华北科技学院毕业设计（论文）机械设计制造及其自动化发展历史历程及方向机械设计制造及其自动化发展历史历程及方向【摘要】 ：机械制造的历史与人类的历史一样，源远流长机械制造在人类历史的发展中是具有非常重要的作用 本文通过以时间、材料及动力不同的分段方式的探讨梳理了机械设计制造的发展轨迹 在梳理机械发展史的过程中对机械的产生和定义以及机械自动化的产生和定义进行了分析 对现阶段机械自动化的特点进行了归纳并以历史发展的观点对自动化未来发展的方向进行了预测和分析关键字】 ：古代机械设计；近代机械设计；现代机械设计；机械自动化；1华北科技学院毕业设计（论文）目目 录录1.1 机械制造设计的发展史按时间来分 . 41.1.1 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 . 41.1.2 由 17 世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计 .51.1.3 第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段 .61.2 机械制造设计的发展史按材料来分. 71.2.1 石器发展阶段 . 81.2.2 青铜器发展阶段 . 91.2.3 铁器发展阶段 . 101.2.4 金属与金属合金，以及陶瓷、玻璃和化学聚合物发展阶段. 111.3 机械设计的发展史按动力来分 . 121.3.1 自然动力阶段 . 121.3.2 热力发动机阶段 . 141.3.3 电力阶段 . 152 机械设计制造自动化的产生和定义 . 162.1 机械设计制造产生和定义. 162.2 自动化的产生和定义 . 183 机械设计制造自动化的特点 . 203.1 智能化 . 2022华北科技学院毕业设计（论文）3.2 模块化 . 203.3 绿色化 . 213.4 网络化 . 213.5 微型化 . 223.6 系统化 . 224 机械设计制造及其自动化的发展方向 . 244.1 未来现代机械自动化技术 . 254.2 实际生产应用的机械自动化技术 . 264.3 投资少、见效快的机械自动化技术发展 .2733华北科技学院毕业设计（论文）1. 机械设计制造发展历史阶段机械制造的历史与人类的历史一样， 源远流长。
机械制造在人类历史的发展中是具有非常重要的作用 马克思主义认为人类文明程度决定于社会的生产力作为生产力重要因素的劳动工具，其作用不言而喻 因此为人类提供生产工具的机械制造可以说是人类文明程度的标志因此不少学者在研究人类历史的过程中， 对机械制造也格外关注造纸，活字印刷，地动仪，这些机械的发明和创造都被给予极高的评价，在中国历史乃至世界史中大书特书 这样的记载在人类历史中并不鲜见然而对机械设计制造史的研究，并没有完全以机械制造史的本身作为主体， 更多的是考证人类历史的各个阶段的机械设计制造发展的水平和状态 这一点在对机械设计制造史阶段的划分上表现比较明显，诚然机械设计制造发展史是人类社会发展史的一个侧面，但这对机械设计制造史本身的研究是不够的 一般来说，机械设计制造史主要有按时间来分和按材料来分的两种方式1.11.1 机械制造设计的发展史按时间来分机械制造设计的发展史按时间来分机械设计制造史按时间来划分的历史阶段与人类社会发展的历史基本是一致的具体来说是分为三个阶段，这三个阶段分别是：1.1.11.1.1 从古代社会到从古代社会到 1717 世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段。
据考古发现，距今约 250 万年前，人类的祖先就开始用石头作为原料制造工具这标志着机械的制造已经开始距今15 00010 00044华北科技学院毕业设计（论文）年至 8 000 年，人类制作和使用石器的技术水平有了显著提高，这时的石器已小型化以石片石器和细石器为代表工具，细石器被大量使用弓箭广泛运用于猎食，人们可以食用肉类，生活质量得到提高，同时独木舟和木浆也在这一时期被发现中国在大约 4050 万年前，就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具45 万年前出现磨制技术，许多石器都已比较光滑，刃部也较锋利，并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分 中国在 28000 年前出现弓箭， 这是机械方面最早的一项发明；公元前 8000前 2800 年期间出现了陶轮(制陶用转台)；农具大约出现在公元前 6000前 5000 年，除石斧石刀外，还有石锄、石铲、石镰、 蚌镰、 骨镰和骨耜 石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔中国古代金属冶机械铸技术发明时间较早， 且技术精湛商周时期已经开始使用青铜器，已发现的中国最早的青铜器，如甘肃东乡马家窑出土的铜刀，距今已有 4800 年左右的历史在春秋时期已经开始使用铁器， 1972年在藁城台西商代遗址出上的铁刃铜钺，是目前发现的我国年代最早的铁器，距今约3400多年。
1.1.21.1.2 由由 1717 世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计十七世纪初期，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，取代了萨弗里的蒸汽机，功率可达六马力；法国的卡米提出齿轮齿合基本定律； 瑞士的伯努利建立无粘性流体的能力方程伯努利方程；欧拉建立粘性流体的运动欧拉方程； 英55华北科技学院毕业设计（论文）国的哈格里夫斯发明竖式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，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，这是第一台真正的机床加工机器的机器， 它成功的用于加工汽缸体， 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，强大的动力带来了一系列需要大推动力机械的诞生：汽车，割麦机，铁船等随着材料力学，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， 各种制造机械的机械如龙门跑床，卧式铣床，木工圆锯机等发明，给机械的发展注入了催化剂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1860 年，法国的额努瓦制成第一台实用的煤气机1862 年和 1865 年先后造出中国第一台蒸汽机和第一台木质蒸汽机船1889 年，第一届国际计量大会首次正式定义“米”为： “在零摄氏度，保存在国际计量局的铂铱米尺的两中间刻线间的距离” 世界从此有了更加统一的尺度1.1.31.1.3 第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段第三次科技革命兴起的标志：以原子能技术、航天技术、电子计算机的应用为代表，还包括人工合成材料、分子生物学和遗传工程等高新技术在这一时期，一个名为泰勒的美国菲拉德尔菲机械工厂的66华北科技学院毕业设计（论文）工人，经过对工作时间的研究，改进了塞兹发明的车床，发明了高速钢，极大地提供了金属的切割速度，随后又发明了一种计算尺，使得一个技术熟练的一流机械师凭十几年的长期经验方能完成的生产量，一下子提高了二倍为了实现大批量的生产，从十九世纪开始，各种新式机床应运而生，在制造机床的同时，为了保证机床的精确度，千分尺等一大批测量器具和螺纹被设计制造出来在对管理模式的研究下，机械制造开始走向自动化。
随着电子科技的发展，机械的自动化程度越来越高1952 年，美国帕森斯公司制造了第一台数字控制机床1962 年，美国本敌克公司首先在数控铣床上实现最佳适应控制1967 年，美国的福克斯首先提出最优化的概念 英国莫林斯公司根据威廉森提出的柔性制造系统的基本概念研制出“系统24” 1976 年，日本发那科公司首次展出 4 台加工中心和 1 台工业机器人组成的柔性制造单元 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1.21.2 机械制造设计的发展史按材料来分机械制造设计的发展史按材料来分机械设计制造史按材料来划分的历史阶段与人类社会发展的历史是大致相同具体来说是分为四个阶段，这四个阶段分别是：77华北科技学院毕业设计（论文）1.2.11.2.1 石器发展阶段石器发展阶段旧石器时代在考古学上是以使用打制石器为标志的人类文化发展阶段，是石器时代的早期阶段一般认为这段时期在距今约 250 万年-约 1 万年前地质时代属于上新世晚期更新世时期划分一般采用三分法，即旧石器时代早期、中期和晚期，大体上分别相当于人类体质进化的能人和直立人阶段、早期智人阶段、晚期智人阶段。
大约在上新世（Pliocene epoch）末期的非洲，一支被称为能人（Homo habilis） 的现代人类的祖先， 制作出了已知最早的石制工具这些非常简单的工具就是我们所知的石器（choppers） 能人被认为是掌握了奥杜韦文化(Homo habilis)时期利用薄岩片和石芯（stoneflakes and cores）的制造工艺这种石制工业由它的产生地坦桑尼亚的欧肚白大峡谷（Oldupai Gorge in Tanzania）加以命名这些人类很可能并不打猎，而是以食用腐肉（scavenged meat）和野生植物为生 大约在 150 万年前， 一支进化程度更高的人种， 直立人 （ Homoerectus）出现了直立人学会了掌握火和制造更复杂的石器的技巧，同时活动范围由非洲扩张到的亚洲， 如中国的周口店人在欧洲人类活动的最早证据是 100 万年前被使用的一种更先进的手斧.新石器时代在考古学上是石器时代的最后一个阶段 以磨制石器为主，大约从 1.8 万年前开始，结束时间从距今 5000 多年至 2000 多年不等这个时期，人类开始从事农业和畜牧，将植物的果实加以播种，并把野生动物驯服以供食用。
人类不再只依赖大自然提供食物，因此食物的来源变得稳定 同时农业与畜牧的经营也使人类由逐水草88华北科技学院毕业设计（论文）而居变为定居下来，节省下更多的时间和精力在这样的基础上，人类生活得到了更进一步的改善，开始关注文化事业的发展，使人类开始出现文明1.2.21.2.2 青铜器发展阶段青铜器发展阶段青铜时代是 以使用青铜器为标志的人类物质文化发展阶段青铜是红铜(纯铜)与锡或铅的合金，因为颜色青灰，故名青铜，熔点在700900之间，比红铜的熔点(1083)低含锡 10%的青铜，硬度为红铜的 4.7 倍，性能良好青铜时代初期，青铜器具比重较小，甚或以石器为主；进入中后期，比重逐步增加自有了青铜器和随之的增加， 农业和手工业的生产力水平提高， 物质生活条件也渐渐丰富青铜出现后，对提高社会生产力起了划时代的作用 青铜时代处于铜石并用时代之后，早于铁器时代之前，在世界范围内的编年范围大约从公元前 4000 年至公元初年世界各地进入这一时代的年代有早有晚 伊朗南部、土耳其和美索不达米亚一带在公元前 4000前 3000年已使用青铜器，欧洲在公元前4000前 3000 年、印度和埃及在公元前 3000前 2000 年，也有了青铜器。
埃及、北非以外的非洲使用青铜较晚，大约不晚于公元前 1000 年公元初年美洲直到将近公元 11 世纪，才出现冶铜中心在青铜器时代，世界上青铜铸造业形成几个重要的地区， 这些地区成了人类古代文明形成的中心在古代文化发达的一些地区，青铜时代与奴隶制社会形态相适应， 如爱琴海地区、 埃及、 美索不达米亚、99华北科技学院毕业设计（论文）印度、中国等国家和地区，此时都是奴隶制国家繁荣的时期但是也有一些地区，没有经过青铜时代便直接过渡到铁器时代 进入文明的地区在青铜时代已经产生了文字1.2.31.2.3 铁器发展阶段铁器发展阶段在考古学上， 铁器时代是指人们开始使用铁来制造工具和武器的时代 其与之前时代的主要区别在于农业发展， 宗教信仰与文化模式这是在青铜时代之后的一个人类社会发展的阶段 实际上所说的铁器时代是指的早期阶段， 在晚期各国都已经进。