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机械制造及其自动化的发展趋势分析
作者：张积贵 项仙娜
摘要：随着机械制造行业飞速发展，自动化成为了制造业发展必然趋势。但是制造以及自动化究竟应该怎么发展，是相关人士探究的重点问题，也是促进机械制造发展基本条件。本文分析了机械制造以及自动化发展的现状，进而在现状基础上探究其发展趋势，给相关研究人士提供理论参考依据。
关键词：发展趋势 自动化 机械制造
1. 前言
经济全球化发展推动了机械制造提升，自动化制造成为发展必然趋势。应用自动化技术，能够有效实现连续进行生产，增加了生产中的流动速度与加工变换。同时在机械制造中应用自动化是机械制造改造技术及技术进步重要手段，直接影响着国民经济建设的发展。
2. 机械制造以及自动化发展现状
要探究机械制造以及其自动化发展趋势，不能够忙于进行探究，就需要从其发展现状中分析发展方向，进而分析发展趋势才具有实际价值。从其现状来看，机械制造自动化主要体现在如下几个方面。
2.1.信息自动化；这个方面主要包含了工艺辅助设计、计算机辅助设计以及辅助制造等各个方面。应用信息自动化有效提升与优化了生产工艺效率，不断增加标准化的程度。
2.2.供应物资自动化；供应物资上采用自动化能够有效将生产中各种所需原材料或者成品传送到预定位置，属于生产中重要的细分系统。主要包含了自动输送设备、自动装置以及自动化软件系统等等。
2.3.生产自动化；在机械制造中应用自动化，能够实现自动重复循环工序，自动将机械组件进行装卸，同时还能够替代体力劳动，降低因人工操作而造成的各种失误，有效提升产品质量与品质。
2.4.装备及检测自动化；在装备设备中，自动化就能够依照规格及形状按照所定技术要求，经过搬运——调试——试验——验收等各种步骤，形成一套自动化的工艺流水线。其中装备与检测是比较挂件环节，应用自动化就能提升机械生产效率与产品质量，同时加大检测力度，能够让检测技术更为精确，降低工作难度。
3. 机械制造以及其自动化发展趋势
分析了在机械制造中应用自动化现状，看到了自动化发展具体方向，在该基础上分析发展趋势具有现实意义。总体来看，自动化会朝着如下几个方面发展。
3.1.更加注重实用
事实上，无论多先进的自动化技术都必须要通过实践来体现其价值，也只有这样才能够推动机械制造发展。而自动化发展就必须要以机械制造的生产与技术发展作为目标。在未来，机械制造就必须要结合生产实况，注重实用，给我国的国民经济发展提供效益。如今自动化主要体现在集成技术与人机一体化、制造过程计划、调度等各种制造环境中。如今许多企业都是通过经济、科技及金融手段来竞争市场，让产品逐渐倾销，让市场之间的竞争越来越激烈，而机械制造行业要适应市场竞争，就必须要拥有先进水平，必须要让自动化更加适用，这样才能够在制造市场中取得一席之位。
3.2.更加贴近基础
将先进自动化技术应用到机械制造中，其中比较关键就是计算机辅助设计，通过智能化能够处理更多较为复杂问题。当自动化技术发展时，首先要加强自动化技术的应用，要从应用实况中加强推广，不但要具备发展动机，还必须要具备配套的自动化控制元件与系统，有
关人员一定要多关注零件检测、计算机技术及电子学自动化等等，使用程序数控机床，将可靠高效计算机使用到自动化生产线、生产信息系统以及自动化控制系统等各个方面。在应用自动化生产之时，要应用伺候系统、自动检测以及自动控制等，使用自动控制理论与微电子技术，进行信息处理和运算、交换、决策、判断及存取等等，将机械制造和自动化技术有机结合，依靠科学知识发展机械制造。
3.3.投资少成本低见效快
机械制造以及自动化发展必然会朝着成本低、见效快、前景广、投资少及潜力大；这样才能够有效提升自动化，才能够获得事半功倍之功效，这是发展必然趋势。从我国机械制造以及自动化现状来看，我国主要是从不好转变到好、从低逐渐到高的过程。同时也在从国外引入先进自动化技术，有助于更好更快的发展。发展机械制造业必须要在原有设备基础上，合理对各种数控机床的分布进行调整，引入一些先进的设备，尽可能实现网络化管理。尤其要实现高科技自动化生产和先进的网络虚拟技术有机融合，形成一种人机交互控制的生产管理模式。构成以人为中心，以信息为先导，形成一个自动化单元系统，实现见效快、投资少及效益高，为实现自动化技术提供有效途径。
3.4.发展先进自动化技术
从机械制造应用自动化来看，我国应用水准不高、机床上也极少应用自动化技术，和其他发达国家相比较在质量上、品种上以及使用上都还有一定差距。因此就要依据我国国情，合理使用自动单机与自动线技术，让企业获取到了一定经济效益，如果所产品种比较多就应该快速调整设备，将主轴箱机床更换成自动线，才能够实现生产的自动化，在生产小批件之时，应该让技术人员做推广，进而合理运用数据加工，这样才能够真正实现机械制造的自动化。
4. 结束语
对于我国机械制造而言，因为其自动化技术起步相对较晚，因此发展上面临着较多困难和阻扰。就需要具备较高起点，大胆看准世界上的先进水准，引进先进自动化技术。同时还要从其发展现状中分析存在的问题，在改进与完善这些问题基础上去分析发展方向，只有这样才能够确定其发展趋势。
参考文献：
[1]李涛.试论我国机械自动化技术应用与发展[J].才智，2008（20）.
[2]杨建平，刘艳玲.自动化技术在机械应用中的发展研究[J].中小企业管理与科技，2008（1）.
[3]江定伟，于海斌.面向敏捷制造的企业资源计划的设计与开发[J].计算机集成制造系统，2001，7（2）.
[4]王英.机械自动化技术应用与发展前景[J].科技传播，2010，12（下）：40.
机械制造与自动化专业教学计划
一.专业名称、类别、学习形式、学制及招生对象
1.专业名称：机械制造与自动化 2.专业代码：580102
3.专业类别：机械制造与控制类 4.学习形式：全日制 5.学制：五年
6.招生对象：初中毕业生
二.专业培养目标
1.具备熟练使用常用计算机办公软件、辅助设计软件的能力； 2.掌握本专业所需基础理论知识，具有进行机械工程运算的能力； 3.初步掌握数控机床编程、操作与调试、维修能力； 4.掌握机械制造系统的操作、调试、生产运行与维护； 5.掌握机械制造加工设备的安装、调试及维修；
6.熟悉机械加工工艺，能正确选择加工刀具和夹具，制定加工工艺规程。
专业职业能力——学习分析表
三.职业目标与就业选择
1.工作岗位：可从事机械制造系统的控制、操作、调试、生产运行与维护。 2.职业：现场工程师初步训练的高等工程技术应用型专门人才。
3.就业范围：大中型机电企业、各类工业企业，从事机械制造与自动化设备的安装、调试、维护、技术改造、运行、管理及销售工作。
四.实训教学安排
五.专业主干课程简介
1.机械制造基础
主要讲述常用金属材料的性能及热处理的基本知识，金属工艺基础知识，公差与配合、形位公差及测量误差的分析知识。 2.电工与电子技术【机械制造及其自动化】
该课程重点为电工基础部分，包括直流电路、电磁学、交流电路、非正弦电路及过渡过程基本概念，电工测量内容为常用电工仪表的基本结构原理及其使用方法。模拟电子技术的基础知识，直接耦合放大电路及反馈，半导体器件及整流稳压，集成运放的应用，数字电子技术的基础理论，基本逻辑单元、组合逻辑电路、时序电路、脉冲整形，D/A、A/D的基本概念。 3.机械制造技术
该课程讲述机械加工理论，金属切削机床基本概念，各类典型通用机床的传动系统结构、性能和调整；金属切削刀具的基本知识,加工精度分析，工艺程序编制，通用机电设备中的典型零件加工和部件装配的工艺等。 4.机械电气控制与PLC
讲授机床电器控制基本概论。低压电器、厂矿常用设备的电器控制线路分析。机床电力拖动，调速的基本原理，PLC的基本原理和梯形图程序设计及PLC在机械控制中的应用。 5．液压与气动技术
讲授流体力学基本知识，液压传动基本理论，液压与气动元件的结构原理．液压与气动基本回路，典型系统分析及简单计算。 7.数控加工编程与操作
讲授数控机床的一般结构和工作原理，数控机床程序编制，典型数控机床的操作方法，数控机床日常维护和一般故障的排除方法。 8.机械CAD/CAM基础【机械制造及其自动化】
了解CAD/CAM的基本知识、现状和发展趋势，掌握AutoCAD基本作图方法，常用的数表程序化处理，数据交换技术，图形处理技术，AutoCAD菜单程序设计；掌握计算机辅助设计与制造技术，熟练运用生产中较为常用的CAD/CAM软件。 9.自动控制原理及系统
本课程主要内容是自动控制系统的组成与性能指标；有静差与无静差在流调速系统；具有速度和电流双闭环的直流调速系统；随动控制系统；自动控制系统的数学模型；自动控制系统的稳定性分析；自动控制系统的稳态与动态性能分析；自动控制系统的设计方法等。 10.数控机床故障诊断及维修
主要讲述机床数控系统、主轴和进给伺服的机械电气驱动、PLC控制的故障诊断及维护、维修方法。主要有数控机床机械故障诊断及维护维修、数控系统PLC的故障诊断及I／O电路的维修、主轴驱动和进给伺服系统的故障诊断及维修、位置检测装置的故障诊断及维修、电磁兼容性及抗干扰、伺服系统特性参数调整、数控机床辅助系统的故障诊断及维修等项目的实训。
六.教学进度表
注：以 18周/学期 计
中国石油大学（北京）现代远程教育
毕 业 设 计（论文）
机械设计制造及其自动化方向
——机械设计制造及其自动化发展方向的研究
姓 名： 张宝坤
学 号： 002912
性 别： 女
专 业: 机械设计制造及其自动化
批 次： 0703
层 次： 专升本
电子邮箱： zhbk56789@126.com
联系方式： 0951-15809576538
学习中心： 宁夏奥鹏
指导教师： 崔厚玺
2009年4月6日
机械设计制造及其自动化发展方向的研究
摘要
本文主要对传统的机械设计制造和机械自动化相比较，提出了具有智能化的特征是现代机械和传统的机械在功能上的本质区别。根据机械自动化在各行各业的应用和发展，显现出了机械自动化产品的优点和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不断满足人们生活和生产多元化需求。
文章从系统的观念出发，综合运用机械技术、微电子技术，自动化技术，及过控技术在化工生产中的应用。着重例举了锅炉汽包水位的控制和冷却剂流量和气氨排量的最佳控制方案。提出了过程自动化控制今后的主要目标，指明了机械设计制造及其自动化的发展方向。
关键词：设计制造; 自动化; 产品; 发展; 方向
目录
第一章 前言 5
1.1 机械自动化的产生和定义
1.2 机械自动化的科学技术
第二章 机械设计制造及其自动化符合设计原则 6
2.1满足对机器的功能要求6
2.2利用先进技术不断创新6
第三章 机械自动化技术在化工生产中的应用 8
3.1 锅炉汽包水位控制方面的研究8
3.1.1 单冲量控制系统8
3.1.2 双冲量控制系统9
3.1.3 三冲量控制系统10
3.2 冷却器控制方案的研究3.2.1控制冷却剂的流量12
3.2.2 控制气氨的排量13
第四章 机械自动化系统的优点与效益 14
4.1生产能力和工作质量的提高14
4.2使用安全性和可靠性提高14
4.3调整和维修方便，使用性能改善14
4.4具有复合功能，适用面广15
4.5改善劳动条件，有利于自动化生产15
4.6节约能源，减少耗材15
第五章 机械设计制造及其自动化的发展方向 16
5.1机电一体化16
5.2智能化16
5.3模块化16
5.4网络化16
5.5微型化17
5.6绿色化17
5.7人格化17
第六章 结论18 参考文献 19
第一章 前 言
1.1 机械自动化的产生和定义
早在1971年日本的《机械设计》杂志副刊上刊登了机电一体化这一名词，后来随着机电一体化的发展而被广泛的应用。美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义：“由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统”。它与前面提及的机电一体化是一致的，因此可以说现代机械就是指机电一体化系统。20世纪90年代国际机器与机构理论联合会，给出了这样的定义，机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合。因此又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。
1.2 机械自动化的科学技术
机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科，机械自动化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电器化”迈入了以“机械自动化”为特征的发展阶段。
它的发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着生产和科学技术的发展，还将不断被赋予新的内容。但其最基本的特征可概括为：机械自动化的设计制造是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织结构目标，在多功能、高质量、高可靠性，低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术。
需要强调的是，机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合性技术，而不是机械技术，以及其他新技术的简单组合、拼凑，这就是现代机械与机械电气化在概念上的根本区别。现代机械设计制造出的产品，不仅是人和手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有智能化的特征是现代机械自动化和传统的机械在功能上的本质区别。
个人简历
姓名
籍贯
学历
毕业院校
联系方式 江西.宜春 本科 性别 出生年月 政治面貌 专业 外语水平 团员 机械设计制造及其自动化 专业课程 主 修： 材料力学、理论力学、机械原理、机械设计、机械制图、电工技术、自动控制原理、计算机原理及应用、数字电子技术、机电一体化、液压与气压传动、机床电器控制、、单片机、微机原理及接口技术、互换性与测量技术、Auto CAD、机械制造装备设计、机械
CAD/CAM技术、数控技术与编程、控制工程基础、、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、计算机基础、C语言程序设计
选 修： 现代市场营销学、法学、汽车构造学
2010.01 担任苏宁电器临时促销员7天
2010.11 校内金工实习15天
2010.11 校内电工实习15天
2011.08 . 温州黎东眼镜有限公司社会实践
2011.10 参加全国大学生电子大赛
英 语：通过CET-4,具有较好的英语听、说、读、写能力 社会实践
个人技能 计算机：能熟练的运用OFFICE、EXCEL等办公软件；能够熟练操作
AutoCAD；能够独立完成平面工程图纸绘制;能够熟练操作
UG实体绘制软件；能够熟练操作Solidworks软件；能够熟
练运用Photoshop图片处理软件
我评价
求职意向
自我评价：坚信，只要我认定的事，就一定能做好。喜欢钻研，自 学能力强，待人真诚，喜欢独立思考 与机械相关职位
机械制造与自动化 专业标准及课程设置
一、 专业标准
（一）专业概述
专业名称：机械制造与自动化 学习年制：三年 培养目标：
本专业培养德、智、体、美等方面全面发展，能适应机械制造行业现代化建设和经济发展需要，具有良好职业道德和创新精神，具有普通及自动化机械加工设备操作、维护调试能力，能从事工艺实施等现场技术应用及管理工作的高素质技术应用性人才。
专业规格：
本专业学习者在完成学业后应：具有较强的机械制图与机械设计应用、机械加工操作与现场检测维护、机械装配与机械设备的控制、机制工艺编制等能力，同时具有分析解决工程实践问题和获取新知识的能力。具备本专业必需的科学文化知识，掌握机械制造及自动化专业的基础知识和专业技能。熟悉现代制造技术，能够对现代制造设备进行操作与维护。能从事机械零件加工、机制工艺编制、产品检测及质量管理、技术服务及生产管理等工作。具有良好的职业素质、团队意识和社会责任心。并有向设备改造、产品创新设计、制造企业管理等技术领域发展的潜力。
（二）职业岗位、技术工作领域描述： 1.职业岗位描述
2.岗位资格证书
（三）专业能力标准 1．机械制图应用能力 能力要素：
熟练掌握技术制图与机械制图国家标准及其有关规定；
具有识读和绘制常见机械类专业图样（中等复杂程度）的基本技能能； 具有应用AutoCAD绘图软件绘制工程图样的技能。
2、工程材料应用能力 能力要素：
熟悉常用工程材料的组织、性能、应用和选用原则； 具备改变材料性能方法的初步能力； 掌握机械零件加工工艺的基础知识； 掌握材料成型方法的基本原理和工艺特点； 具备选择毛坯及工艺分析的初步能力； 初步掌握毛坯及零件的结构工艺；
了解新材料、新工艺、新技术及发展概况。
3、机构、传动装置设计能力
能力要素：
初步具有分析和设计常用机构的能力；
掌握通用机械零件的工作原理、结构、特点、设计计算和维护等方面的基本理论及知识；
初步具有设计机械传动装置的能力；
具备运用标准、规范、手册、图册以及查阅有关技术资料的能力； 具备对简单设备进行维护、拆装的的基本能力； 具有对常见机械设备操作使用的理解能力。
4．公差配合应用能力 能力要素：
能熟练查阅公差手册和公差国家标准，能读懂图纸中的标注； 具有在工程实践中正确选择尺寸公差和形位公差的能力； 能在图纸上准确标注尺寸公差和形位公差以及表面粗糙度；
掌握几何参数测量的基本原理、方法和基本技能，具有对机械零件的一般几何量作技术测量的基本技能；
5、机械加工操作与质量检测监控能力 能力要素：
具备常规设备的安全操作技术和安全、环保等工程意识； 了解常用金属切削加工机床及基本加工方法；
熟悉金属切削机床（车、铣、刨、磨）的结构，性能和主要组成部件； 了解普通车床的传动系统；
掌握工艺文件以及机械制造生产过程；
初步具备分析废品产生的原因及防止出废品的方法； 了解刀具的材料，种类及用途；
熟悉车刀的主要几何角度，并初步学会刃磨加工所需角度的车刀； 具有对简单零件加工方法选择和工艺分析的能力； 掌握常用工具、夹具的结构、原理及使用方法；
掌握常用量规、通用量具的结构、原理及正确使用保养方法； 具备阅读简单技术文件的能力；
在主要工种上具有独立完成简单零件加工制造的实践能力；
初步建立现代制造工程的概念
能进行精度检测的一般操作，会基础的数据处理和明确的结果表达。
6、CAD/CAM软件的运用能力 能力要素：
掌握CAD/ CAM的一般过程；
能独立应用计算机软件进行典型工程零件的三维设计、结构分析及制造仿真；
具备利用计算机解决实际工程问题的能力。
7、机械装配与机械设备的控制能力 能力要素：
掌握液压流体力学的基本理论；
掌握液压元件的结构、工作原理及特点；
能看懂液压系统图，并能很好地对现有的液压传动系统进行分析、并能初步设计简
单的液压系统。 8、机制工艺编制能力 能力要素：
具备常规产品机械制造工艺编制能力； 具备常规夹具刀具等工装的设计能力；
初步具备解决机械制造过程中工艺技术问题的能力和产品质量控制的能力。
（四）通用职业能力标准 1．能力描述 能力要素：
（五）通识教育标准 1．能力描述 能力要素：【机械制造及其自动化】
（六）发展性标准
1．制造企业生产、管理活动认知能力 能力要素：
能了解制造企业生产活动的基本流程； 能了解制造企业的需求；
能了解相应的制造企业管理知识。
2．机械产品创新能力 能力要素：
能掌握一定的机械产品创新的知识和方法；
能不断向“不可能”挑战，将创新概念和理论转化为可商品化的方案；
能依据制造企业的发展要求对企业的产品、生产设备和生产流程进行改造或创新； 能创造性地解决问题。
3．创业能力 能力要素：
掌握常用的创业方法和创业技巧；
能为创业寻找或准备加速器（机会、专利）。
二 、课程设置
（一）课程体系
单位：天津商业大学 学院：机械工程学院 班级：机械设计制造及 其自动化08-02班
学号：
姓名：
机械设计制造及其自动化的发展
【摘要】：设计必须科学化，这意味着要科学地阐述客观设计过程及其本质，分析与设计有关的领域及其单位，在些基础上，科学地安排设计过程，使用科学的方法和手段进行设计。同时也要求设计人员不公有丰富的专业知识，而且要掌握先进的设计理论，设计方法及设计手段，科学地进行设计工作，这样才能及时得到符合要求的产品。
机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。
【关键字】：机械设计；古代机械设计；近代机械设计；现代机械设计；机械学；机械自动化；信息自动化；全盘自动化；高度自动化
Mechanical Design, Manufacturing and Automation Development
【Abstract】: Design to be scientific, which means that the objective should be scientifically described and the nature of the design process, analysis and design-related fields and their units in some basis, scientifically arrange the design process, using scientific methods and means of design. It also requires the designer has extensive expertise in unfair, but also to master the advanced design theory, design methods and design tools, scientific design work, in order to meet the requirements of the product in a timely manner.
Machinery automation, mainly referring to the application of automation in the mechanical manufacturing technology to realize the object of continuous automatic production process to achieve an efficient automatic optimization of production process, speed up the processing of production inputs, transform and flow rate.
【Keywords】: mechanical design; ancient mechanical design; modern mechanical design; modern mechanical design; mechanics; machinery automation; information automation; comprehensive automation; a high degree of automation
机械工业是为国民经济提供装备的基础工业，将随着科学技术的发展而产生变化。 机械设计制造及器自动化是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。主要分为机械设计方向、 机械自动化方向、机械电
子工程方向、 数控技术方向、 汽车工程方向、 模具设计与制造方向。本文主要就机械设计与机械自动化两个方向加以论述。
机械设计方向
设计一词的英语为Design,它源于拉丁语Designar,由De(记下）与Signare(符号，记号，图形等）两词组成。因此，“设计"的最初含义是将符号，记号，图形之类高下来的意思。随着生产的发展和科技的进步，设计的内涵不断向深度和广度发展，设计的含义愈来愈深刻和愈来愈先进。设计是人类改造自然的基本的活动之一，设计是复杂的思维过程，设计过程蕴含着创新和发明的机会。设计的目的是将预定的目标，经过一系列的规划与分析决策产生一定的信息（文字，数据，图形）形成设计，并通过制造，使设计成为产品，造福人类。
1 机械设计发展的三个阶段
机械设计的发展史按时间来分，可分为三个阶段，分别是：从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段，由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计，第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。如果按其内容来分，可分为：直觉设计阶段，经验设计阶段和理论设计阶段。两种划分是一一对应的，是从不同角度来划分机械设计的发展史。每一个阶段在设计理论，方法和制造工艺方面都有明显的特色。下面就按时间来划分，把机械设计发展史划分为三个阶段来论述。
1.1 机械设计起源和古代机械设计
我国近代的考古发现证明了一些传说和记载。在浙江余姚河姆渡，河南郑裴李岗等遗址中都发现了七八千年以前制造相当精致的农具如石铲等。我国古代经书中，对于古代使用，制造机械的情况有许多记载。《周易》“系辞下”中有“黄帝，尧，舜氏作，刳木为舟，剡木为楫，剡楫之力以济不通”，“服牛乘马，引以致远”，“断木为杵，掘地为舀”。由此可见，在4000多年以前，我国古代已经发明了车，船，农具和许多生活用具。在《周易》第47卦“困”的卦辞中有“困于金车”，金车指用铜装饰起来的豪华马车。清代学者章诚说“六经皆史”，在我国古代文献中随处可以见机械产品与人民生活密切的联系，在我国春秋战国时代的著作《道德经》中有“三十辐共一毂，像日月也”的说法，而在秦陵发掘出来的二号铜车马，车融会贯通就有30个车辐。虽然据统计，当时的车每个车轮用30个轮辐，但是对轮辐的数目已经有了一定的规则。此外，我国古代在武器，纺织机械，农具，船舶等方面也有许多发明，到秦汉时期（公元前221至公元220年）我国机械设计和制造已经达到相当高的技术水平，在当时世界上处于领选地位，在世界机械工程史上占有十分重要的位臵。 在我国古代，机械发明，设计者与制造者是统一的。有许多著名的人物，他们的成果代表了当时我国的机械的设计水平。唐代的时侯我国与许多国家开展了经济，文华和科学技术的交流，与东南亚，南亚，阿拉伯，非洲东海岸贸易频繁，对中国和世界其它的一些国家有很大的影响。由于贸易的发展，要求商品增加，从而改进生产设备，使机械设计有了很大的发展，造纸，纺织，农业，矿业，陶瓷，印染，兵器等都有了新的进展，机械设计水平也提高了一大步，宋代沈括的著作《梦溪笔谈》记载了当时的许多科学成就，反映了当时的科学水平。
世界其它的国家也有不少机械的成果。但这些设计多是凭设计者的经验完成的缺乏必要的，有一定精度的理论的计算。
1.2 近代机械设计
17世纪欧洲的航海，纺织，钟表等工业的兴起，提出了许多技术部题，1644年
英国组成了“哲学学院”，德国成立了实验研究会和柏林学会，1666年，法国，意大利也成立了研究机构。在这些机构中工作的意大利人伽里略（1564~1642）发表了自由落体定律，惯性定律，抛物体运动，还进行过梁的弯曲实验；英国人牛顿提出了到家动的三大定律，1688年，他提出了计算流体黏度阻力的公式，奠定了古典力学的基础；英国人虎克建立了在一定范围内弹性体的应力 - 应变成正比的虎克定律；1705年伯努力提出了梁弯曲的微分方程式，在古典力学的基础上建立和发展了近代机械设计的理论（也称常规机械设计理论），为18世纪产业革命中机械工业的迅速发展提供了有力的技术理论支持； 1764年英国人瓦特发明了蒸气机，为纺织，采矿，冶炼，船舶，食品，铁路等工业提供了强大的动力，推动了多种行业对机械的需求，使机械工业得到迅速的发展，而机械化使生产力迅速提高，进入了产业革命时代。这一时期，对机械设计提出了很多的要求，各种机械的载荷，速度，尺寸都有很大的提高，因此机械设计理论也在古典力学的基础上迅速发展。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，实验应力分析方法等都取得了大量的成果，建立了自己的学科体系。
在1854年德国学者劳莱克斯发表了著作《机械制造中的设计学》把过去溶在力学中的机械设计学独立出来，建立了以力学和制造为基础的新科学体系，由此放生了“机构学”，“机械零件设计”，成为机械设计中的基本的内容。在这一基础上，机械设计学得到了很快的发展。在疲劳强度，接触应力，断裂力学，高温蠕变，流体动力润滑，齿轮接触疲劳强度计算，弯曲疲劳强度计算，滚动轴承强度理论等方面都取得了大量的成果，新工艺，新材科的，新结构的不断涌现没什么械设计的水平也取得了很大的发展。机器的尺寸减少，速度增加，性能提高，机械设计的计算方法和数据积累也相应有了很大的发展，反映了时代的特色。
1.3 现代机械设计
第二次世界大战以后，作为机械设计的理论基础的机械学继续以更加迅猛的速度发展，摩擦学，可靠性分析，机械优化设计，有限元计算，尤其是计算机在机械设计中迅速推广，使机械设计的速度和质量都有大幅的提高。在机械中广泛运用计算机和自动化程度的提高，使现代的具有明显的特色。因此，机械设计在理论，内容和方法方面与过去相比都有了划时代的发展。而国际市场的激烈竞争，是现代机械设计的方法和发展的催化剂。世界各国逐渐认识到产品市场竞争对各国经济发展的重要作用。在产品竞争中，德国临于印有“MADE IN USA”的美国产品充斥德国市场，计划努力恢复德国产品的信誉，使“MADE IN GERMANY”风靡世界，提出了“关键在于设计”（Der Engpass ist die Knostrution)的口号。日本虽然在某尖端科学研究方面走在了一些国家的后面，但是，在产品设计的方面发展很快，迅速摆脱了二次世界大战以前“东洋货不好”的印象，大量生产各国市场上需要的产品，取得了巨大的经济效益。美国，英国也逐渐认识到产品设计的重要性，美国提出了“为竞争的优势而设计”(Designing for Compentitive Advance)的口号，有人说“21世纪将是设计的世纪”。因些，机械产品设计在这一时期获得了空前的发展。机械设计目前已经不宜作为机械学的一个分支，而应该认为是与机械学并立的一门技术科学了。
1.3.1现代机械设计方法的特征
现代机械设计方法的特征是，它具有自己的学科体系和专门的内容。其核心技术有3个方面：
（1）以产品的“功能”作为机械计的核心目标。美国麦尔斯提出了“顾客购买的不是产品的本身，而是产品所具有的功能”，明解地说明了“功能”是产品的本质和灵魂。这一原理的提出大大地解放了设计师的思想，为了实现某一功能，可以采用
各种不同的原理和结构。我们可以从近年来的计时装臵，文件复制设备，通讯方法等方面的飞速发展看出，设计师的聪明才智得到了空前的发挥，多方面的满足了社会的需要。
（2）“人机学”的形成和发展。机械的工作往往与人是不可分的，如汽车，飞机有些操纵的信号要靠人输入。必须考虑操纵者的反映速度和能力限制，还必须考虑操纵者和乘客的传舒适性。如有一些武器设计者已经考虑使用者中，虽然磊部分是作右手方便的，但是习惯于用左手的（称为左利手或左撇子）也占有一定的百分率。虽然许多产品已经向自动化发展，许多民用产品对使用者的拔术要求日益降低（俗称 “傻瓜化”）。但是机械产品竞毕竟是为了人类设计的。考虑“人机学”是提高产品的竞争能力的重要方面。实际上“傻瓜化”就是当前处理人机问题的一个重要的途径。
（3）建立系统的“工业设计”学科体系。工业设计是设计者使产品在外观，色彩，形状，尺寸比例等方面的合理设计，使产品与人，环境更协调，以得到更好的使用效果与况争力。
2 机械设计的未来发展趋势
现代社会机械广泛应用于生产，生活各个领域，已成为衡量一个国家技术水平和现代化程度的重要标志。随着机械设计基础理论的发展及新概念，新方法，新工艺的不断出现，机械设计也得到了迅猛的发展。主要体现在以下几个方面。
（1）机械体积从米级向微米级设计 有用于宇宙的空间机械，有用于深海作业的机械，又有用于人体血管内的机械等等。显然，它们有的是庞然大物，有的是微型机械，这就要求设计不同的尺寸的零件。
（2）从单个零件到整机系统的设计 现代
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