据参数，结合操作人员对键盘信息录入，将信息数据存储于磁盘设备，使数控机床加工生产能按照标准化流程推进。

2.2传动系统

传动系统亦可称之为机械动力系统。传动系统囊括变速齿轮、同步齿轮传送带及主轴电机等多个基础设备。早期阶段，由于传统系统的设计大部分依赖主轴设备进行控制，使数控系统与传动系统之间连接需要基于传感器进行数据传输。随着现代计算机技术发展对信号脉冲技术充分普及，现代数控机床传统系统可以直接由数控系统进行控制管理，进一步解决数控系统对传统系统控制延迟问题，强化数控机床机械构件加工、生产精度。

2.3测量反馈系统

由于数控机床采用数字化控制方案，保证数据测算经济及数据信息采集的精确性，则成为提升数控机床机械构件加工质量的重中之重。测量反馈系统正是保证数控机床机械构件切削精确度的主要部件之一。在数控机床技术普及之前，机械切割机床采用机械测量方式进行数据采集，通过标注标尺数据参数，利用传感器与数据测量标尺数据分析，对机床切削精度进行控制。但由于测量标尺标注精度难以达到0.5mm以下，使其无法满足高精度机械构件加工需求。数控机床所采用的测量反馈系统，则是集成伺服电动机、步进电动机、直流伺服电动机等电器元件数控装置，通过固定机床切削设备坐标与实时坐标定位，实现对机械构件加工误差控制，提高数控机床实际加工生产精确性。

2.4机床切削加工系统

机床切削加工系统是机床设备主要构件。该系统包括底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱及刀架等多个部分。该系统主要负责对机械构件进行加工处理，并针对机械构件加工需求，控制机床设备抗震强度，降低机床震动对切削刀设备的影响，保证机械构件切削精度。机床切削加工系统的设计，需要考虑不同环境对数控机床各类使用需求。所以，在床身、立柱、横梁及滑座等部件设计方案，要选用耐高温及耐腐蚀采用进行结构优化，降低外部环境对机床加工作业影响，使数控机床能按照机械构件加工要求正常进行加工生产作业。

3数控机床基础部件的实践原理及技术逻辑

数控机床基础部件的构成主要是数控设备及机床加工设备两个部分组成。数控设备，是由微处理器、中央处理器、传感器与程序控制模块等多个部分组成。其中，数控设备实际运行需要传感器对数控机床内部各个部件运行状态与数据参数进行采集，对数据信息汇总后由微处理器对数据信息进行计算。在完成数据汇总与数据测算之后，再通过传感器设备对微处理器数据信息及数据指令进行传输，由终端设备中央处理器与显示器设备将数据参数呈现到显示器。技术人员可以根据现有数据参与对机床各个部件的运行状态进行调整。这其中，光电编码器、温度传感器、压力传感器、感应同步器、速度床干起及电流传感器等各类不同传感器设备，需要实现系统功能有效串联，通过系统程序控制实现传感器系统功能。所以，数控机床的数控设备，主要针对数控机床设备参数分析、设备管理及设备控制功能加以实现，从而有效简化数控机床设备操控流程。数控机床的机床加工设备，则需要具备铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种功能，根据机械构件加工要求，调整构件形态与设备姿态。其中，伺服进给系统与主轴电机等设备，是数控机床形成机械动力的主要部件。在针对机械构件的切削与加工处理过程中，需要根据对机床刀具运动结构调整，做好对运动轨迹的控制，对于需要进行二次加工的机械构件，则需要做好对滑动导轨、滚动导轨的有效控制，从而提高数控机床机械构件加工时效性与精确性。

4结语

数控机床内部结构较为复杂，针对数控机床基础部件实践原理分析，需要在充分了解数控机床技术特点的同时，做好对数控机床系统运行内在逻辑的掌握，从而更好地分析数控机床不同基础部件之间内在联系，提升数控机床理论研究与分析能力。

参考文献

[1]宋艳丽.基于能力等级的《数控机床原理及应用》课程改革与实践[J].太原城市职业技术学院学报，2015（10）：105-106.

[2]杜新宇.与机械制造技术基础专业课相结合的金工实训模式探讨与实践[J].中国科教创新导刊，2011（29）：191-193.

现代机械原理范文篇9

关键词：多媒体技术；中职机械制造；教学内容

中职院校开始机械制造这门课程，即可以帮助更多学生掌握一技之长，为我国的现代化建设添砖加瓦，还能完善我国机械制造这门学科的研究工程，为机械制造输出更多专业性的人才。无论是哪种原因，都要将机械制造的基础知识及课程内容全部吸收，掌握机械设备的基础使用原则与后期的养护维修，这样才能将无形的知识应用到实践中，为祖国贡献自己的一份力量。

1机械制造及自动化课程教学中存在的问题

随着新课改内容颁布，国家对于中职教育方式方法提出了很多建议。当然，在改革背后，中职院校的大多数教师仍在依靠传统的教学方法，讲述机械这门较为抽象化的内容，在教学过程中讲课内容单一，大部分的课堂时间都在整理板书，用自身的惯用教学方法去面对每一位学生，忽略学生与此教学方法间的适用度，这种凌驾于学生之上、忽略学生喜好与性格特点的教学方法，这对于当代学生而言，是不能够激发他们的兴趣及爱好，对于机械课程内容的学习会产生厌烦心理[1]。同样，传统教学还有个一个弊端，就是学生多以被动的方式听课，教师讲什么学生听什么，若教师对教学大纲中多传递的教学内容没有进行深度挖掘，就更不能对学生当前所学的内容作出系统的归纳与整理，长此以往，学生将无法自主学习，通过被动的方式也不会钻研所学内容的本质意义，无法培养他们创造性的思维。

2利用多媒体解决教学难点

随着现代化信息技术的完善，依靠互联网及多种媒体平台的教学方式与日俱增。机械制造专业也可以将内容丰富的多媒体技术引入到现代化教学过程中，不但可以将内容多元化的教学资源展示出来，让学生更加理解机械制造的意义与原理，还能将更多目光投放在学生对于机械的实操演练中，而不是片面的强调教材中的内容，这对于学生就业毫无帮助。引用多媒体技术，将抽象的内容借助多媒体技术一一在学生面前进行演示与讲解，突破传统教学当中的重点与难点，这样的教学方法即便于学生掌握课堂所学知识，还为教师减轻了书写板书的时间，为课堂提供更多师生间相互交流的时间。与此同时，引用多媒体技术一改学生被动听课的习惯，让学生成为课堂主体，专注每个学生对课程内容的掌握程度，主要做法就设置不同程度的内容预习与复习，这样的做法方便对课程内容掌握程度不同的学生，他们可以在内容预习中根据自身情况选择简单、中度、重度内容的方式进行学习。这样不但会提升学生自主学习的能力，还会让学习程度不同的学生在自己能力范围内得到最大的学习帮助，为学生学习机械制造专业的内容打下良好基础。

3多媒体技术在中职机械制造及自动化教学过程中的应用策略

3.1整合传统和现代的教学内容多媒体技术只是协助教师，使内容教学变得更加完善的一种介质[2]。在教学过程中，一定要将传统的机械制造知识与原理内容完全掌握，其次才是根据多媒体技术制订现代化的教学内容，如，在机械制造中，需要具备读图识图能力，这就需要学生在自己的头脑中，建立一定的立体图形意识，这样才能将机械当中所用的零件与功能进行更好的把控，多媒体技术在此教学过程中，就有完全的优势，不但能利用自身的资源，为学生展示出不同的立体形状，还能利用画图的方法，将机械中的各个部位的零件一一进行展示，通过这种办法，使学生对机械中难以掌握的立体形状有了更新、更深的认知，提升学生的学习效率。

3.2借助信息技术和多媒体技术进行全面教育在学习过程中，教师可以利用多媒体技术搜寻更多的国外的先进技术与经验，并将此资源上传到校园教学库中，通过教师对于内容的前期钻研加之后续的课程讲解，让学生快速掌握机械制造中需要具备的基础。当然，在课程内容当中，要充分利用多个网络教育平台，将学生的线下教育与网络中的线上教育相关联，实现对于课程的无缝学习。通过丰富的资源内容，促进师生间的有效交流与互动，使学生以更开阔的知识理论去面对机械制造这个行业。中职教育中，一直有个难点令教师十分困扰。通过多媒体技术的方式，可以充分破解教师的困扰，就是课后的作业完成度。教师为学生留家庭作业，是帮助学生对课堂所学内容进行二次巩固，加深对课堂内容的理解程度。但在学生眼里，作业已然成为一种负担，而多媒体技术正好可以有效化解这种矛盾。以更为科学的办法对所学内容进行课后复习工作的设置，同时以更趣味的形式，一改传统的利用作业本，抄作业写作业的繁冗沉闷的操作。教师可以为对于知识内容掌握程度一样的同学，设置不同的内容的回顾，让学生根据自身的实际情况来完成。同时，多媒体技术还拥有机械实操的模拟功能。教师为学生设置不同情景，让学生对机械完成实操，通过这类模拟训练，教师可以清楚的了解到学生当前对知识掌握的实际情况，进而对课程内容进行调节，以更加人性化、自主性的状态帮助学生完成机械制造课程的学习，使教学内容变得更加有质量，提升学生学习的积极性。

4结语

现代化信息技术的发展，让人们更加善于利用多媒体技术去完成一些事情的设定。中职教育中的机械制造课程也不例外，通过借助多媒体技术，将更多抽象化的内容进行详细的设立与讲解，利用学生的好奇心理帮助学生加强对课程内容的学习，从而提升我国的教学质量及教研水平。

参考文献：

[1]李冰一.中职机械设计制造和自动化专业教学问题与措施分析[J].山东工业技术,2018(22):227.

现代机械原理范文篇10

一、机械的概念规定与机械技术史的范畴

1、机械的现代定义

研究机械工程技术史，首先需要明确机械的观念规定。在我国现代的机械学著作中，“机械”一词是机构（mechanism）和机器（machine）的总称。尽管各种机械的构造、性能和用途各异，但从它们的组成和运动形式来看，却有两个共同特征：

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。

凡同时具备上述两个特征的构件组合体便称为机构或机械。机器除了具备上述两个特征外，还必须具备第三个特征：能代替人类的劳动以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的机械功的机构。从结构和运动的观点来看，机构和机器并无区别，因此泛称它们为机械。

机构和机器的定义来源于西方机械工程科学，它们都是现代机械原理中的最基本的概念，但在现代西方机械学著作中，并没有一个作为机构（mechanism）和机器（machine）的总称的专门名词或术语。在日本的机械工学中，机械概念是如下定义的：①

凡符合下述三项条件的，则定义为机械。

①它是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。

②这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。

③把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的机械功。

这里，“机械”一词定义的是machine概念，这一定义与我国机械原理著作对机器的定义相同。mechanism一词，在日本机械工学中译为“機構”，或音译为メカニズム。

考虑到机构和机器均属现代机械学的基本范畴，我们采用能够同时涵盖机构和机器的机械概念，也是有其合理性的。

设计机械的目的是完成预定的机械运动及完成特定的动作，一般来说，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。近代机械中又有第四个部分，即自动控制部分。

2、机械的古代涵义及其演变

（1）中国古代文献中“机械”一词的涵义

“机械”一词由“机”与“械”两个汉字组成，探讨该词的涵义，首先须了解这两个字在古汉语中的意思。

“机”在古汉语中原指某种或某一类特定的装置，后来又泛指一般的机械。

古代常以“机”指弩上发箭的装置，即弩机。《尚书·太甲》有“若虞机张,往省括于度，则释”。但此篇可能作于西汉。《庄子·齐物论》：“其发若机括。”《释文》称：“机，弩牙；括，箭括。”按此言张弩发箭，以括入机，机动则发。东汉时成书的《说文解字》对“机”的解释是“机，主发者也”，说的也是弩机。由弩机延伸，触发式捕兽器也称为“机”。《庄子·山林》道：“丰狐，文豹……不免于网罗机辟之患。”即指夹子一类的装置。后来的“机防阱”和“机关”也是这个意思。

古代又以“机抒”指织布机。《淮南子·氾论》载“伯余之初作衣也，……手经指挂，其成犹网罗。后世为之机抒胜复以便其用。”《史记·郦生传》有“农夫释耒，二女下机”。南北朝《木兰词》有“不闻机抒声，唯闻女叹息”。《说文解字》：“抒，机之持纬者也。”宋《集韵》也说：“机以转轴，抒以持纬。”抒就是梭子，而机为转轴部件。“机抒”二字各表织机一个特征部件，因而后有只用一个“机”字代表织机的说法。①

由以上所述可知，“机”之本义当指机械装置中构成转动副的转动构件。

《尚书》：“在璇玑玉衡以齐七政。”伏胜《尚书大传》云：“旋机者，何也？传曰：旋者还也，机者几也，微也。其变几微，而所动者大，谓之旋机。”这里“机”为轴动之物。《管子·形势解》也载：“奚仲之为车器也，方圆曲直皆中规矩钩绳。故机旋机得，用之牢利，成器坚固。”这是讲车的部件生产的质量检验工序，“机旋机得”是指达到转动配合的精度标准要求。②

“机”还引申为许多机械发明的泛称，《战国策·宋卫》说：“公输般为楚设机，将以攻宋。”注称：“机，械，云梯之属。”《荀子·议兵》有“固塞不树，机变不张。”注称“机变，谓器械变动攻敌也。”《后汉书·张衡列传》说；“衡善机巧。”《南齐书·祖冲之传》：“初，宋武平关中，得姚兴指南车，有外形而无机巧，每行，使人于内转之。”“机”字实际可以泛指各种灵巧和关键的机械装置。

“机”的涵义由此延伸，出现了更具抽象的词义。《韩非子·十过》：“此存亡之机也。”《逸周书·大武》：“此七者，伐之机也。”“机”在这里指事物之枢要、关键。《庄子·至乐》载：“万物皆出于机，皆入于机。”疏曰：“机者，发动，所谓造化也。”这是指事物变化之所由。“机”还指事物变化之迹象、征兆等等。这样，衍生出大量相关词汇，如机巧、机先、机兆、机密、机会、机缘、机要、机谋、机关和机衡等。

“械”在古代是指器械、器物等实物。《庄子·天地》载“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多。”“械”在这里为一般器械或器具。《墨子·公输》：“公输般为楚造云梯之械。”这是指兵器。《汉书·司马迁传》载：“淮阴（韩信），王也，受械于陈。”“械”在此指刑具。

与“机”原指局部的关键机件有所不同，“械”在中国古代原本便指某一整体器械或器具，。这两字连在一起，组成“机械”一词，便成为为一般性的机械概念了。

在先秦时期的文献中，已经讨论了抽象的机械概念。《庄子·外篇·天地第十二》有一段关于机械技术思想意义的讨论：

（子贡）见一丈人方将为圃畦，凿隧而入井，抱瓮而出灌，然用力甚多而见功寡。子贡曰：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多，夫子不欲乎？”为圃者仰而视之曰：“奈何？”曰：“凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如汤，其名曰槔。”为圃者忿然作色而笑曰：“吾闻之吾师，有机械者必有机事，有机事者必有机心。机心存于胸中，则纯白不备。纯白不备，则神生不定。神生不定者，道之所不载也。吾非不知，羞而不为也。”子贡瞒然，俯而不对。

这段文字是中国技术思想史的重要史料，后面将进行专题讨论。这里我们感兴趣的是，子贡与老人的对话给出了机械的概念界定：机械是能用力甚寡而见功多的器械。

关于机械的概念，在《韩非子》卷十五《难》二中有类似的论述：“审于地形、舟车、机械之利，用力少，致功大，则入多。”这里还有了初步的经济观点。①

由此可知，中国古代早在战国时期就已形成了与现代机械学中“机械”一词涵义比较相近的机械概念和术语了。

（2）西方古今的机械概念

英文的“machine”一词，其涵义要比现代机械学界定的“机器”（machine）概念要广。在一般使用上，它与汉语的“机械”一词类同。美国罗伯特·欧布林（RobertObrien）所著《机器》一书中指出：英文的“machine”（机械）一词来源于希腊文mechine及拉丁文mecina，两者原意都指的是“巧妙的设计”。Machine作为一般性的机械概念的出现，主要是为了区别与手工工具。在西方，一般性的机械概念的提出，可追溯到古罗马时期。

西方最先提出机械定义的是古罗马的建筑师维特鲁威（Vitruvii）。他在其著作《建筑十书》（约成书于公元前32－33年）给出了这样的定义：“机械是把木材结合起来的装置，主要对于搬运重物发挥效力。”他对机械和工具作了区别：“机械（machane）和工具（organon）之间似乎有着以下的区别。即机械是以多数人工和很大的力量而发生效果的，如重弩炮和葡萄压榨机。而工具则是一名操纵人员慎重地处理来达到目的的，如蝎形轻弩炮或不等圆的螺旋装置。因此工具和机械都是利用上不可缺少的东西。”②

亚历山大利亚城的希罗（HeroofAlexandria，公元1世纪）最早讨论了机械的基本要素，他认为机械的要素有五类：轮与轴，杠杆，滑车，尖劈，螺旋。希罗的论文只是关系到提升和推动重物，虽不够全面，但却反映了古典机械的特征。③

1724年，德国莱比锡的机械士廖波尔特（Leopold）给出的定义是：“机械或工具是一种人造的设备，用它来产生有利的运动；同时在不能用其他方法节省时间和力量的地方，它能做到节省。”④

马克思在《资本论》中对充分发展了的机械给出了界定：“一切已经发展的机器，都三个本质上不同的部分——发动机、传动机构和工具机械工作机——构成，发动机是整个机构的动力。”⑤马克思在《1861—1863年经济学手稿》讨论了机器与工具的区别，他指出：“以上所述已经对机器和工具有什么区别的问题作出了回答。工具本身一旦由机械来推动，一旦由工人的工具（它的生产率取决于工人的技巧并需要他付出作为劳动过程的媒介的劳动）变成机械的工具，——机器就代替了工具。在这种情况下，机械应该达到这样的发展程度：它既能从人或牲畜，简言之，从任意动作的那些原动力获得动力，也能从机械推动的原动机获得动力。”⑥

马克思主要从经济学和生产工具发展的宽广视角考察机器和机械的深刻涵义，力图说明当时的社会生产从工厂手工业向大机器工业的转变。他认为机器是代替人手操纵工具的机械系统，它从一开始就应是“工作部分同传导运动的机械和推动机械的原动机的组合”。马克思还谈到了当时一些学者中关于机械和机器的概念：“就象在英国的在政治经济学家一样,在英国的力学家中，可以遇到这样一些人，他们认为,机器与工具没有本质的区别；工具是简单的机器，而机器是复杂的工具，或者说，两者只有简单机器与复杂机器之分。从这种意义上说，甚至最简单的机械，如杠杆、斜面、滑轮、螺旋、楔、轮子等，也被叫作机器”①

19世纪中、后期，西方机械工程学家开始从机械的力学原理出发讨论机械或者说机器的概念，从而给出比较专业和科学的定义。下面给出的是早期机构学的两部奠基性著作中的定义。

英国机械学家威利斯（R.Willis,1800－1875）在其《机构学原理》（ThePrincipleofMechanism,1841年）所给的定义是:“任何机械（machine）都是由用各种不同方式连接起来的一组构件组成，使其一个构件运动，其余构件将发生一定的运动，这些构件与最初运动之构件的相对运动关系取决于它们之间连接的性质。”②

德国机械学家勒洛（F.Reuleaux,1829－1905）在其《理论运动学》（TheoretischeKinematik,GrundzügeeinerTheoriedesMaschienenwesens,1875年）中的定义是:“机械（machine）是多个具有抵抗力之物体的组合体，其配置方式使得能够借助它们强迫自然界的机械力做功，同时伴随着一定的确定运动。”③

威利斯给出的machine定义实际是现代机械原理中的机构。勒洛则最早给出了现代机械学中的机器（即machine）定义。从勒洛开始，机构概念与机器也被区分开来。20世纪的机械原理著作进一步明确了机构和机器的概念。

勒洛的《理论运动学》建立了机械运动学的基础，书中的许多概念、观点和研究方法被沿用至今。20世纪初，出现了把机构学和机械动力学合在一起的机械原理著作。当时西方的机械原理教科书中有如下的定义：

（1）“机械者，固定部分与运动部分之组合体，介乎能力与工作之间，所以使能力变为有用之工作者也。”（1912年，Keown）④

（2）“机械者，两个以上物体之组合体，其相对运动皆继续受一定之限制，使一种能力由之变化或传达，以作一种特别之工作者也。”（1915年，Mcksy）⑤

1930年，我国机械学家刘仙洲在编写中国最早的机械原理教科书时，参考西方这类教科书给出了一个定义：“机械者，两个以上之物体之组合体。动其一部则其余各部各发生一定之相对运动或限制运动，吾人得利用之使一种天然能力或机械能力发生一定之效果或工作者也。”⑥

1955年，乌克兰奥德萨工业大学多布罗沃利斯基（В.А.Добрвольский）在一篇论文中给出了一个定义：“机械是为人所使用的劳动工具，在这个劳动工具中，形状和尺寸适合的部分是由能经受很高压力（阻力）的材料所制成；在引入能量不断作用下，能完成适合的实际上有利的运动和动作；这些运动和动作是人们为完成技术的工艺目的所必要的。”⑦

这里定义的“机械”，更确切地说是机器，即现代机械原理中的machine概念。

综上所述，西方有关机械的一般性概念随着机械的发展逐渐发生了变化，随着机械工程科学的建立和发展而深化。从区分机械与手工工具开始，到区别复杂机械与简单机械和工具，进而形成了机械工程学中最基本的机器和机构概念。

3、机械工程技术史的范畴

机械工程学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。机械的种类繁多，可根据部分机械在某些方面的类同特性或特征化分类别。如希罗将简单机械分为五类：轮与轴，杠杆，滑车，尖劈，螺旋。按马克思对机器系统的分类，机械可分为发动机、传动机构和工作机。刘仙洲在《中国机械工程发明史（第一编）》中将机械分为七类，即：简单机械、发动机或原动机、工作机、传动机、仪表、仅用发动机原理的机械、发电机与电动机。

按机械的使用功能则可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；接服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械、运输机械和化工机械等；按工作原理又可分为热力机械、流体机械、往复机械和仿生机械等。

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。发明和设计包含了更多的智力因素和思想与知识内涵。制造和使用则包含了更多的体力因素和经验与实践的内容。机械加工与制作的对象以及加工制作过程无疑属于机械工程技术的基本内容，因此，某些通过机械加工获得的技术产品，尽管不能看作是机构和机器，也常常被认为属于机械工程的范畴。

机械工程技术史是研究机械工程技术发生、发展过程及其规律的一门学科。机械工程技术史的对象和范畴与机械工程技术的对象与范畴既有在内在的联系，由有着一定的差别。从认识上看，机械工程技术是第一个层次，机械工程技术史是第二个层次，后者是以前者为基础的。机械工程技术史是研究过去的机械技术的学问，与前者不同的特点是研究者和研究对象在时间坐标上处于不同的位置，因此它重视从时间关系研究机械技术的特点和演变过程。可以说，机械工程技术史的对象是历史上的机械成果及其影响机械工程技术发展的各种主要因素。不仅历代的机械发明、机械制造技术以及机械成果的推广与应用属于机械工程技术史的范畴，而且影响机械工程发展的社会的经济、政治和文化等因素也属于它考察的对象和范畴。

二、中国机械工程技术史的研究对象、任务和价值

1、中国机械史的研究对象与任务

中国机械工程技术史主要研究机械工程技术在中国的发展过程与模式，它的对象是中国历代的机械成果及其影响机械工程技术发展的各种因素。机械技术的发展在许多方面有其一般性的规律,适用于不同的文化和国家,当然也适用于中国。但是每个国家特别是不同文化传统的国家有着不同的特殊环境和背景，各国机械的发展是不平衡的。有的国家和地区在机械技术的某些方面发展水平较高，另一些国家和地区则在机械的另一些方面发展水平较高；有的机械成果在某些国家传播和发展较快，而在另一些国家推广应用十分缓慢。由于不同文化和社会因素的制约，各国机械工程技术的发展模式也并不是千篇一律的。因此不同国家机械工程技术的发展往往呈现出不同的特点。尤其是中国古代机械的发展，技术传统与西方有很大不同，有其独特的轨迹。既有许多优点也有不少缺点，既有很多成功的经验也有不少失败的教训，值得认真加以总结。中国机械史的主要任务就是要整理和发掘中国历代在机械工程方面的重要成果及其特点，揭示机械工程技术在中国发展的规律性和特殊性。

研究中国机械史应从考察中国历代的机械成果入手，首先需要掌握大量的历史资料。中国历史上有哪些重要机械科技成果？它们的水平和价值如何？中国传统机械及其技术、工艺方法和西方有何不同？机械工程技术对中国社会生产有何作用和影响？这些都是需要机械史研究解决的基本性问题。只有对有关史料进行全面的清理和深入的分析，才能获得这些问题的答案。对于中国古代机械史来说，历代有关机械工程的成果主要反映在三类史料之中，即文字资料、图像与图形资料和实物资料。中国机械工程的文献史料，是有关古代机械的概念名称、形制、材料、动力、结构原理、工艺方法、应用与推广情况以及相关的社会历史文化背景等方面的文字记载和描述。它包括各类典籍中的有关史料和出土文物上相关的铭刻资料等。除了少数一些技术著作中有关机械的专论性记述外，有关机械工程的文献资料十分零散，大都分散在大量的各类古籍之中。图像与图形资料主要是古代美术作品和工程技术著作及其它典籍中的机械图像与图形，这些资料不仅存在于帛、纸为载体的古代绘画作品和各类写本和印刷本书籍中，而且大量存在于古代岩画、铜器刻画、砖石刻画、壁画等平面绘画和浮雕作品之中。实物资料是考古发掘中出土的和传世的与古代机械直接有关的各种实物，主要包括大量的古代各类机械成品、半成品、零部件、机械模型、明器机械和机械加工产品，目前在民间仍然尚存不少传统机械，从技术上看属于古机械的遗制，它们也是重要的实物资料。这些实物资料具有重大的价值，由此可以获得更为确切和可靠的关于过去机械技术的信息，它们与文献资料同样属于中国机械史的研究对象。搜集、整理和分析古代机械工程史资料，是中国机械工程史研究的一项基础性工作。但是，由于多数文献史料分散在数量极大的古籍和铭文中，各类与机械有关的古代绘画作品则更是分散收藏于各地不同的机构和个人手中，实物资料同样分布在十分广泛的地域范围内，此外还有大量资料流失国外，因此，对如此众多的史料进行充分的发掘、整理和研究，由少数人在短期内显然是难以完成的。中国机械工程技术史的任务因而也十分繁重，必须多人接力工作，逐步扩大调查和研究的范围，直到基本掌握整体面貌。

中国机械工程史还要探讨影响中国机械工程技术发展的各种因素。除了研究诸如工匠和技术人员在机械工程发展中的作用、古代的技术观和设计与管理思想对工程技术实践的影响等内部因素外，还应分析文化与科学传统、社会经济与政治制度、战争与军事、思维方式、技术政策与组织管理制度以及对外交流关系对机械工程发展的影响等诸多外部的因素。这些因素对于古代机械工程的发展有时起促进作用，也有时起阻碍作用。有的因素只有短期影响，有些则长期发挥作用。这方面的研究，涉及领域很多，情况极为复杂，因而难度也更大，任务更为艰巨。如果要想在中国机械史的宏观研究方面取得突破性的进展，就必须在这方面有更多的投入和下更大的功夫。在搜集、整理和分析古代机械工程史资料的基础工作取得重要进展后，研究工作的重点应逐渐向这方面转移。

2、中国机械史的价值

中国的机械工程技术在漫长的历史发展过程中形成了自己独特的风格。中国古代机械工程技术，是世界机械史的一个组成部分，在世界机械工程史上占有重要位置。

中国古代机械工程技术成果具有重要的历史价值,有许多机械发明和技术成果在世界机械史上处于遥遥领先的地位，其中不少成果还传播到了世界各地，对世界机械技术的进步起到了直接的促进作用。著名科学史家李约瑟在讨论中西科技交流与比较问题时曾指出：“有少数几种基本技术曾经从古代美索不达米亚朝四面八方传播，……可是，中国人的发明就多了。这些发明在公一元世纪到十八世纪期间先后传到了欧洲和其他地区。这里包括：（1）龙骨车；（2）石碾和水力在石碾上的应用；3水排；（4）风扇车和簸扬机；（5）活塞风箱；6平放织机（它可能也是印度的发明）和提花机；（7）缫丝、纺丝和调丝机；（8）独轮车；（9）加帆手推车；（10）磨车；（11）拖重牲口用的两种高效马具，即胸带和套包子；（12）弓弩（13）风筝；（14）竹编蜒和走马灯；（15）深钻技术；（16）铸铁的使用；（17）游动的常平悬吊器；（18）弧形拱桥；（19）铁索吊桥；（20）河渠闸门；（21）造船和航运方面的无数发明，包括防水隔舱、高效率空气动力帆和前后索具（22）船尾的方向舵；（23）火药以及和它有关的一些技术；（24）罗盘针，先用于看风水，后来又用于航海；（25）纸、印刷术和活字印刷术；（26）瓷器。我写到这里时了句点，因为二十六个字母都已经用完了,可有许多例子、甚至还有重要的例子可以列举。我们决不能认为对以上任何一种发明已经没有话可讲了，也不能认为在所有例子中，都有足够的证据可以充分证明，后来欧洲应用的是从较早的中国人的实践中得来的。但是所有这些例子有一种共同之点，这就是它们在中国应用的时期，确实早于它们在世界其他部分出现的时期。有时甚至要早得多。”①李约瑟博士列举的这些实例绝大多数都是中国古代的机械发明或相关的技术成果，由此可见，中国古代的机械技术成果不仅在中国科技史上占有突出地位，而且在世界机械史乃至科技史上的地位也是不可低估的。

中国机械史的历史价值还表现在传统机械工程技术在中国古代社会经济和科技发展中占有十分重要的位置。中国自古以来以农业立国，农业生产在古代历史发展进程中始终占据核心地位，因而作为农业生产工具的农业机械在生产中的作用极为重要。农业机械技术方面的大量发明、革新及其推广应用对社会生产力的提高起了极大的作用。同样，机械在水利工程、建筑工程、交通运输、纺织等领域中也发挥着重要作用。机械技术在军事上具有举足轻重的作用，先进和精良武器与军事装备的制造都要依赖先进的机械技术。中国古代在天文观测方面能够取得许多重要成就，与先进天文仪器的作用密不可分，而众多先进天文仪器的出现则反映了中国古代精密机械制造技术的发达。明代宋应星编著的《天工开物》是一部关于中国古代工程技术的百科全书，其中讲述机械技术的内容占了全书一半以上的篇幅，也说明机械技术在古代工程技术中的重要地位。因此，传统机械技术根植于中国古代社会生活和生产的各个领域之中，机械技术的进步不仅促进了生产的发展，丰富了古代的社会生活，而且成为推动古代不同领域科技发展的有力工具。

中国机械史的研究不仅具有重要的历史价值，而且具有较高的现实价值和意义。这主要表现在以下几个方面。

首先，中国古代机械工程技术是中国科学文化的重要组成部分，传统机械的技术成果是我国优秀的科学文化遗产，因此中国古代机械史的研究具有重要的文化价值。机械技术在人类物质文化史上一直占据核心地位，人类文明的发展阶段一般以机械技术的重要成果作为主要划分标志，便是最好的说明。而我们的祖先创造了许多杰出的机械科技成果，为后世留下了大量的物质文化财富，发掘、整理和研究这些机械成果对于丰富祖国科学文化宝库无疑极为有益。但过去这方面的工作开展得还远远不够，中国机械工程机械史仍是一个有待开发的领域，在目前情况下进一步开展中国机械史的研究也显得尤为重要。

第二，技术发展有很强的继承性和规律性，中国机械史的研究有助于揭示技术发展特质，可以起到温故知新、阐明方向和趋势的作用，因此具有重要的借鉴价值。中国历史上在机械科技方面的成功经验和失败教训，对于现今科技的发展很有借鉴价值。中国古代与机械有关的技术观和技术哲学思想，对于我们认识技术与人、技术与环境以及技术与社会的关系仍有参考价值。中国古代的一些技术思想和方法与举措正好与现代可持续发展的时代要求相切合，对于认识和解决技术给现代社会带来的环境污染，能源和资源的枯竭等一系列负面效应也有积极的参考意义。中国近现代机械史的研究则对于制定国家的技术规划、技术发展与引进的政策和战略更是有着直接的借鉴作用。

第三，研究和学习中国机械工程史，阐明中国传统机械技术的兴衰历程，了解科学家、发明家的生平、成就和思想，不仅可以学到科学和历史的知识，还可从中获得启示和汲取教益，因而中国机械史还有着比较重要的教育价值与作用。机械工程技术史知识的传播有助于人们了解机械工程技术的概念和原理的来龙去脉，加深对机械科技的认识和理解。培根说；学史可以使人明智。对于青年学生与专业科技人员来讲，机械史的知识则可起到开拓视野的作用。

第四，研究中国机械史，不难发现一些古老的机械技术、工艺和原理在现代仍然发挥着作用或具有实用价值。中国传统的农业机械与古农具至今在农业生产中广泛使用，具有极强的生命力。我国的许多传统金属工艺仍在实际应用中发挥着重要作用。在秦始皇陵墓中出土的青铜箭镞表面上有一层含铬的黑色致密层，埋在地下两千多年没有腐蚀。现代金相学研究证明这样处理有很强的抗腐蚀能力。此项表面处理技术显然具有古为今用的价值。类似的实例还有很多。机械史的研究有助于认识和发现传统机械的现代意义和实用价值。

三、中国古代机械史的分期问题

研究中国机械技术的总体发展进程，必须把中国机械技术的形成与发展过程划分为几个不同的历史阶段，因此，中国机械史的分期问题是进行中国机械工程史宏观研究的一个重要问题。合理的分期不但可以反映中国机械工程发展的阶段性，同时也应反映出中国机械科技发展的特点和主要线索。

关于中国机械史的分期问题，已有一些学者有所涉及和讨论，但目前尚未进行充分的研究，也未得出一致的结论。1984年，郭可谦、陆敬严先生最早专门讨论了这一问题。他们提出了将中国机械史分为四个时期的方案：①

（1）简单工具时期，相当于原始社会时期，即石器时代。分为两个阶段：粗制工具阶段（旧石器时代），和精制工具阶段（新石器时代）。

（2）古代机械时期，大约从四千年到十九世纪四十年代。包括三个阶段：从古车出现到秦以前为迅速发展阶段；秦到宋元时期为成熟阶段；明代到十九世纪四十年代为缓慢前进阶段。

（3）近代机械时期,,从一八四○年至新中国成立前夕。

（4）现代机械时期，新中国成立后的发展时期。

在1985年，笔者提出了关于中国机械史的另一种分期意见，将中国机械史分为六个时期：②

（1）形成与积累时期，从远古到西周时期。

（2）迅速发展和成熟时期，从春秋时期到到东汉末年。

（3）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，清代后期到中国成立前夕。

（6）复兴时期，新中国成立后的发展时期。

最新出版的《中国科学技术史》机械卷有“中国古代和近代机械工程发展概述”一章，论述中基本上采用了第一种分期方案。

1987年出版的《中国的百科全书》机械工程卷有词条“中国古代机械史”、“中国近代机械工业”和“中国现代机械工业”分别涉及了中国古代机械工程技术、近代机械工业和现代机械工业发展的分期问题。这里仅介绍周世德先生在“中国古代机械史”条目中采用的古代机械史分期方案：③

（1）春秋以前（公元前770年前）。

（2）春秋至汉魏时期（公元前770年前～公元265）。

（3）两晋宋元时期（公元265～1368）。

（4）明清时期（1368～1840）。

上述分期方案都有各自的分期依据，并较好地反映了机械史与中国通史的关系。在反映中国机械工程发展的内部规律和特点方面，虽然也得到较好的处理，但细节方面似乎尚有进一步探讨的余地。笔者认为中国机械史的分期应以机械科技的重大转变和突破为主要依据，这就需要分析和研究各个历史时期各种机械在动力、材料、结构原理、工艺和功能等方面的发展水平和变化情况.此外，还应注意考察不同时期间机械工程知识的水平和先进机械的推广与应用情况以及机械的社会功能与作用。中国机械工程技术的发展是一个以波浪式曲线前进的过程。常常由于某一方面或几个方面（如材料、动力、工艺等方面）的重大转变或突变引起机械工程技术的主要内容发生了变化,使其达到新的水平,这样就形成了几个不同的自然发展时期。据此，我们在又在上述方案的基础上，提出了如下关于中国古代机械史分期的修订方案：

（1）古代机械技术的萌芽时期，从旧石器时代开始到新石器时代。

（2）传统机械技术的初步形成时期，夏、商、西周时期。

（3）传统机械技术的进一步发展时期，春秋战国到三国时期。

（4）传统机械技术的成熟与鼎盛时期，魏晋南北朝到元代。

（5）传统机械的平缓发展与西方机械的传入时期，明初到十九世纪中叶。

四、中国古代机械工程史研究的历史与现状

在我国，中国机械工程技术史的现代研究发端于20世纪二三十年代。张荫麟、刘仙洲和王振铎等是早期中国机械史研究工作的主要开拓者。张荫麟于1925年翻译了英国学者穆尔（A.C.Moule）1924年发表在ToungPao（通报）上的专题论文“TheChineseSouth-PointingCarriage”，中译文题目改为“宋燕肃、吴德仁指南车造法考”，发表在《清华学报》第2卷第1期（1925）上。张荫麟又于1926年在《清华学报》第2卷第2期上发表了“宋卢道隆、吴德仁指南车之造法”一文。此后，他又在1928年发表了论文“中国历史上之‘奇器’及其作者”（《燕京学报》第1卷第3期）。30年代开始了较为全面的古代机械的文献资料发掘、整理和专题复原研究。1935年刘仙洲在清华大学出版了《中国机械工程史料》（约6万字）一书，首次依据现代机械工程分类方法整理了中国古代机械工程的史料，初步勾勒出了中国古代机械工程的基本轮廓。几乎与此同时王振铎也开始了复原地动仪、指南车与记里鼓车的工作，他于1936年发表了专题论文“汉张衡候风地动仪造法之推测”（《燕京学报》第20期，10周年纪念专号），1937年又发表了重要论文“指南车记里鼓车之考证及模型”（《史学集刊》第3期）。40年代，刘仙洲又发表了“王征与我国第一部机械工程学”（见《国立清华大学学报》1期，《真理杂志》1卷2期）和“中国在热机历史上的地位”（《东方杂志》39卷18期）两篇有影响的论文。

西方学者早在19世纪后期就开始关注中国古文献中有关机械发明的记载，20世纪初在欧洲的技术史著作中已有关于中国古代机械发明的探讨。如奥地利著名技术史家霍维茨（H.T.Horwitz）在1913年出版的技术史著作中对中国的机械发明作了论述。此后直到30年代，在他的不少论著中都有关于中国古代机械的讨论①。葛雷斯（H.A.Giles）于1906年,劳佛尔（B.Laufer）于1912，分别对中国古代指南车进行了复原研究②。穆尔（A.C.Moule）于1924年发表了研究指南车的专题论文，并根据《宋史》的文献记载给出了具体的复原方案。穆尔的工作引起英国学者的关注,此后戴科斯（K.T.Dykes）提出了采用差动轮系复原指南车的设想（1942年）,兰彻斯特（G.Lanchster）于1947年利用差动轮系制作了复原模型。美国学者霍梅尔（R.P.Hommel）在1921年在至1928年、1928年至1930年前后用了8年时间在中国各地调查传统手工业技术,在进行了广泛的实地调查后，写成专著ChinaatWork；anillustratedRecordofthePrimitiveIndustriesofChina’sMasses,whoseLifeisToil,andthusanAccountofChineseCivilization，于1937年在纽约出版，其中包含了大量传统机械与工艺方面的内容，配有大量实物照片，是一部具有重要历史和文化价值的著作。恰特莱（H.Chatley）在1942年在TransactionsoftheNewcomenSociety（22,117）上发表了TheDevelopmentofMechanismsinAncientChina（古代中国机械学的发展）综论研究性论文，在西方首次较全面地论述了中国古代机械的发展。在国外，对中国机械史研究最有建树的学者还是李约瑟博士。他从50年代开始发表有关中国机械史方面的论文，1965年他的巨著《中国科学技术史》的机械工程卷（ScienceandCivilizationinChina,Volume4,PhysicsandPhysicalTechnology,Part2,MechanicalEngineering）由剑桥大学出版社出版，它是第一部英文的中国机械史的学术专著，在国际上影响极大。李约瑟编撰此书时利用了大量的中国机械史的原始资料和研究成果，同时参考了许多世界与西方机械史的文献和研究成果，在比较科学史的视角对中国机械技术的发展及其重要成果进行了深入研究。日本和台湾学者较早分别将此书翻译成日文和中文出版，中国大陆的中文译本也在2000年有科学出版社和上海古籍出版社出版。

20世纪50年代以来，中国机械史的研究工作在中国经历了十分曲折的过程。在50年代至60年代前期，刘仙洲做了一系列机械史专题研究工作，发表了多篇论文，并主持汇集中国工程史料。1962年他编著的《中国机械工程史（第一编）》一书由科学出版社，这是第一部中国古代机械史的著作，论述了中国古代的主要机械发明成就，从机械原理和原动力的角度出发整理了中国古代机械工程发展的脉络。1963刘仙洲年撰写的《中国古代农业机械发明史》问世，这是第一部全面历史中国古代农业机械成果及其发展的著作。王振铎则在发掘古代文献和文物资料的基础上，对许多机械成果做了深入的专题研究。他在中国历史博物馆主持复原了水运仪象台、候风地动仪、指南车、记里鼓车等一系列古代机械装置。他们的杰出工作，奠定了中国机械工程史这一学科的基础，在国内外学术界产生了重大影响。正当中国机械史的研究被引向深入之时，爆发了史无前例的“”，导致了科学文化大灾难。“”期间，和其他学科一样，机械史的研究也完全处于停顿状态。“”以后，中国机械史的研究得以恢复和发展，老一辈学者也续有力作刊行，如清华大学出版了根据刘仙洲生前汇集的史料编纂而成的《中国科技史资料汇编一农业机械》（1985年），王振择先生出版他的论文集《科技考古论丛》（1989年）。同时，同济大学、中国科学院自然科学史研究所、北京航空航天大学等单位，都积极开展了中国机械史的研究工作和国内外学术交流，并通过招收机械史的研究生，努力培养新一代的专业研究人员。一些大专院校开设了机械史的选修课，取得了良好的效果。从20世纪80年代起，中国机械史的研究队伍开始形成，研究工作逐渐活跃，数百篇，涌现了不少具有较高质量和较大影响的专题研究成果。如陆敬严先生主持的古代机械模型复原等课题，华觉明先生参与主持的曾侯乙编钟的复原研究，杨青、钱小康等先生参与主持的秦陵铜车马技术研究等都取得了突出成果。综合性与系统性的整理与研究工作也有重要进展，如1986年机械工程师进修大学刊行了郭可谦、陆敬严合著的《中国机械史讲座》，1986年文物出版社出版了华觉明等撰写的《中国冶铸史论集》，和，1992年北京理工大学出版了张柏春撰写的《中国近代机械简史》，1995年山东科技出版社出版了苏荣誉等编撰的《中国上古金属技术》，1998年清华大学出版社出版了张春辉编著的《中国古代农业机械发明史》（补编），1999年大象出版社出版了华觉明撰著的《中国古代金属技术》。此外，台湾中央文物供应社也在1987年出版了万迪棣编撰的《中国机械科技之发展》一书，此书被收入中华文化丛书中。90年代初期，中国科学技术史丛书委托陆敬严、华觉明主编《中国科学技术史》的机械卷，钱小康、张柏春、何堂坤、杨青、赵丰、黄麟雏、刘克明和冯立升等多位学者参加编写，于1997年完成全书的编撰工作。此书于2000年由科学出版社出版，全书约69万字，与前面几部通史性中国机械史著作有所不同，它突破了简史的范畴，是一部较大型的中国机械工程学术著作。此书对中国机械工程的历史发展做了比较系统的论述和讨论，对已有的研究成果进行了一次较全面的总结。这表明，中国机械史的研究已走出初创阶段，进入了一个新的历史发展时期。

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①真保吾一著，董万友译，机械工学概论，国际文化出版公司，1986，3。原作书名为“緿綐機械工学”，由日本理工学社1984年出版。

①②李志超，机发论—有为的科学观，自然科学史研究，1990，9（1）：2。

①刘仙洲，中国机械工程发明史（第一编），科学出版社，1962，5。

②维特鲁威著，高履泰译，建筑十书，这个建筑工业出版社，1986，224－225。

③A.P.Usher:AHistoryofMechanicalInventions,DoverPublications,Inc.,1988,NewYork,120.

④转引自①。

⑤马克思，资本论（第一卷），人民出版社，1963，396。

⑥马克思，机器。自然力和科学的应用，人民出版社，1978，91－92。

①马克思，机器。自然力和科学的应用，人民出版社，1978，52。

②③转引（译）自A.P.Usher:AHistoryofMechanicalInventions,DoverPublications,Inc.,1988,NewYork,117

④⑤⑥⑦见刘仙洲：中国机械工程发明史（第一编），科学出版社，1962，5－6。

①李约瑟，中国科学技术史·总论（中译本第一卷），科学出版社，1975，545－547。

①郭可谦、陆敬严，关于中国机械史的分期意见，机械设计，1984，1（2）。

②冯立升，中国机械史的分期意见，科学、技术与辩证法，1986，（3）。