中英文对照-机械工程
机械工程
机械工程简介
机械工程是工程学的一个分支，它研究机械和动力的产生，尤其是力和运动。
机械工程的历史
18世纪后期，蒸汽机的发明为工业革命提供了一个主要的动力源泉，极大地推动了各种机械的发展。这样，一个新的工程学的重要分支—从民用工程学中分离出来的关于工具和机器的分支—发展了起来，并随着英国伯明翰机械工程师协会的建立在1847年得到了正式承认。
机械工程已经由一门主要基于试错法的技工应用的技艺发展成为职业工程师在研究、设计和生产领域使用的科学方法。
从最广义的角度讲，增进效率的需求不断地促使机械工程师提高工作质量，并要求他接受史高程度的教育和训练。不仅机器运转要讲求经济，而且基建费也要降到最低。
机械工程的领域
商品机械的发展在发达国家中，高水平的物质生活很大程度上取决于机械工程中得以实现的各种机械。机械工程师们不断地发明机器来生产商品，不断地开发精确性和复杂性越来越高的机械工具来生产机器。
机械发展的主要线索是：为提高生产率而增加机器的运转速度、为获得物美价廉的产品而提高精度以及降低生产成本。这3个要求促进了复杂的控制系统的发展。
最成功的机械制造是其机器的机械设计能与控制系统紧密融合，不论这种控制系统从本质上是机械的还是电子的。现代化的汽车发动机生产传送线（传送带）就是一系列复杂的生产工艺机械化的很好例子。人们正在着手开发以使机械生产进一步自动化，利用计算机来存储和处理大量数据，这些数据是少量多功能机床生产多种零件所必需的。其中一个目标就是使批量生产车间完全自动化，三班轮换，但每天只需一班人员来操作。
动力机械的发展生产机械必须先有充足的动力供应。蒸汽机最先提供了用热能来产生动力的实际可行的方法，在旧有的人力、风力和水力之外增加了动力源。新的机械工程业面临的最初挑战之一就是增加热效率和动力，这一点随着蒸汽涡轮机和大的联合蒸汽锅炉的发展而基本实现了。20世纪，涡轮机为发电机提供的动力得到了持续快速的增长，同时热效率也在稳定增长，而且大电站每千瓦的资本消耗也在下降。最后，机械工程师们获得了核能源。这种核能源的应用需要有特别高的可靠性和安全性，这就需要解决许多全新的问题。大型电厂和整个核电站的控制系统已变成高度复杂的电子、流体、电、水力和机械零件的网络这一切都涉及到机械工程师的所有学术领域。
小型的内燃机，不论是往复式（汽油机和柴油机）还是旋转式（燃气轮机和旺克尔机），以及它们在运输领域的广泛应用也都要归功于机械工程师们。在整个运输业，不论是在空中和太空，还是在陆地和海洋，机械工程师创造了各种设备和动力装置他们越来越多地与电气工程师合作，尤其是在开发适合的控制系统方面。
军用武器的开发机械工程师应用于战争的技术与民用中需要的类似，尽管其目的是增强毁坏力而不是提高生产率。然而。战争的需要使得大量的资源用于技术领域，很多发展在和平时期有着深远的效益。喷气式飞机和核反应堆就是众所周知的例子。
生物工程生物工程是机械工程中一个相对新的和与众不同的领域，它提供用来替换或增加人体功能的机器以及用来进行医疗的设备。人造肢体已被开发出来，并且具有诸如有力的运动和触摸反应等人体功能。在人工器官移植手术方面的发展是迅速的，复杂的心肺机器和类似的设备使越来越复杂的手术得以进行，并使受重伤和重病病人的生命功能得以持续。
环境控制机械工程师的一些最初的努力是要通过抽水来排涝或灌溉土地以及给矿并通风来控制人类的环境。现代的制冷和空调厂普遍采用反向的热引擎，在这些地方动力把热从冷的地方抽出送到更热的外部。
很多机械工程的产品以及其他领城的技术发展对环境有副作用，产生了噪音，引起了水和空气的污染，破坏了土地和风景。商品和动力的生产率提高太快，以至于自然力的再生跟不上步伐。对于机械工程师和他人来说，环境控制是一个快速发展的领域，它包括开发尽可能产生少量污染物的机器和生产上序，以及开发新的设备和技术来减少和消除已造成的污染。
机械工程的作用
机械工程师有四个通用于上述所有领域的作用。第1个作用是理解和研究机械科学的基础。它包括涉及力和运动的关系的动力学．比如在振动中的力和运动的关系；自动控制；研究各种形式的热、能量、动力之间关系的热力学；流体流动；热传递；润滑；和材料特性。
第2个作用是依次地进行研究、设计和开发、该作用试图进行必要的改变以满足当前和将来的需要。这一工作不仅要求对机械科学有一个清楚的了解，并具有把复杂系统分解成基本因素的能力．而且还需要有创新性来进行人工合成和发明。
第3个作用是生产产品和动力，包括计划、运作和维护。其目的在于维护或提高企业或机构的较长期的和生存能力声誉的同时，以最少的投资和消耗生产出最大的价值。
第4个作用是机械工程师的协调作用，包括管理、咨询、以及在某些情况下进行市场营销。
在所有这些作用中，体现出一种长期不断地使用科学的方法，而不是传统的或直觉的方法的倾向，这是不断成长的机械工程专门技术的一个方面。这些新的合理化力法的典型名称有：运筹学、工程经济学、逻辑法问题分析（简称PABLA).然而，创造性是无法合理化的。正如在其他领域一样，在机械工程中，能够采取重要的出人意料的并能开创出新方法的能力，仍然具有个人的、即兴的特点。
机械工程的未来
机械工程师的数量依旧快速增长，同时他们所受训练的时间也在延长并且质量也在提高。然而，工程师们和全体公众越来越意识到，人口和生活水平的指数增长正在造成可怕的环境污染和自然资源消耗问题。这更清楚地表明，所有的技术职业都有必要考虑开发和发展的长期社会效益。人们越来越需要机械工程技术来满足人类的需求，同时也需要将稀有的原材料的消耗降到最低．保持一个令人满意的环境。
设计的含义
设计就是为满足人类的某一需求而构想出一个计划。这一要满足的特定需求在开始时也许就表达得很明确。下面就是表明明确需求的两个例子：
1.我们如何能够在不使用化石燃料并且不破坏地球表面的情况下，清洁、安全、经济地获得大量能量？
2.这个齿轮轴出问题了，在过去的6周里出过8次故障，请处理一下。
另外一方面，对于要满足的需求的陈述也许很不明确，规定模糊，以至于需要费一番思索和努力才能把它表达成一个需要解决的问题。如下面两个例子：
l.很多人死于飞机事故。
2在大城市里，街道上和高速公路上汽车太多。
第二种设计情况的特点是：不论是需求本身还是要解决的问题都没有明确地陈述出来。而且需要注意的是，这种情形中包含的不只一个向题，而是很多问题。
我们可以给设计做一下分类，例如，我们常谈到：
l.服装设计5. 建筑设计，9.供暖系统设计
2．内部设计6.船舶设计10.机械设计
3．高速公路设计7．桥梁设计11.工程设计
4.园林设计8.计算机辅助设计12.工艺设计
实际上。因为我们可以根据特殊物品或产品或专业领域来给设计分类．所以这个分类是无穷尽的。
与科学问题或数学问题不同，设计问题没有惟一的答案。比如说要给某个设计问题找出“正确答案”，这是很可笑的事，因为没有这样的答案。事实上，如果在此期间知识不断增长或有其他的结构和社会变化的话，现在的一个“好”答案，也许将来会变成一个不妥的答案。
几乎每个人都这样或那样地进行着设计，甚至在日常生活中也如此，因为总是有问题被提出来，总有情况需要解决。设计问题决不是假设的间题，它有着确实的目的，它通过采取一定的行动来产生确定的结果或创造出真实存在的某个东西。在工程中，不同的人对设计这个词有不同的理解。有些人认为设计师就是拿着画板草拟齿轮、离合器或其他机器零件的人。其他人则认为设计是创造出一个复杂的系统，比如通讯网络。在工程的某些领域，设计这一词已经被诸如系统工程或应用决策理论等词所代替但不论用什么词来描述设计的功用，在工程中，设计仍然是指一种过程，在该过程中，人们应用科学原理和工程工具，如数学．计算机、图形学和语言来提出一个计划。计划一旦实现，将满足人类的需求。
机械工程设计
机械设计是设计具有机械性质的事物或系统，如：各种机器、产品、结构、器械和仪表在很多情况下，机械设计要用到数学、材料科学和工程力学等学科的知识。
机械工程设计包括所有的机械设计，但它研究得更广，因为它也包括所有机械工程的分支学科，如热力学和流体力学除了所需的基本学科外，在机械工程设计中最初学习的还是机械设计。
设计的各个阶段
设计的整个过程从开始到结束，在这一过程中，设计是以认定一个需求并决定去为它做些什么而开始的。经过很多重复之后，最后提出满足这一需求的计划而结束这一设计过程。设计中考虑的因素。
有时在某个系统中零件所需的强度是决定这零件的几何形状和尺寸大小的重要因素在这种情况下，我们说强度就是设计中要考虑的重要因素。当我们使用设计考虑因素这一表达方式时，我们是指影响零件设计或许整个系统设计的一些性能。在指定的设计情况下，通常必须对一系列这样的性能加以考虑。重要的性能如下所列：
1.强度2.可靠性3.热特性
4.腐蚀5.磨损6.摩擦性
7.加工8.实用性9.成本
10.安全性11.重量12．寿命
13.噪音14.风格15.形状（外形）
16.大小17.灵活性18.控制
19.硬度20．表面光洁度21.润滑
22.维修23．体积24.易用性
这些因素中有些直接与尺寸、材料、加工、系统各零件的连接有关。而其他一些设计考虑因素则影响整个系统的结构。
然而，为正确起见，我们应看到，在很多设计情况中，重要的设计考虑因素是不需进行计算或试验就能确定此零件或系统。特别是学生们，当处于需要做出重要的设计决定而实际上又无法进行任一运算的情形时，他们常常感到困惑。这些并不是特别的情况，他们每天都发生、设想一下，比如在一个医疗实验室机械的设计中，从销售的角度看，人们期望产生具有很高的强度和实用性的印象．厚重的零件安装在一起：能产生机器很坚固的印象。而有时机器和零件的设计完全是从风格的角度而并非其他角度考虑的。我们陈述这些的目的就是为了你不被误导去相信每个设计决定都需要合理的数学方法。
制造是指企业参与把原材料变成成品。制造有3个明确的阶段。他们是：输入、加工输出。
第一阶段包括所有生产符合市场需要产品的必要因素。首先要有对该产品的需求，有必要的材料，同时还需要诸如能源、时间、人类的知识和技术等资源。最后，需要资金来获取所有其他的资源。
输人阶段的资源经过第二个阶段的各个过程加以分配。这些过程把原材料加工成成品。先完成设计，基于这个设计，再形成各种计划。计划通过各种生产工艺得以实施。对各种资源和工艺进行管理以保证效率和生产率。例如必须要仔细管理资源以确保使用得当。最后，所谈论的产品被投人市场。
最后阶段是输出阶段或成品阶段。一旦成品为人所购买，就必须把它运送到用户手中。根据产品的性能，可能要进行安装和进一步调试此外，有些产品尤其是那些非常复杂的产品对用户进行培训很必要。
制造中的材料和工艺
这里所说的工程材料分成两大类：金属和非金属材料。金属材料又进一步分为黑色金属和有色金属、高性能合金和粉末金属。非金属进一步分为塑料、合成橡胶、复合材料和陶瓷。
这里所说的生产过程分成几个大的过程，其中包括成形、锻造、铸造／翻砂、热处理、固定／连接，计量／质量控制以及材料的切削。其中的每一个工艺又可进一步分成其他的工艺。
制造业发展的各个阶段
这些年来，制造过程走过了四个截然不同的发展阶段，尽管相互重叠。这些阶段是：
第一阶段手工
第二阶段机械化
第三阶段自动化
第四阶段集成化
当人类最初将原材料加工成成品时，他们使用手工工艺。每件东西都是用手和手工操作的工具制成的。这是完全集成化生产的雏形。一个人确定需求、搜集材料、设计一个产品来满足这种需求，生产这种产品并使用它。从开始到结束，一切都集中于做这个工作的人的头脑中。
后来在工业革命时期引入了机械化的生产过程，人们开始使用机器来完成先前手工完成的工作。这导致了工作的专门化。专门化反过来也减少了制造中集成化的因素。在这一发展阶段，制造工人仅能看到他们生产的具体的工件所代表的整个生产过程的那一部分。人们无法说明白他们的工作是如何配合整个生产过程的，或者他们生产的零件是如何装进一个成品的。
制造工艺发展的下一个阶段是选定的工艺的自动化。这就是用计算机控制机器和工艺。在这一阶段，自动化孤岛开始出现在车间里。每个岛代表了产品生产的一个明确的工艺或一组工艺。尽管这些自动化孤岛的确提高了岛内部的单个工艺的生产率，但是整体的生产率往往没有变化。这是因为这些岛是夹在其他没有自动化的生产过程的中间，而且不与他们同步。
最终的结果是，工件高效快泊地通过自动化的工艺，可是却在人工部分停滞了下来，造成了瓶颈现象。为更好的理解这一问题，你可以设想一下在交通高峰期驾车从一个红灯处到下一个红灯处的情景。偶尔你会找到车少的地段，超过正在缓慢移动的车，可结果却发现在下一个红灯处被耽搁了。你在短时间的加速行驶的实质的效果被下一个红灯处的阻塞抵消了。如果你和其他司机能使你们的速度与红灯的变化同步．就会前进得更快。那么，所有的车都会始终如一地、平稳地运行，最后每个人都前进较快。
在车间里对稳定同步的流水作业的需求，促进了集成化制造的发展。这是一个仍在形成中的工艺。在完全集成化情况下，机器和加工都是计算机控制的，集成化也是通过计算机完成的。比如在上一段的模拟问题中，计算机将使所有车的行进与红灯的变化相配合．以使每个人都能稳定地行驶。
科学地分析运动、时间和各种力的学科叫力学，它由两部分组成：静力学和动力学。静力学研究分析静止不动的系统，也就是说在这些系统中，时间不是考虑的因素，而动力学研究分析随时间变化而变化的系统。
动力学也由两部分构成。Euler在1775年首次将它们看作两个不同的分支：
刚体运动的研究可以方便地分成两部分：一是几何，另一个是力学。第一部分是在不考虑运动原因的情况下来研究刚体从一个指定位置到另外任一点的移动，而且必须用解析公式来体现，公式将确定刚体每一点的位置。因此，这一研究仅仅是关于几何学的，更确切地说是关于实体物切割术的。
很明显，把第一部分和本来属于机械学的那一部分分开，从动力学原理来研究运动，这比把两部分合起来考虑容易很多。
属于动力学的这两部分后来被分成两个不同的学科，运动学和动力学，分别研究运动和产生运动的力。
因此，设计机械系统的首要问题是理解它的运动学。运动学研究运动，而不是研究产生它的力。更确切的于运动学是研究位置、位移、旋转、速度、速率和加速度的学科，比如说，研究行星或轨道的运动也是一个运动学问题。
在上述引用的内容中应注意的是Euler把动力学分成运动学和动力学是基于它们是研究刚体的假设基础之上的。在这个非常重要的前提基础上才允许分别对待这两门学科。对于柔体、柔体本身的形状乃至于柔性物体的运动取决于作用于它们身上的力。在这种情况下，须同时研究力和运动，因此很大程度上增加了分析的复杂性。
幸运的是，尽管真正的机器零件或多或少都是可弯曲的，设计机器时通常是设计用刚性材料，使零件挠曲降到最低。因此，当分析机器的运动学的性能时，人们常常假设挠曲是可忽略的，零件是刚性的，而且当载荷已知时，在动力分析结束后，再设计零件以便证实这个假设。
Mechanical engineering
Mechanical engineering profiles :
Engineering is a branch of mechanical engineering, mechanical and power generation study it, especially power, and movement.
Mechanical engineering history :
Late 18th century, the invention of the steam engine for the industrial revolution provided a major source of inspiration has greatly promoted the development of machinery. Thus, an important branch of a new Engineering - separated from the civil engineering tools and machines on the branch-developed together with Birmingham and the establishment of the Association of Mechanical Engineers in 1847 had been officially recognized.
Has a mechanical engineering from the main doors of the craft based on trial and error application skills to become professional engineers in the development of research, design and production areas using scientific methods.
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