机械工程简介-中文翻译

机械工程简介机械工程是工程学的一个分支，它研究机械和动力的产生，尤其是力和运动。机械工程的历史18 世纪后期，蒸汽机的发明为工业革命提供了一个主要的动力源泉，极大地推动了各种机械的发展。这样，一个新的工程学的重要分支从民用工程学中分离出来的关于工具和机械的分支发展了起来。并随着英国伯明翰机械工程师协会的建立在 1847 年得到了正式承认。机械工程已经由一门主要基于试错法的技工应用的技艺发展成为职业工程师在研究、设计和生产领域使用的科学方法。从最广义的角度讲，增进效率的需求不断地促使机械工程师提高工作质量，并要求他接受更高程度的教育和训练。不仅机器运转要讲求经济，而且基建费也要降到最低。机械工程的领域商品机械的发展 在发达国家中，高水平的物质生活很大程度上取决于机械工程中得以实现的各种机械。机械工程师们不断地发明机器来生产商品，不断地开发精确性和复杂性越来越高的机械工具来生产机器。机械发展的主要线索是：为提高生产率而增加机器的运转速度、为获得物美价廉的产品而提高精度以及降低生产成本。这 3 个要求促进了复杂的控制系统的发展。最成功的机械制造是其机器的机械设计能与控制系统紧密融合，不论这种控制系统从本质上是机械的还是电子的。现代化的汽车发动机生产传送线（传送带）就是一系列复杂的生产工艺机械化的很好例子。人们正在着手开发以使机械生效后进一步自动化，利用计算机来存储和处理大量数据，这些数据是少量多功能机床生产多种零件所必需的。其中一个目标就是使批量生产车间完全自动化，三班轮换，但每天只需一班人员来操作。动力机械的发展 生产机械必须先有充足的动力供应。蒸汽机最先提供了用热能来产生动力的实际可行的方法，在旧有的人力、风力和水力之外增加了动力源。新的机械工程业面临的最初挑战之一就是增加热效率和动力，这一点随着蒸汽涡轮机和大的联合蒸汽锅炉的发展而基本实现了。20 世纪，涡轮机为发电机提供的动力得到了持续快速的增长，同时热效率也在稳定增长，而且大电站每千瓦的资本消耗也在下降。最后，机械工程师们获得了核能源。这种核能源的应用需要有特别高的可靠性和安全性，这就需要解决许多全新的问题。大型电厂和整个核电站的控制系统已变成高度复杂的电子、流体、电、水力和机械零件的网络，这一切都涉及到机械工程师的所有学术领域。小型的内燃机，不论是往复式（汽油机和柴油机）还是旋转式（燃气轮机和旺克尔机），以及它们在运输领域的广泛应用也都要归功于机械工程师们。在整个运输业，不论是在空中和太空，还是在陆地和海洋，机械工程师创造了各种设备和动力装置。他们越来越多地与电气工程师合作，尤其是在开发适合的控制系统方面。军用武器的开发 机械工程师应用于战争的技术与民用中需要的类似，尽管其目的是增强毁坏力而不是提高生产率。喷气式飞机和核反应堆就是众所周知的例子。生物工程 生物工程是机械工程中一个相对新的和与众不同的领域，它提供用来替换或增加人体功能的机器以及用来进行医疗的设备。人造肢体已被开发出来，并且具有诸如有力的运动和触摸反应等人体功能。在人工器官移植手术方面的发展是迅速的，复杂的心肺机器和类似的设备使越来越复杂的手术得以进行，并使受重伤和重病病人的生命功能得以持续。环境控制 机械工程师的一些最初的努力是要通过抽水来排涝或灌溉土地以及给矿井通风来控制人类的环境。现代的制冷和空调厂普遍采用反向的热引擎，在这些地方动力把热从冷的地方抽出送到更热的外部。很多机械工程的产品以及其他领域的技术发展对环境有副作用，产生了噪音，引起了水和空气的污染，破坏了土地和风景。商品和动力的生产率提高太快，以致于自然力的再生跟不上步伐。对于机械工程师和他人来说，环境控制是一个快速发展的领域，它包括开发尽可能产生少量污染物的机器和生产工序，以及开发新的设备和技术来减少和消除已造成的污染。机械工程的作用机械工程师有四个通用于上述所有领域的作用。第 1 个作用是理解和研究机械科学的基础。它包括涉及力和运动的关系的动力学，比如在振动中的力和运动的关系；自动控制；研究各种形式的热、能量、动力之间关系的热力学；流体流动；热传递；润滑；和材料特性。第 2 个作用是依次地进行研究、设计和开发。该作用试图进行必要的改变以满足当前和将来的需要。这一工作不仅要求对机械科学有一个合成和发明。第 3 个作用是生产产品和动力，包括计划、运作和维护。其目的在于维护或提高企业或机构的较长期的和生存能力声誉的同时，以最少的投资和消耗生产出最大的价值。第 4 个作用是机械工程师的协调作用，包括管理、咨询、以及在某些情况下进行市场营销。在所有这些作用中，体现出一种长期不断地使用科学的方法，而不是传统的或直觉的方法的倾向，这是不断成长的机械工程专门技术的一个方面。这些新的合理化方法的典型名称有：运筹学、工程经济学、逻辑学问题分析（简称PABLA）。然而，创造性是无法合理化的。正如在其他领域一样，在机械工程中，能够采取重要的出人意料的并能开创出新方法的能力，仍然具有个人的、即兴的特点。机械工程的未来机械工程师的数量依旧快速增长，同时他们所受训练的时间也在延长并且质量也在提高。然而，工程师们和全体公众越来越意识到，人口和生活水平的指数增长正在造成可怕的环境污染和自然资源消耗问题。这更清楚地表明，所有的技术职业都有必要考虑开发和发展的长期社会效益。人们越来越需要机械工程技术来满足人类的需求，同时也需要将稀有的原材料的消耗降到最低，保持一个令人满意的环境。信息时代的机械工程 在 20 世纪 80 年代初期，工程师门曾经认为要加快产品的研制看法，必须进行大量的研究工作。结果是实际上只进行了较少的研究工作，这是因为产品开发周期的缩短，促使工程师们尽可能的利用现代技术。研制开发一种创新性的技术并且将其应用在新产品上，使有风险的，并且易于招致失败。在产品开发过程中采用较少的步骤是安全的和易于成功的方法。对于资金和人力都处于全球性环境中的工程界而言，缩短产品研制开发周期也是有益的。能够设计和制造各种产品和制造各种产品的人可以在世界各地找到。但是，具有创新思想的人则比较难找。对于已经进行 6 个月的研制开发工作的人，地里上的距离已经不再是其他人发现他的障碍。如果你的研发周期较短，只要仍然保持领先，这种情况并不造成严重后果。如果正处于一个长达6 年的研制开发过程中期，一个竞争对手了解到你的研究工作的一些信息，这个项目将面临比较大的麻烦。 工程师们在解决任何问题时都需要进行新的设计这种观念很快就过时了，在现在设计中的第一步是浏览因特网或者其他信息系统，看其他人是否设计了一种类似于你所需要的产品，诸如船东装置或换热器等。通过这些信息系统，你可能发现有些人已经有了制造图纸，数控纸带和制造你的产品所需要的其他东西。这样，工程师们就可以把他们的职业技能集中在尚未解决的问题上。 在解决这些问题时，利用工作站和进入信息高速公路可以大大增强工程小组的能力和效率。这些信息时代的工具可使工程小组利用大规模的数据库。数据库中有材料性能标准 技术和成功的设计方案等信息。这些经过验证的设计可以通过下载直接应用，或者对其进行快速简单的改进来满足特定的要求。将产品的技术要求通过网络送出去的远程制造也是可行的。你可以建立一个没有任何加工设备的虚拟公司，可以只是制造商，在产品加工完成后，将其直接送给你的客户。定期访问你的客户可以保证你设计的产品按照设计要求进行工作。尽管这些研制开发方式不可能对每个公司都完全适用，但是这种可能性是存在的。 过去客户设计的产品，通常是由小公司制造的。大公司不屑于制造这些产品-他们讨厌瞄准机会的市场，或者是与客户设计的小批量大交道。“这就是我的产品，”一家大公司这样说，“这是我们能够制造出来的最好产品-你应该喜欢他。如果你不喜欢，顺这条街走有一家小公司，它会按你的要求做。”今天，因为顾客们又较大的选择余地，几乎所有的市场都是瞄准机会的市场。如果你不能使产品满足某些特定客户的要求，你将失去市场份额中的一大部分，或者失去全部份额。由于这些瞄准机会的市场是经常变化的，你告诉应该对市场做出快速的反应。瞄准机会的市场和根据客户要求进行设计这种现象的出现，改变了工程师们未能进行研究工作的方式。今天，研究工作通常是针对解决特定问题进行的。许多有政府资助或者由大公司出资开发的技术可以在非常低的成本下辈自由使用尽管这种情况是暂时的，对这些技术进行适当改进后，他们通常可以被直接用于产品开发，这使得许多公司可以节省昂贵的研究经费。在主要的技术障碍被克服后，研究工作应该主要致力于产品的商品化方面，而不失开发新的，有趣的，不确定的替换产品。采用上述观点看问题，工程研究应该致力于消除将已知的技术快速商品化的障碍。工作的重点是产品的质量和可靠性，这些在当今的顾客的头脑中是最重要的。很明显，一个质量差的声誉是一个不好的企业的同义词。企业应该尽最大的努力来保证客户得到合格的产品，这个努力包括在生产线的中断对产品进行严格的检验和自动更换有缺陷的产品。研究工作应该着重考虑诸如可靠性等因素对成本带来的益处，当可靠性提高时制造成本和系统的最终成本将会降低。如果在生产线的终端产生 30%的废品，这不仅会浪费金钱，也会给你的竞争对手创造一个利用你的想法制造产品，并且将其销售给你的客户良机。提高可靠性和合降低成本这个过程的关键是深入广泛的利用设计软件。设计软件可以使工程师加快每个阶段的设计工作。然而，仅仅缩短每个阶段的设计时间，可能不会显著的缩短整个设计的时间。因而，必须致力于并行工程软件，这样可以使所有者，即组的成员都能使用共同的数据库。随着人们步入信息时代，要取得成功，工程师们在技术开发和技术管理方面都应该具有一些独特的知识和经验。成功的工程师们不但一个具有宽广的知识和技能，而且还应该是某些关键技术或学科的专家，他们还应该在社会因素和经济因素对市场的影响方面有敏锐的洞察力。将来，花在解决日常工程问题上的费用将会减少，工程师们将会在一些更富有挑战性，更亟待解决的问题上协同工作，大大缩短解决这些问题所需要的时间。我们已经开始了工程实践的新阶段。计算机和网络工程师们具有越来越强的解决问题的能力，这些也给我们的工作带来很大的希望和喜悦。为了确保成功，我们所使用工具的性能和对更好的产品与系统的不断追求，应该与标志着在工程方面所有巨大努力的创新工作所带来的喜悦相适应。机械工程是一个伟大的行业，在我们尽可能多的利用了信息时代所提供的机遇后，他将变得更加伟大。