1機械設(shè)計發(fā)展史摘要：機械設(shè)計必須科學化，這就要求要科學地闡述客觀設(shè)計過程及其本質(zhì)，分析與設(shè)計有關(guān)的領(lǐng)域及其單位。在這些基礎(chǔ)上，科學地安排設(shè)計過程，使用科學的方法和手段進行設(shè)計。同時也要求設(shè)計人員不僅有豐富的專業(yè)知識，而且還要掌握先進的設(shè)計理論知識、設(shè)計方法及設(shè)計手段，科學地進行機械設(shè)計工作，這樣才能更好的得到符合要求的產(chǎn)品。關(guān)鍵字：機械、機械設(shè)計、古代機械設(shè)計、近代機械設(shè)計、現(xiàn)代機械設(shè)計機械（machine），源自于希臘語之machine及拉丁文mecina，原指“巧妙的設(shè)計”，作為一般性的機械概念，可以追溯到古羅馬時期，主要是為了區(qū)別與手工工具?，F(xiàn)代中文之“機械”一詞為機構(gòu)為英語之（mechanism）和機器（machine）的總稱。機械是伴隨人類社會的不斷進步逐漸發(fā)展與完善的。從原始社會早期人類使用的諸如石斧、石刀等最簡單的工具，到杠桿、轆轤、人力腳踏水車、獸力汲水車等簡單工具，發(fā)展到較復(fù)雜的水力驅(qū)動、風力驅(qū)動的水碾和風車等較為復(fù)雜的機械。18世紀英國的工業(yè)革命以后，以蒸汽機、內(nèi)燃機、電動機作為動力源的機械促進了制造業(yè)、運輸業(yè)的快速發(fā)展，人類開始進入現(xiàn)代化的文明社會。20世紀電子計算機的發(fā)明、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)的有機結(jié)合，使機械進入完全現(xiàn)代化階段。機器人、數(shù)控機床、高速運載工具、重型機械及其大量先進機械設(shè)備加速了人類社會的繁榮和進步，人類可以遨游太空、登陸月球，可以探索遼闊的大海深處，可以在地面以下居住和通行，所有這一切都離不開機械，機械的發(fā)展已進入智能化階段。機械已經(jīng)成為現(xiàn)代社會生產(chǎn)和服務(wù)的五大要素（人、資金、能量、材料、機械）之一。設(shè)計一詞的英語為Design,它源于拉丁語Designer,由De(記下）與Signare(符號，記號，圖形等）兩詞組成。因此，“設(shè)計的最初含義是將符號，記號，圖形之類高下來的意思。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科技的進步，設(shè)計的內(nèi)涵不斷向深度和廣度發(fā)展，設(shè)計的含義愈來愈深刻和愈來愈先進。設(shè)計是人類改造自然的基本的活動之一，設(shè)計是復(fù)雜的思維過程，設(shè)計過程蘊含著創(chuàng)新和發(fā)明的機會。設(shè)計的目的是將預(yù)定的目標，經(jīng)過一系列的規(guī)劃與分析決策產(chǎn)生一定的信息（文字，數(shù)據(jù)，圖形）形成設(shè)計，并通過制造，使設(shè)計成為產(chǎn)品，為人類的生活及工業(yè)的生產(chǎn)制造提供極大的方便，造福人類。機械設(shè)計的定義機械設(shè)計（machinedesign英文）：根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能的最主要因素。由于各產(chǎn)業(yè)對機械的2性能要求不同而有許多專業(yè)性的機械設(shè)計，如紡織機械設(shè)計、農(nóng)業(yè)機械設(shè)計、船舶設(shè)計、汽車設(shè)計、礦山機械設(shè)計、內(nèi)燃機設(shè)計、機床設(shè)計、壓縮機設(shè)計、汽輪機設(shè)計、泵設(shè)計等專業(yè)性的機械設(shè)計分支學科。機械設(shè)計的發(fā)展史按時間來分，可分為三個階段，分別是：從古代社會到17世紀為機械設(shè)計起源和古代機械設(shè)計階段，由17世紀至第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束為近代機械設(shè)計，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束直到現(xiàn)在為現(xiàn)代設(shè)計階段。如果按其內(nèi)容來分，可分為：直覺設(shè)計階段，經(jīng)驗設(shè)計階段和理論設(shè)計階段。兩種劃分是一一對應(yīng)的，是從不同角度來劃分機械設(shè)計的發(fā)展史。每一個階段在設(shè)計理論，方法和制造工藝方面都有明顯的特色。下面就按時間來劃分，把機械設(shè)計發(fā)展史劃分為三個階段來論述。一、機械設(shè)計起源和古代機械設(shè)計我國近代的考古發(fā)現(xiàn)證明了一些傳說和記載。在浙江余姚河姆渡，河南鄭裴李崗等遺址中都發(fā)現(xiàn)了七八千年以前制造相當精致的農(nóng)具如石鏟等。我國古代經(jīng)書中，對于古代使用，制造機械的情況有許多記載。在4000多年以前，我國古代已經(jīng)發(fā)明了車，船，農(nóng)具和許多生活用具。清代學者章誠說“六經(jīng)皆史”，在我國古代文獻中隨處可以見機械產(chǎn)品與人民生活密切的聯(lián)系，在我國春秋戰(zhàn)國時代的著作道德經(jīng)中有“三十輻共一轂，像日月也”的說法，而在秦陵發(fā)掘出來的二號銅車馬，車融會貫通就有30個車輻。雖然據(jù)統(tǒng)計，當時的車每個車輪用30個輪輻，但是對輪輻的數(shù)目已經(jīng)有了一定的規(guī)則。此外，我國古代在武器，紡織機械，農(nóng)具，船舶等方面也有許多發(fā)明，到秦漢時期（公元前221至公元220年）我國機械設(shè)計和制造已經(jīng)達到相當高的技術(shù)水平，在當時世界上處于領(lǐng)選地位，在世界機械工程史上占有十分重要的位置。在我國古代，機械發(fā)明，設(shè)計者與制造者是統(tǒng)一的。有許多著名的人物，他們的成果代表了當時我國的機械的設(shè)計水平。唐代的時侯我國與許多國家開展了經(jīng)濟，文華和科學技術(shù)的交流，與東南亞，南亞，阿拉伯，非洲東海岸貿(mào)易頻繁，對中國和世界其它的一些國家有很大的影響。由于貿(mào)易的發(fā)展，要求商品增加，從而改進生產(chǎn)設(shè)備，使機械設(shè)計有了很大的發(fā)展，造紙，紡織，農(nóng)業(yè)，礦業(yè)，陶瓷，印染，兵器等都有了新的進展，機械設(shè)計水平也提高了一大步，宋代沈括的著作夢溪筆談記載了當時的許多科學成就，反映了當時的科學水平。世界其它的國家也有不少機械的成果。但這些設(shè)計多是憑設(shè)計者的經(jīng)驗完成的缺乏必要的，有一定精度的理論的計算。二、近代機械設(shè)計17世紀歐洲的航海，紡織，鐘表等工業(yè)的興起，提出了許多技術(shù)問題。英國人牛頓提出了運動的三大定律后，于1688年，提出了計算流體黏度阻力的公式，奠定了古典力學的基礎(chǔ)；英國人虎克建立了在一定范圍內(nèi)彈性體的應(yīng)力-應(yīng)變成正比的虎克定律；1705年伯努力提出了梁彎曲的微分方程式，在古典力學的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展了近代機械設(shè)計的理論（也稱常規(guī)機械設(shè)計理論），為18世紀產(chǎn)業(yè)革命中機械工業(yè)的迅速發(fā)展提供了有力的技術(shù)理論支持；1764年英國人瓦特發(fā)明了蒸氣機，為紡織，采礦，冶煉，船舶，食品，鐵路等工業(yè)提供了強大的動力，推動了多種行業(yè)對機械的需求，使機械工業(yè)得到迅3速的發(fā)展，而機械化使生產(chǎn)力迅速提高，進入了產(chǎn)業(yè)革命時代。這一時期，對機械設(shè)計提出了很多的要求，各種機械的載荷，速度，尺寸都有很大的提高，因此機械設(shè)計理論也在古典力學的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展。材料力學，彈性力學，流體力學，機械力學。疲勞力學，疲勞強度理論，實驗應(yīng)力分析方法等都取得了大量的成果，建立了自己的學科體系。隨著機械設(shè)計的快速發(fā)展，在疲勞強度，接觸應(yīng)力，斷裂力學，高溫蠕變，流體動力潤滑，齒輪接觸疲勞強度計算，彎曲疲勞強度計算，滾動軸承強度理論等方面都取得了大量的成果，新工藝，新材科的，新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)沒什么械設(shè)計的水平也取得了很大的發(fā)展。機器的尺寸減少，速度增加，性能提高，機械設(shè)計的計算方法和數(shù)據(jù)積累也相應(yīng)有了很大的發(fā)展，反映了時代的特色。生產(chǎn)和實驗是人類社會賴以生存和發(fā)展的最基本的實踐活動，在這個活動過程中出現(xiàn)了歷史、社會和自然界現(xiàn)象等，如工具的變化、經(jīng)濟波動、雷電轟鳴、天然放射性元素等。孤立地看，這些現(xiàn)象千奇百怪、貌似紊亂，但深入研究，人們發(fā)現(xiàn)客觀世界種種現(xiàn)象之間存在內(nèi)在的和本質(zhì)的必然聯(lián)系，如“水往低處流”，這只是一種現(xiàn)象的描述，這種描述至多只是為真正的科學研究奠定了一個基礎(chǔ)，還不能叫科學。只有當牛頓發(fā)現(xiàn)了“萬有引力定律”，并用這一定律來解釋“水往低處流”等自然現(xiàn)象的時候，才算真正進入了科學的大門。三、現(xiàn)代機械設(shè)計二戰(zhàn)以后，作為機械設(shè)計的理論基礎(chǔ)的機械學繼續(xù)以更加迅猛的速度發(fā)展，摩擦學，可靠性分析，機械優(yōu)化設(shè)計，有限元計算，尤其是計算機在機械設(shè)計中迅速推廣，使機械設(shè)計的速度和質(zhì)量都有大幅的提高。在機械中廣泛運用計算機和自動化程度的提高，使現(xiàn)代的具有明顯的特色。因此，機械設(shè)計在理論，內(nèi)容和方法方面與過去相比都有了劃時代的發(fā)展。而國際市場的激烈競爭，是現(xiàn)代機械設(shè)計的方法和發(fā)展的催化劑。世界各國逐漸認識到產(chǎn)品市場競爭對各國經(jīng)濟發(fā)展的重要作用。日本雖然在某尖端科學研究方面走在了一些國家的后面，但是，在產(chǎn)品設(shè)計的方面發(fā)展很快，迅速擺脫了二次世界大戰(zhàn)以前“東洋貨不好”的印象，大量生產(chǎn)各國市場上需要的產(chǎn)品，取得了巨大的經(jīng)濟效益。美國，英國也逐漸認識到產(chǎn)品設(shè)計的重要性，美國提出了“為競爭的優(yōu)勢而設(shè)計”(DesigningForCompetitiveAdvance)的口號，有人說“21世紀將是設(shè)計的世紀”。因此，機械產(chǎn)品設(shè)計在這一時期獲得了空前的發(fā)展。機械設(shè)計目前已經(jīng)不宜作為機械學的一個分支，而應(yīng)該認為是與機械學并立的一門技術(shù)科學了。結(jié)論：新中國建立后特別是近三十年來，我國的機械科學技術(shù)發(fā)展速度很快。向機械產(chǎn)品大型化，精密化、自動化和成套化的趨勢發(fā)展。在有些方面已經(jīng)達到或超過了世界先進水平?？偟膩碚f，就目前而言中國機械科學技術(shù)的成就是巨大的，發(fā)展速度之快，水平之高也是前所未有的。這一時期還沒有結(jié)束，我國的機械科學技術(shù)還將向更高的水平發(fā)展。只要我們能夠采取正確的方針、政策、用好科技發(fā)展規(guī)律并勇于創(chuàng)新，我國的機械工業(yè)和機械科技一定能夠振興，重新引領(lǐng)世界機械工業(yè)發(fā)展潮流。4HistoryofmechanicaldesignAbstract:Themechanicaldesignmustbescientific,whichrequiresascientificexpositionoftheobjectivedesignprocessanditsnature,theanalysisofdesign-relatedareasandtheirunits.Scientificarrangementofthedesignprocessonthesebasis,theuseofscientificmethodsandmeanstocarryoutthedesign.Notonlyrequiresthedesignerisnotonlyawealthofexpertise,butalsotomasteradvancedknowledgeofdesigntheory,designmethodsanddesigntools,scientificandmechanicaldesignwork,soinordertobettermeettherequirements.Keyword:MechanicalMechanicaldesignAncientmechanicaldesignModernmechanicaldesignAdvancedmechanicaldesignMechanical(machine),derivedfromtheGreekofmachineandLatinofmecina,formerlyreferredtoascleverdesignasageneralmechanicalconceptcanbetracedbacktoRomantimes,mainlyinordertodistinguishfromthehandtools.ModernChinesemachineryfortheagencyforEnglish(mechanism)andthegeneraltermofmachine(machine).Themachineryisthegradualdevelopmentandimprovementanditalsoaccompaniedbythecontinuousprogressesofhumansociety.Fromtheprimitivesocietyofearlyhumanusesuchasaxes,knivesandothersimpletools,tothelever,pulley,humanfootwaterwheel,drawwatervehiclesofanimalpower,andothermorecomplexmachinery.20thcenturyinventionofthecomputer,automaticcontroltechnology,informationtechnology,theorganicintegrationofsensortechnology,sothatthemachineryintofullymodernstage.Robotics,CNCmachinetools,high-speeddeliveryvehicles,heavymachineryandthelargenumberofadvancedmachineryandequipmenttoacceleratetheprosperityandprogressofhumansociety,humanscantravelintospace,landingonthemoon,youcanexplorethevastdepthsofthesea,toliveandpassbelowthesurface,allofwhichcannotbeseparatedfromthemachinery,thedevelopmentofthemechanicalintotheintelligentstage.Themachineryhasbecomeamodernsociety,productionandserviceofthefiveelements(people,capital,energy,materials,machinery)one.DesignofthewordinEnglishfortheDesign,itcomesfromtheLatinDesigner,De(writedown)andSignare(symbols,signs,graphics,etc.)ofthewords.Therefore,theoriginalmeaningofdesignisahighdownthemeaningofsymbols,marks,graphicsandthelike.Withthedevelopmentofproductionandtheadvancementoftechnology,designcontenttokeepthedepthandbreadthofdevelopment,thedesignofmoreandmoreprofoundmeaning,andmoreandmoreadvanced.Designisoneofthebasicactivitiesofthehumantransformationofnature,designisacomplexthoughtprocess,thedesignprocesscontainsopportunitiesforinnovationandinvention.Designedtobetheintendedtarget,afteraseriesofplanningandanalysisofdecision-makinginformation(text,data,graphics)theformationofdesign,throughmanufacturing,designhasbecomeahumanlifeandindustrialmanufacturinggreatconvenienceforthebenefitofmankind.Thedefinitionofmechanicaldesignofthemechanicaldesign(machinedesigninEnglish):accordingtotherequirementsofthemechanicalworkingprinciple,structure,modeofmotion,forceandenergytransfermethod,variouspartsofthematerialandtheshapeandsize,lubricationmethods,ideas,analysisandcalculationandtranslatethemintospecificdescrip