机械

机械(英文名称:machinery)是指机器与机构的总称。机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置,像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械,他们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。通常把这些比较复杂的机械叫做机器。从结构和运动的观点来看...
机械(英文名称:machinery)是指机器与机构的总称。机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置,像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械,他们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。通常把这些比较复杂的机械叫做机器。从结构和运动的观点来看,机构和机器并无区别,泛称为机械。
 
中文概念与来源
“机械” 词语由“机”与“械”两个汉字组成。“机”——原指局部的关键机件;“械”——在中国古代原指某一整体器械或器具。这两字连在一起,组成“机械” 一词,便构成一般性的机械概念。
“机” 在古汉语中原指某种、某类特定的装置,后来又泛指一般的机械。《尚书·太甲》有“若虞机张,往省括于度,则释”。《庄子·齐物论》:“其发若机括。”《释文》称:“机,弩牙;括,箭括。”《说文解字》对“机”的解释是“机,主发者也”,指弩机。《庄子·山林》道:“丰狐,文豹……不免于网罗机辟之患”即指夹子一类的装置。古代之“机抒”指织布机。《淮南子·氾论》载“伯余之初作衣也,……手经指挂,其成犹网罗。后世为之机抒胜复以便其用。”《史记·郦生传》有“农夫释耒,二女下机”。由此可知,“机”之本义指机械装置中构成转动副的转动构件。
“械”在古代中国指器械、器物等实物。《庄子·天地》载“有械于此,一日浸百畦,用力甚寡而见功多”,其“械”在此为一般器械或器具;《墨子·公输》:“公输般为楚造云梯之械”在此指兵器;《汉书·司马迁传》载:“淮阴(韩信),王也,受械于陈”,在此 “械”指刑具。
《庄子·外篇·天地第十二》载“......子贡曰:‘有械于此,一日浸百畦,用力甚寡而见功多,夫子不欲乎?’为圃者仰而视之曰:‘奈何?’曰:‘凿木为机,后重前轻,挈水若抽,数如汤,其名曰槔。’为圃者忿然作色而笑曰:‘吾闻之吾师,有机械者必有机事,有机事者必有机心。机心存于胸中,则纯白不备。纯白不备,则神生不定。神生不定者,道之所不载也。吾非不知,羞而不为也。’子贡瞒然,俯而不对。”这段对话为子贡与老人的对话给出了机械的概念界定即“机械是能用力甚寡而见功多的器械”。《韩非子》卷十五《难》二中有类似的论述:“审于地形、舟车、机械之利,用力少,致功大,则入多。”故此中国最迟在战国时期已形成了与现代机械工程学之“机械”涵义较相近的概念。
西方概念
西方最早的“机械”定义为古罗马建筑师维特鲁威(Vitruvii)在其著作《建筑十书》给定为“机械是把木材结合起来的装置,主要对于搬运重物发挥效力”,机械和工具作了区别:“机械(machane)和工具(organon)之间似乎有着以下的区别。即机械是以多数人工和很大的力量而发生效果的,如重弩炮和葡萄压榨机。而工具则是一名操纵人员慎重地处理来达到目的的,如蝎形轻弩炮或不等圆的螺旋装置。因此工具和机械都是利用上不可缺少的东西。”希罗在1世纪最早讨论了机械的基本要素,他认为机械的要素有五类:轮与轴、杠杆、楔及螺旋,并且描述其润滑及使用方式,不过希腊时代对机械的了解仅限于简单机械的静力学及力平衡,未包括动力学及功的概念。[1]
1724年德国莱比锡机械士廖波尔特(Leopold)给出的定义为“机械或工具是一种人造的设备,用它来产生有利的运动;同时在不能用其他方法节省时间和力量的地方,它能做到节省”。英国机械学家威利斯(R. Willis)在其《机构学原理》(The Principle of Mechanism,1841年)所给的定义是:“任何机械(machine)都是由用各种不同方式连接起来的一组构件组成,使其一个构件运动,其余构件将发生一定的运动,这些构件与最初运动之构件的相对运动关系取决于它们之间连接的性质。”德国机械学家勒洛(F. Reuleaux )在其《理论运动学》(Theoretische Kinematik, Grundzüge einer Theorie des Maschienenwesens, 1875年)中的定义为“机械是多个具有抵抗力之物体的组合体,其配置方式使得能够借助它们强迫自然界的机械力做功,同时伴随着一定的确定运动。”
主要特征
机械是一种人为的实物构件的组合。
机械各部分之间具有确定的相对运动。
机器具备机构的特征外,还必须具备第三个特征即能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能,故机器能转换机械能或完成有用的机械功的机构。从结构和运动的观点来看,机构和机器并无区别泛称为机械。
机械的种类繁多,可以按几个不同方面分为各种类别,如:机械齿轮(图5)
按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等;按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械、包装机械等;按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。
我国机械行业的主要产品包括以下12类:
农业机械:拖拉机、播种机、收割机械等;
重型矿山机械:冶金机械、矿山机械、起重机械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等;
工程机械:叉车、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等;
石化通用机械:石油钻采机械、炼油机械、化工机械、泵、风机、阀门、气体压缩机、制冷空调机械、造纸机械、印刷机械、塑料加工机械、制药机械等;
电工机械:发电机械、变压器、、高低压开关、电线电缆、蓄电池、电焊机、家用电器等;
机床:金属切削机床、锻压机械、铸造机械、木工机械等;
汽车:载货汽车、公路客车、轿车、改装汽车、摩托车等;
仪器仪表:自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、成分分析仪、机械齿轮(图6)
汽车仪器仪表、电料装备、电教设备、照相机等;
基础机械:轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等;
包装机械:包装机、装箱机、输送机等;
环保机械:水污染防治设备、大气污染防治设备、固体废物处理设备等;
矿山机械:岩石分裂机、顶石机等。
工程机械是指用于工程建设的施工机械的总称。广泛用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等工程领域。
工程机械种类繁多,按其用途主要分为:
挖掘机械:如单斗挖掘机(又可分为履带式挖掘机和轮胎式挖掘机)、多机械齿轮(图7)
斗挖掘机(又可分为轮斗式挖掘机和链斗式挖掘机)、多斗挖沟机(又可分轮斗式挖沟机和链斗式挖沟机)、滚动挖掘机、铣切挖掘机、隧洞掘进机(包括盾沟机械、掘进机)等;
铲土运输机械:如推土机(又可分为轮胎式推土机和履带式推土机)、铲运机(又可分为履带自行式铲运机、轮胎自行式铲运机和拖式铲运机)、装载机(又可分为轮胎式装载机和履带式装载机、平地机(又可分为自行式平地机和拖式平地机)、运输车(又可分为单轴运输车和双轴牵引运输车)、平板车和自卸汽车等;
起重机械:如塔式起重机、自行式起重机、桅杆起重机、抓斗起重机等;
压实机械:如轮胎压路机、光面轮压路机、单足式压路机、振动压路机、夯实机、捣固机等;
桩工机械:如钻孔机、柴油打桩机、振动打桩机、压桩机等;
钢筋混凝土机械:如混凝土搅拌机、混凝土搅拌站、混凝土搅拌楼、混凝土输送泵、混凝土搅拌输送车、混凝土喷射机、混凝土振动器、钢筋加工机械等;
路面机械:如平整机、道碴清筛机等;
凿岩机械:如凿岩台车、风动凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩机和潜孔凿岩机等;
其他工程机械:如架桥机、气动工具(风动工具)等。
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