机械方面理论有哪些 机械知识学什么
机械化的理论,机械动力学都有哪些内容,☆机械类技术理论课指哪些。
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机械化带来的好处
针对吴景超在《中国工业化的途径》一书中仍然把工业化理解为单纯的机械化,1938年12月,著名工业史专家、南开大学经济研究所教授方显廷提出了一个新认识:工业化并非只是机械化生产,还意味着整个经济领域的变革。他提出,所谓工业化,不只是工业领域,还包括农业、矿业、交通、贸易、金融和财政等所有经济领域,“工业化之要义,在以现代工业所实施之科学技术及大规模组织,普遍引用于一切经济部门中”。“即就经济一端言,亦必须工业以外之一切经济活动,如农、矿、交通、贸易、金融以及财政等,均已循工业发展之途径,引用新式技术与大规模组织,始得谓为已臻工业化之境。”[9]其后,方显廷又于12月16日针对《中国工业化的途径》写了一篇书评。他对吴景超把工业化只指为“机械化”颇有异义,提出了一个狭义和广义的工业化概念①。他认为,“就其全书所探讨之对象观之,则仍不脱狭义的工业化之范畴”,并强调说,“工业化一词,有广狭二义。狭义之工业化,专指工业本身。凡一国之工业,已引用机械动力及工厂组织以从事生产者,称为已臻工业化。广义之工业化,则指一国所有之生产事业,均已追随工业化工业之后,利用新式机械与大规模之组织方式而言。”[10]方显廷的论述,为抗战时期中国知识界从更广义的角度认识工业化问题,提供了一个先导。不过,他的这个观点在抗战前期并未引起知识界的普遍注意。大家普遍从整体经济变革角度阐述工业化问题,则是1943年的事情了。1943年4月,霍宝树和顾毓瑔分别以各经济部门间的关联性为视角,分析工业化的整体性,从而超出了机械化概念。霍宝树阐述了工业、矿业等工业生产与其他经济领域的关联性。他分析说,“工矿事业之发展必须有待于其他互有关联之事业,如交通、农林、水利、垦殖、贸易、金融等等,一一进展,始可完全达到目的。”[11]此时,顾毓琼也不再把机械化和工业化完全等同,而是把机械化视为工业化的一种“基础”。他指出,工业化是一个“组织体”,可以比作经纬交织的织物,而且是一个复杂的“组织体”或“联环体”。在现代工业的大规模体系中,“供给其他工业制造所必需之材料、机器及动力”的重工业是一种“基本工业”[12]。虽然顾毓琼所言工业化内部的关联性重点还在于工业生产自身,不像霍宝树那样从工矿、交通、农林、贸易和金融等角度分析问题,但这种看法毕竟超越了单纯的机械化概念。正式从整体经济变革角度全面阐释工业化概念的是刘大钧。在完成于1943年9月的《工业化与中国工业建设》一书中,他明确指出,一般论者把工业化仅视为工业本身的发展,是不正确的。工业化的含义,并非专指工业一项,其他一切经济事业、组织以及政治、社会文化等,在工业化时代中都要发生相应变化。他把工业化概念定义为:“各种生产事业机械化及科学化,而其组织与管理亦科学化及合理化”,亦即以生产的机械化和科学化为核心,生产的组织与管理也要科学化及合理化。以此定义为基础,他把工业化的内容概括为以下十个方面:①工业本身机械化与科学化;②矿产之大量开发;③运输事业机械化与动力化;④(农业、牧业、渔业等)各种生产事业以工业为中心而发展,工业化之影响遍及各种生产事业;⑤动力(主要指电力)之普遍利用;⑥大规模生产;⑦产品标准化;⑧事业组织及管理科学化与合理化;⑨各种生产事业资本化;⑩工业都市之形成。方显廷于1938年所提到的整体性的工业化,还只能算是一般性的泛泛而论,尚未形成系统的理论论说,而刘大钧此时所阐述的工业化概念,在抗战时期则是从整个经济层面诠释工业化概念较早的一次努力。而且,刘大钧对工业化概念的阐述,并非他一人的主张,也不是国民经济研究所一家之言,而是当时知识界许多人士的普遍看法。据刘大钧称,他关于工业化的含义等基本问题的论述,“在着手编撰本丛书(系指国民经济研究所丙种丛书——引者)之前,曾经本所同人与特约撰述者一再研讨,且更将所得结论,送所外专家多人,经其指正,酌加修改”,“并非笔者个人之意见,而为专家多人之共同主张。”[13][p1、3—6、97)_______________________①方显廷所言“广义工业化”和“狭义工业化”,与杨叔进于1943年10月所言“狭义工业化”和“广义工业化”的含义并不相同。方显廷所言“狭义工业化”指工业本身的“机械化”,“广义工业化”是指整个经济领域的“工业化”;而杨叔进所言的“狭义工业化”是指整个经济领域的工业化,而“广义工业化”指以工业化为导向的整体社会改造。参见杨叔进《中国的工业化与资本来源问题》(《经济建设季刊》第2卷第2期,1943年10月,第136页)。与此同时,1943年10月,杨叔进也在探讨一种以机械生产为核心的涵盖整个经济领域的工业化概念。他以技术进步和资本积聚为切入点分析说,工业化是指社会生产由手工方式转变到机器生产方式的经济事实。而机器生产与手工生产相比,要使用更优的技术和更多的资本。所以,“‘工业化’包括进步的技术和大量的资本两个重要因素。”[14]以此立论,他将工业化进程分为两个层面。第一个层面,是由工业生产的技术进步和资本积聚,来带动整个经济领域其他产业的技术进步和资本积聚。例如,“农业工业化”使农业生产由原始工具转为使用现代机械设备,而购置现代农业生产设备就需要比以前更多的资本,“这种由使用更多资本的生产方法,来代替使用较少资本的生产方法,而获得产品大量增加的结果,便是农业更工业化了”。第二个层面,是使用先进生产技术和使用更多生产资本的生产事业,在整个国民经济中比重的增加,“生产力较大、使用资本较多的生产事业的总产量和产品总价值,必然相对于生产力较小、使用资本较少的生产事业的总产量和产品总价值而增加。”[14]那么,所谓使用资本较多、技术含量较高的工业产业都包括哪些经济领域呢?他引述了英国经济学家科林·克拉克(Colin Clark,杨叔进译为寇林·克拉克)于1940年在《经济进步的条件》(C.Clark:The Conchtions of Economic Pro- gress)一书中把产业结构分为第一产业、第二产业和第三产业(杨叔进译为初级、次级和第三级产业)的说法:第一产业包括农业、林业和渔猎业;第二产业包括制造业、矿业、电业、建筑业和公用事业;第三产业包括商业、运输业、服务事业(公共管理以及私人服务)及其他经济活动。据此,杨叔进认为,所谓资本较多、技术含量较高的工业产业,主要是第二产业中的制造业、矿业、电业、建筑业和公用事业,以及第三产业中的交通运输业。同时,农业因为也会随着工业化的实现,出现“农业工业化”的趋势,也具有工业化意义[14]。杨叔进此说,实际上是以机械生产为中心,以高资本、高技术含量为基础,为工业化所包括的经济产业划定了一个大致的产业范围。这与刘大钧对工业化概念内涵的阐述,可谓异曲同工。1944年8月,朱伯康也表示,工业化意味着一种整体性的经济变革。他首先指明,所谓现代工业,主要指工厂工业,它有三个特征:即机器生产、大规模制造、管理的严密化。“工厂工业的特征,为利用自然力及机械力之集中的大规模制造,一切分工及生产程序,均有严密之组织,人力劳动被视为不重要,且已改变其性质,成为思想之工作,及指导与驾驭机械之工作。”他进而分析,“工业化”建设不仅限于“工业”建设,其范围应扩及于农业、商业和交通运输等行业,亦即一切生产方法和经营技术都要机械化,进而整个经济制度也要以工业为中心发生变革,“农业、商业、财政、金融等等各部门,均必起相应之变化,人口渐由乡村移至城市,由农田移至工厂,大都市随之兴起,人民之经济生活、心理、态度与思想观念亦有根本之改变”[15](p54、178-179)。美国哥伦比亚大学博士曹立瀛于1945年8月从整体经济层面对工业化概念所作的阐述,在20世纪三四十年代中国知识界的论说中颇具典型意义。他指出,所谓工业化,并不仅仅是工业生产本身的机械化和科学化,而是指社会整个经济体系的工业化转型。“‘工业化’的含义很广。理论上,包括工业本身的机械化与科学化,矿产的大量开发,动力的普遍利用,运输事业机械化与动力化,各种生产事业以工业化为中心而发展,大规模生产,产品标准化,事业资本化,组织与管理科学化与合理化,以及工业都市之形成与社会心理之转变。”[16]显然,曹立瀛不仅分析了整个经济体系的工业化转型问题,还道出了工业化的另一个层面,即都市化与社会心理的转变,亦即工业化社会转型问题。
机械知识学什么
机械动力学是研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力,并从力与运动的相互作用的角度进行机械的设计和改进的科学。机械动力学的内容:机械动力学是研究机械在力的作用下的运动和机械在运动中产生的力的一门学科。机械动力学研究的主要内容概括起来,主要有如下几个方面。
一、共振分析
随着机械设备的高速重载化和结构、材质的轻型化,现代化机械的固有频率下降,而激励频率上升,有可能使机械的运转速度进入或接近机械的“共振区”,引发强烈的共振。所以,对于高速机械装置(如高速皮带、齿轮、高速轴等)的支承结构件乃至这些高速机械本身,均应进行共振验算。
这种验算在设计阶段进行,可避免机械的共振事故发生;而在分析故障时进行,则有助于找到故障的根源和消除故障的途径。
二、振动分析与动载荷计算
现代的机械设计方法正在由传统的静态设计向动态设计过渡,并已产生了一些专门的学科分支。如机械弹性动力学就是考虑机械构件的弹性来分析机械的精确运动规律和机械振动载荷的一个专门学科。
三、计算机与现代测试技术的运用
计算机与现代测试技术已成为机械动力学学科赖以腾飞的两翼。它们相互结合,不仅解决了在振动学科中许多难以用传统方法解决的问题,而且开创了状态监测、故障诊断、模态分析、动态模拟等一系列有效的实用技术,成为生产实践中十分有力的现代化手段。
机械动力学的各个分支领域,在运用计算机方面取得了丰硕成果,如MATLAB、AnAMS、CATIA、ANSYS等大型仿真软件得到了广泛的运用。
四、减振与隔振
高速与精密是现代机械与仪器的重要特征。高速易导致振动,而精密设备却又往往对自身与外界的振动有极为严格的限制。因此,对机械的减振、隔振技术提出了越来越高的要求。所以,隔振设备的设计、选用与配置以及减振措施的采用,也是机械动力学的任务之一。
机械动力学在近年来虽然得到了迅速的发展,但仍有大量的理论问题与技术问题等待人们去探索,其中主要包括以下几个方面。
1、振动理论问题
这类问题主要是指非线性振动理论问题。工程上的非线性问题常常采用简化的线性化处理,或在计算机上进行分段线性化处理。在这方面还有待进一步探索。
工程中的大量自激振动(如导线舞动、机床颤振、车轮振摆、油缸与导轨的爬行等),目前还缺乏统一成熟的理论方法,许多问题尚待研究。
2、虚拟样机技术
机械系统动态仿真技术又称为机械工程中的虚拟样机技术,是20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程(CAE)技术。运用这一技术,可以大大简化机械产品的开发过程,大幅度缩短产品的开发周期,大量减少产品的开发费用和成本,明显提高产品的质量,提高产品的系统及性能,获得最优化和创新的设计产品。因此,该技术一出现,就受到了人们的普遍重视和关注,而且相继出现了各种分析软件,如MATLAB、ADAMS、ANSYS、CATIA、UG、Pro/E、SolidWorks等。对于这方面的工作,目前我国还有相当大的差距。
3、振动疲劳机理的研究
许多机械零件的疲劳破坏是由振动产生的。如何把振动理论与振动疲劳机理结合起来仍是一个热门课题。
4、有关测试技术理论和故障诊断理论的研究
适用、有效、廉价的测试诊断设备与技术的研究,离生产急需尚有相当大的距离。
5、流固耦合振动
流体通过固体时会激发振动,而固体的振动,如导线舞动、卡门涡振动、轴承油膜振荡等,又会反过来影响流体的流场和流态,从而改变振动的形态。
6、乘坐动力学
对于交通机械(如汽车、工程机械、舰船等),其结构设计、悬挂设计、座椅设计以及减振设计等都需要引入随机振动理论,是一个广阔且重大的课题。
7、微机械动力学问题
微机械并非传统意义下的宏观机械的几何尺寸的缩小。当系统特征尺寸达到微米或纳米的量级时,许多物理现象与宏观世界的情况有很大差别。例如,在微机械中,构件材料本身的物理性质将会发生变化;一些微观尺度的短程力所具有的长程效应及其引起的表面效应会在微观领域内起主导作用;在微观尺度下,系统的摩擦问题会更加突出,摩擦力则表现为构件表面间的分子和原子的相互作用,而不再是由载荷的正压力产生,并且当系统的特征尺寸减小到某一程度时,摩擦力甚至可以和系统的驱动力相比拟;在微观领域内,与特征尺寸L的高次方成比例的惯性力、电磁力等的作用相对减小,而与特征尺寸的低次方成比例的黏性力、弹性力、表面张力、静电力等的作用相对增大;此外,微构件的变形与损伤机制与宏观构件也不尽相同等。
针对微机械的研究中呈现出的新特征,传统的机械动力学理论与方法已不再适用。微机械动力学研究微构件材料的本构关系、微构件的变形方式和阻尼机制、微机构的弹性动力学方程等主要科学问题,揭示微构件材料的分子(或原子)成分和结构、材料的弹性模量和泊松比、微构件的刚度和阻尼以及微机构的弹性动力学特性等之间的内在联系,从而保证微机电系统在微小空间内实现能量传递、运动转换和调节控制功能,以规定的精度实现预定的动作。因此,机械动力学的研究将会取得多方面的创新成果,这些成果不仅有重要的科学意义和学术价值,而且有很好的应用前景。
机械动力学的研究方法可分为两类。
(1)结构动态分析
对于机械动力学正问题,动态分析一般借助于多种动态分析法(如模态分析法、模态综合法、机械阻抗分析法、状态空间分析法、模态摄动法及有限元法等)建立结构或系统的数学模型,进而对结构的动态特性进行分析(如动态仿真等)。
对于机械动力学逆问题,动态分析通常先进行动态实验,在此基础上根据一定的准则建立结构或系统的数学模型,然后借助参数辨识或系统辨识的方法进行分析。
(2)动态实验
结构动态实验包括模态实验、力学环境实验、模拟实验等,它是产品设计和生产过程中不可缺少的环节,不仅可以直接考核产品的动力学性能,也为动态分析建立可靠的数学模型提供必要的数据。
机械专业的主干课程有哪些
主要包括机械制图,工程力学、机械理论等等。