精密机械发展史.doc

精密机械发展史摘要：精密机械工业是带动国家基础工业的火车头，本文对精密机械发展史加以探讨，了解精密机械的发展历史轨迹，以及精密机械在历史发展的场合中扮演了何种重要的角色，起了多大的作用。关键词：精密机械；发展史；工业；精密机械学科特点；交叉学科。一：前言从古至今，从马车上的一个小小木质轮子到计算机中那强健电脑的“芯”，从古代计时的沙漏日晷现在精密无比小巧玲珑的腕表计时器，从搭载人类第一次起飞的木制飞机到现今航天器里面的各类精巧绝伦的仪器。世界发生了翻天的变化，这一切都与我们的精密机械发展密切相关。精密机械的飞速发展给人们带了毋庸置疑的福音，但它一路的发展历史又是如何？经历过何种惊心动魄的历程？它是如何从一开始的简陋粗糙变成现如今的精巧绝伦呢？未来的发展前景又是怎么的呢？作者拿出自己粗浅的看法，与大家一同探讨一番。二：正文要谈精密机械的发展史，首先要给出一个关于精密机械的相关定义，才能探讨它的发展历程。从广义上来说，精密机械泛指在精确度上领先当前技术前端的相关机械应用，包括了研发、设计、制造以及精密量测量的范畴。因此，精密机械所涵盖的范畴也相当广泛，包括了机械制造，光、机、电、算等一系列学科行业。古代、近代，钟表制造是当时精密机械的典型代表。现代精密机械系统，往往是以精密机械为主体，光、电为系统,由光、电、计算机导致精密机械系统精密化、快速化、智能化、信息化、综合化。世界精密机械的发展与人类的文明紧密相连，根据人类文明的发展，世界精密机械的发展史可粗分为2个阶段：从公元前7000年城市文明的出现到公元十七世纪末为机械的起源和古机械发展阶段，从十八世纪到现在，为近现代机械发展阶段。这两个阶段的机械都有各自的特点，都曾使得人类的社会飞跃发展，且带来了人类社会质的改变，下面按时间来分，从这两个阶段来叙述世界精密机械的发展史。1.古代精密机械起源发展阶段据世界考古家发现，公元前7000年，在巴勒斯坦地区犹太人建立杰里科域，城市文明首次出现在地球上，最早的机械车轮，是人类重要的发明之一，正是由于车轮的诞生，才使车成为人类重要的交通工具。车轮的出现可以看做是跨时代的，在当时也可以看做是一种精密机械，因为并不是所有人都能够造出一个圆形耐用的轮子，无论是石轮还是木轮，都要经过一番繁琐的加工制造才能成型，在青铜时代以前，一个轮子的制造水平是可以看做其精密机械的发展水平，以当时的生产力水平来说，除去加工的难度，车轮还是给人类减轻了极大的负担，把大量劳动力从徒手搬运物品的劳动中解放出来。当人类进入青铜器时代和后面的铁器时代以后，精密机械得到长足的发展，也开始变得更加实用，开始渗入人类生活的各个方面。例如春秋战国时期，墨家典籍中出现有关杠杆的记载，这种超越当时技术的精密机械的出现，给建筑建造、行军作战和数学分析都带来了巨大提升。建造大型建筑已非难事，金字塔，长城一系列的大型建筑都有它的功劳；而在古欧洲，阿基米德把杠杆原理运用到守城则是精密机械在军事上面的发展。而在这一时期，结构原理方面也有新的突破，在不少机械上出现了齿轮机构、凸轮机构和曲柄连杆机构等复杂的传动机构。这些精巧的机械有力的提高了人类的生产力。钟表计时器则是一个典型的精密机械的代表，从最开始简陋的时漏，只是简单的依靠水的浮力，到后面的开始加入各类机械机构，大型的西洋钟，小巧的怀表，里面包含了各类齿轮机构、凸轮机构和曲柄连杆机构，光是里面小小齿轮的加工就已经体现的当时的精密生产技术水平，更不用说其中各类精密机械的叠加配合。古代的精密机械发展可以说是到了一个顶点。2. 近现代机械发展阶段17世纪以前，从大钟、小钟到怀表再到腕表，这是一部浓缩的精密机械发展史，也是一个不断挑战极限的过程。但精密机械真正的发展要从机械革命开始。十七世纪初期，英国的牛顿提出对流换热的牛顿冷却；纽可门发明大气活塞式蒸汽机；1776年，瓦特制造出第一台有使用价值的蒸汽机，以后又经过一系列重大改进，使之成为“万能的原动机”，在工业上得到广泛应用，人类进入了“蒸汽时代”。1774年，英国的威尔金森发明较精密炮筒镗床，使瓦特蒸汽机得以投入运行，自此机械的原动力以煤炭为主。1834，第一台使用电动机诞生，电动机进入了实用化阶段，人类进入“电力时代”。1838年，俄国的雅克比用蓄电池给直流电动机供电以驱动快艇，这是首次使用电力传动装置。随着材料力学，弹性力学，流体力学，机械力学，疲劳力学，疲劳强度理论，验应力分析方法等理论与方法的提出与完善，各种制造机械的发明，给精密机械的发展注入了催化剂。而且，为了保证精密机械制造的精确度，千分尺等一大批测量器具和螺纹被设计制造出来。随着电子科技的发展，机械的自动化程度越来越高，精密度也达到了惊人的地步。而这一时期，最重要的发明无疑是电脑，电脑的出现并运用到生产中，使机械生产效率，精确度提高到了一个前所未有的高度。以我国为例，精密机械从上世纪50年代发展至今，可以大致分为三个阶段：萌芽期，成长期，和标准化量产期。萌芽期：50年代到70年代，以传统精密机械发展为主，建国以后，中国科学院首先在长春、上海、西安等地建立了光学精密机械研究所,从事光学精密机械的基础研究和应用研究,培养了一大批精密机械人才，为精密机械学科发展打下坚实基础；成长期：70年代至90年代，引进数控机床后的精密机械制造得到大力发展，而且微电子技术、航空航天技术、光电子技术、人工智能、生物医学工程等高新技术的发展给精密机械注入新鲜血液，推动了精密机械的进步与发展。各国均十分重视精密机械的发展，成立了相应的学术团体日本的精密机械、瑞士的微型技术、西德的精密技术和英国的精密工程等；到20世纪90代以后至今，随着半导体技术、电子技术以及微电子信息技术逐渐广泛地应用到精密机械的产品中,促使精密机械产品向着微型化、自动化、高精度及灵敏可靠方向发展。例如电脑中的微型处理器，大规模集成电路的广泛应用，还有精密测长的仪器中采用了光栅、同步感应器等来代替传统的精密测微丝杠及机械分度机构,这样,既简化了仪器的结构,又保证了测量精度。这些变革意味着光学、电子学已延伸到了机械学科的领地，均进一步说明了电子技术已经渗入到精密机械产业之中，发展至此，精密机械已经不再是单一的机械学科，是各学科的交叉集成，计算机的普及更是加速了这一发展1.由于以微电子技术为中心的信息系统的快速发展,要求加工精度急速提高,机械技术面临新的挑战。如超大规模集成电路加工设备、磁盘机、光刻机等的制造都与超精密加工、超精密定位等技术有关；2.系统内部渗入控制信息的机能,并继续提高与扩大。数控机床、加工中心等机床不仅需要控制信息；3.计算机的广泛应用使生产技术自动化,并导致CAD、CAM、FMS等从设计至生产管理的信息流进行全盘控制，这称之为成熟期。未来展望，精密机械发展至今发展趋势越发明显外乎朝高速化、复合化、高刚性、高精度、绿色化、高可靠度、微型化、高灵敏化长寿命、非传统加工及Open Architecture的控制架构等技术方向迈进。另外，在生产加工过程中，广泛应用电子技术和微电子技术也是精密机械制造的特点。因此，需要的科研、开发、维护费用也在不断提高，但这只是暂时的，随着大批量生产，标准化、通用化、系列化将会大幅降低精密机械的成本。而与微电子技术、电子计算机的充分融合，必将是精密机械的前途发展一片光明。参考文献1 袁建中，陈坤成，种永源：台湾精密机械产业之回顾与科技发展策略之探讨；2 张 鄂 ，黄烨炜， 张和平 ，游俊魁：精密机械新兴的综合性学科，上海交通大学；3 马德通：精密机械及其制造的新探讨，西安工业学院学报，1984年第一期；4 金泰义：略论精密机械学科特点与教育思想，教育与现代化，1988年第二、三期。The history of the development of precision machineryAbstract: precision machinery industry is driving the locomotive of the national basic industry, this paper discusses the history of the development of precision machinery, understand the development history of precision machinery and precision machinery, in the history o