Войти
Машиностроение - это дисциплина, в основе которой лежит концепция использования множителей силы, движущиеся компоненты и машины. В нем используются знания по математике, физике, материаловедению и инженерным технологиям. Это одна из старейших и широчайших из инженерных дисциплин.
Инженерное дело возникло в ранней цивилизации как общая дисциплина для создания крупномасштабных сооружений, таких как ирригация, архитектура и военные проекты. Успехи в производстве продуктов питания с помощью орошения позволили части населения стать специалистами в Древнем Вавилоне.
Все шесть классических простых машин были известны на древнем Ближнем Востоке. клин и наклонная плоскость (пандус) были известны с доисторических времен. колесо вместе с колесом и осевым механизмом было изобретено в Месопотамии (современный Ирак) в 5-м тысячелетии до нашей эры. Механизм рычага впервые появился около 5000 лет назад на Ближнем Востоке, где он использовался в простой шкале баланса и для перемещения крупных объектов на Древнеегипетские технологии. Рычаг также использовался в водоподъемном устройстве shadoof, первом кране, который появился в Месопотамии около 3000 г. до н.э., а затем в древнеегипетских технологиях около 2000 г. до н.э. Самые ранние свидетельства использования шкивов относятся к Месопотамии в начале 2-го тысячелетия до нашей эры и в Древнем Египте во время Двенадцатой династии (1991–1802 гг. До н.э.). винт, последняя из простых изобретенных машин, впервые появилась в Месопотамии в неоасирийский период (911-609) до нашей эры. Египетские пирамиды были построены с использованием трех из шести простых машин, наклонной плоскости, клина и рычага, для создания таких структур, как Великая пирамида в Гизе.
Ассирийцы отличались использованием металлургии и железного оружия. Многие из их достижений касались военной техники. Они не были первыми, кто их разработал, но продвинулись вперед в колесе и колеснице. Они использовали поворотные оси на своих вагонах, что позволяло легко поворачивать. Они также были одной из первых армий, использовавших подвижную осадную башню и таран.
Применение машиностроения можно увидеть в архивах различных древних обществ. шкив появился в Месопотамии в 1500 г. до н.э., улучшив транспортировку воды. Немецкий археолог Роберт Колдевей обнаружил, что Висячие сады, вероятно, использовали механический насос, приводимый в действие этими шкивами, для транспортировки воды в сады на крыше. Жители Месопотамии продвинулись бы еще дальше, заменив «замену непрерывного движения прерывистым и вращательным движением вперед и назад» на 1200 г. до н.э.
Сакия был разработан в царство Куш в 4 веке до нашей эры. Он поднимал воду на 3–8 метров с меньшими затратами труда и времени. Резервуары в форме хафиров были разработаны в Куше для хранения воды и повышения эффективности орошения. Bloomeries и доменные печи были разработаны в седьмом веке до нашей эры в Мероэ. Кушите солнечные часы прикладная математика в форме продвинутой тригонометрии.
В Древнем Египте винтовой насос является еще одним примером использования техники. повысить эффективность водного транспорта. Хотя ранние египтяне строили колоссальные сооружения, такие как пирамиды, они не разработали шкивы для подъема тяжелых камней и очень мало использовали колесо.
Самые ранние практические водные машины, водяное колесо и водяная мельница, впервые появились в Персидской империи, на территории нынешних Ирака и Ирана, в начале 4 века до нашей эры.
В Древней Греции Архимед (287–212 до н.э.) разработал несколько ключевых теорий в области машиностроения, включая преимущества механики, Закон рычага и ради его имени, закон Архимеда. В Александрийском музее были разработаны подъемные шкивы с блоком и подъемники для подъема камней. Эти краны приводились в движение колесами с человеческим протектором и основывались на более ранних месопотамских системах водяных шкивов. Позже греки разработали механическую артиллерию независимо от китайцев. Первые из них стреляли дротиками, но достижения позволили бросать камень во вражеские укрепления или формирования.
В Римском Египте, Герон Александрийский (ок. 10–70 нашей эры) создал первое паровое устройство, Эолипил. Первый в своем роде, он не мог двигать или приводить в действие что-либо, кроме собственного вращения.
В Китае Чжан Хэн (78–139 г. н.э.) усовершенствовал водяные часы и изобрел сейсмометр. Ма Цзюнь (200–265 гг. Н.э.) изобрел колесницу с дифференциалом шестернями.
Лев Философ, как известно, работал над сигнальной системой с использованием часов в Византийской империи в 850 году, соединяя Константинополь с Сицилийской границей и являясь продолжением сложных городских часов на Востоке. Рим. Эти великие машины распространились по Арабской Империи под руководством Харуна ар-Рашида.
Другим великим механическим устройством был Орган, который был повторно представлен в 757 году, когда Константин V подарил его Пепин Короткий.
За исключением нескольких машин, инженерия и наука на Западе находились в застое из-за краха Римской империи в период поздней античности.
В течение золотого века ислама (с 7 по 15 века) мусульманские изобретатели внесли значительный вклад в области механических технологий. Аль-Джазари, который был одним из них, написал свою знаменитую Книгу знаний об изобретательных механических устройствах в 1206 году и представил множество механических конструкций. Аль-Джазари также является первым известным человеком, который создал такие устройства, как коленчатый вал и распределительный вал, которые в настоящее время составляют основу многих механизмов.
Самый ранний практический ветряные машины, ветряная мельница и ветряк, впервые появились в мусульманском мире во время золотого века ислама, на территории нынешних Ирана, Афганистана и Пакистана, к 9 веку нашей эры. Самой первой практической паровой машиной был паровой домкрат, приводимый в действие паровой турбиной, описанный в 1551 году Таки ад-Дин Мухаммад ибн Ма ' ruf в Османском Египте.
хлопкоочиститель был изобретен в Индии в VI веке нашей эры, а прялка была изобретена в исламской к началу 11 века, и то и другое было фундаментальным для роста хлопковой промышленности. Прялка также была предшественницей прялки Дженни, которая была ключевым событием в начале промышленной революции 18 века. коленчатый вал и распределительный вал были изобретены Аль-Джазари в Северной Месопотамии около 1206 года, и позже они стали центральными в современной технике, такой как паровая машина, двигатель внутреннего сгорания и автоматическое управление.
Самые ранние программируемые машины были разработаны в мусульманском мире. музыкальный секвенсор, программируемый музыкальный инструмент, был самым ранним типом программируемой машины. Первым музыкальным секвенсором был автоматизированный флейт, изобретенный братьями Бану Муса, описанный в их Книге гениальных устройств в IX веке. В 1206 году Аль-Джазари изобрел программируемые автоматы / роботы. Он описал четырех музыкантов-автоматов, включая барабанщиков, управляемых программируемой драм-машиной, где их можно было заставить играть разные ритмы и разные паттерны ударных. замковые часы, гидроприводные механические астрономические часы, изобретенные Аль-Джазари, были первым программируемым аналоговым компьютером.
Средневековый китайский часовщик и инженер Су Сун (1020–1101 гг. Н.э.) включил механизм спуска в свою астрономическую башню с часами два века. еще до того, как в средневековых европейских часах были обнаружены спусковые механизмы, а также был изобретен первый в мире известный бесконечный цепной привод с передачей энергии .
. В средние века были широко распространены машины для помощи в труде. Множество рек Англии и Северной Европы позволяли использовать силу движения воды. водяная мельница стала инструментом для производства многих товаров, таких как продукты питания, ткани, кожа и бумага. Эти машины были одними из первых, в которых использовались зубья и шестерни, что значительно увеличило производительность мельниц. Распределительный вал позволял преобразовывать вращательную силу в направленную. Менее важно то, что приливы и отливы воды также использовались.
Ветроэнергетика позже стала новым источником энергии в Европе, дополнив водяную мельницу. Это продвижение из Европы распространилось на Ближний Восток во время крестовых походов.
Металлургия в значительной степени продвинулась вперед в средние века, с более качественным железом, позволяющим создавать более прочные конструкции и конструкции. Мельницы и механическая энергия обеспечивали постоянную подачу ударов молота и воздуха из мехов.
Концепции летательных аппаратов Да Винчи В 17 веке произошел важный прорыв в основах механики. инженерия произошла в Англии. Сэр Исаак Ньютон сформулировал Законы движения Ньютона и разработал Исчисление, математическую основу физики. Ньютон неохотно публиковал свои работы в течение многих лет, но в конце концов его убедили сделать это его коллеги, такие как сэр Эдмонд Галлей, что принесло большую пользу всему человечеству. Готфрид Вильгельм Лейбниц также считается создателем исчисления в этот период времени.
Леонардо да Винчи был известным инженером, проектировавшим и изучавшим множество механических систем, которые были сосредоточены на транспорте и войне. Его проекты позже будут сравнивать с ранними конструкциями самолетов.
Хотя энергия ветра была источником энергии вдали от прибрежного поместья и благодаря значительным улучшениям в использовании, он не мог заменить стабильную и мощную мощность водяной мельницы. Вода останется основным источником энергии доиндустриальной городской промышленности в эпоху Возрождения.
В конце эпохи Возрождения ученые и инженеры начали экспериментировать с паровой энергией. Большинство ранних аппаратов сталкивались с проблемами низкой мощности, неэффективности или опасности. Потребность в эффективном и экономичном источнике энергии возникла из-за затопления глубоких шахт в Англии, которые нельзя было откачать альтернативными методами. Первой рабочей конструкцией был патент Томаса Сэвори 1698 года. Он постоянно работал над улучшением и продвижением изобретения по всей Англии. В то же время другие работали над усовершенствованием конструкции Сэвори, которая не могла эффективно передавать тепло.
Томас Ньюкомен взял на себя все достижения инженеров и разработал атмосферный двигатель Ньюкомена. Эта новая конструкция позволила бы значительно снизить потери тепла, отводить воду непосредственно от двигателя и обеспечить возможность создания различных пропорций.
Промышленная революция принесла заводы с паровым двигателем, использующие концепции машиностроения. Эти достижения позволили невероятно увеличить масштабы производства, количество и эффективность.
В XIX веке достижения в области материаловедения позволили внедрить паровые двигатели в паровозы и паровые корабли, что быстро увеличило скорость, с которой люди и товары могли перемещаться по миру. Причиной этих достижений стали станки, разработанные в Англии, Германии и Шотландии. Это позволило машиностроению развиться как отдельному направлению в машиностроении. Они привезли с собой производственные машины и двигатели для их питания.
В конце промышленной революции двигатель внутреннего сгорания принес с собой поршневой самолет и автомобильный. Аэрокосмическая техника будет развиваться в начале 20 века как ответвление машиностроения, в конечном итоге включая ракетную технику.
Уголь был заменен производными на основе нефти для многих приложений.
С появлением компьютеров в 20-м веке инженерам стали доступны более точные методы проектирования и производства. Появление программного обеспечения САПР позволило сократить время проектирования и обеспечить точное производство. Инженеры могут моделировать силы и напряжения конструкций с помощью компьютерных программ. Автоматизированное и компьютеризированное производство позволило появиться многим новым областям машиностроения, таким как Промышленное машиностроение. Хотя большинство автомобилей по-прежнему работают на газе, электромобили стали реальной альтернативой.
Из-за возросшей сложности инженерных проектов многие инженеры сотрудничают и специализируются на подполях. Одним из таких направлений сотрудничества является область робототехники, в которой инженеры-электрики, компьютерные инженеры и инженеры-механики могут специализироваться и работать вместе. Машиностроение - самая популярная из всех инженерных областей для студентов высших учебных заведений в 21 веке.
Первое британское профессиональное общество инженеров-механиков было образовано в 1847 г. Институт инженеров-механиков, через тридцать лет после того, как инженеры-строители сформировали первое подобное профессиональное общество Институт инженеров-строителей.
В Соединенных Штатах Американское общество инженеров-механиков (ASME) было сформировано в 1880 году, став третьим таким профессиональным инженерным обществом после Американского общества инженеров. Инженеры-строители (1852) и Американский институт горных инженеров (1871).
Первые школы в США, предлагающие машиностроение Образование получили: Военная академия США в 1817 году, учреждение, ныне известное как Норвичский университет в 1819 году, и Политехнический институт Ренсселера в 1825 году. исторически основывались на прочном фундаменте математики и естественных наук.
В 20 веке На самом деле, многие правительства начали регулировать как звание инженера, так и инженерную практику, требуя получения степени в аккредитованном университете и прохождения квалификационного теста.
