机械工程
机械工程简史；
石器时代人类制造和使用的各种石斧、锤子和简单工具，是后来机械的先驱。几千年前，人类创造了用于去壳和碾碎谷物的研钵和磨坊，用于提水的橙子和风车，有轮子的汽车，在河流中航行的船只，桨，桨和舵。使用的动力从人力发展到畜力、风力、水力。使用的材料从天然的石头、木头、泥土、皮革发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制作陶器器皿的陶车是一个完整的机器，由动力、传动和工作三部分组成。鼓风机在人类社会的发展中发挥了重要的作用。强大的鼓风机使冶金炉达到足够高的温度，以便从矿石中提取金属。西周时期，中国就有了冶炼铸造用的鼓风机。15 ~ 16世纪以前，机械工程发展缓慢。17世纪以后，资本主义商品经济在英国、法国等国家迅速发展，许多人致力于改进各种工业所需的工作机械，发展出一种新的动力机器——蒸汽机。18世纪后期，蒸汽机的应用从采矿扩展到纺织、面粉、冶金等行业。制造机器的主要材料逐渐从木材变成了金属。机械制造业开始形成规模，并逐渐成为一个重要的产业。机械工程已经从一种主要依靠工匠个人才能和技能的分散技能发展成为一种理论化、系统化、独立的工程技术。机械工程是促成18 ~ 19世纪工业革命和资本主义机械大规模生产的主要技术因素。
动力机械的发展17世纪后期，随着机械的改进和对煤炭、金属矿石需求的增加，仅仅依靠人力和畜力已经不能满足提高产量的要求，于是在18世纪初，出现了T. newcomen的大气蒸汽机来驱动矿井排水泵。1765年，J. Watt发明了带独立冷凝器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。1781年，瓦特发明了蒸汽机提供旋转动力，扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展促进了采矿和工业生产、铁路和搬运机械的动力。几乎成了19世纪唯一的动力源。但是蒸汽机及其锅炉、冷凝器和冷却水系统体积庞大，使用不便。在发电站的早期，蒸汽机被用作原动机；20世纪初，高效率、高转速、大功率的汽轮机出现了，适应各种水力资源的大小功率汽轮机也出现了。19世纪后期发明的内燃机，经过逐年改进，已经成为重量轻、体积小、效率高、操作方便、随时可以启动的原动机。内燃机首先用于在没有动力供应的情况下驱动陆地作业机械，然后用于汽车、移动机械(如拖拉机、挖掘机等。)和轮船，并于20世纪中期开始用于铁路机车。内燃机以及后来发明的燃气轮机和喷气发动机也是飞机和航天器研制成功的基本技术因素之一。
加工技术的发展；
工业革命前，机械多为木匠制作的木结构，金属(主要是钢和铁)仅用于制作仪器、钟表、锁、泵和木结构的小零件。金属加工主要依靠机械师的细致工作来达到要求的精度。随着蒸汽机的广泛使用以及随后矿山、冶金、船舶、机车等大型机械的发展，越来越多的金属零件需要成型和切割，使用的金属材料也从铜、铁发展到了钢。机械加工(包括铸造、锻造、焊接、热处理等技术和设备，以及切削技术和机床、工具、量具等。)发展迅速，从而保证了发展生产所需的各种机械设备的供应。同时，随着生产批量的增加和精密加工技术的发展，大量的生产方式(零件互换性、专业分工协作、流水线和流水线等。)都升职了。
机械工程基础理论的发展；
18世纪以前，机械师制造机械完全靠个人经验、直觉和手艺，与科学关系不大。直到18 ~ 19世纪，围绕机械工程的基础理论才逐渐形成。动力机械最早与科学相结合，如蒸汽机的发明者T. savery的理论，D. Papan和J. Black，物理学家S. Cano，W . j . m . m . Rankin和Kelvin在蒸汽机实践的基础上建立了一门新的学科——热力学。19世纪初，机械中的机构结构、运动等机构学首次被列为高等工程学院(巴黎理工学院)的一门课程。从19世纪下半叶开始，在设计和计算中就考虑了材料的疲劳。随后，断裂力学、实验应力分析、有限元法、数理统计、计算机等被用于设计和计算。
机械工程的服务领域:
机械工程的服务领域很广，所有使用机械和工具的部门，以及能源和材料生产，都需要机械工程服务。现代机械工程有五个主要服务领域:
1.开发和提供能量转换机械，包括将热能、化学能、原子能、电能、流体压力能和自然机械能转换成适合应用的机械能的各种动力机械，以及将机械能转换成其他所需能量的能量转换机械；
2.发展和提供生产各种产品的机械，包括农业、林业、畜牧业、渔业机械和采矿机械，以及各种重工业机械和轻工业机械；
3.开发和提供从事各种服务的机械，如物料搬运机械、运输机械、医疗机械、办公机械、通风、采暖空调设备和除尘、净化、消声等环保设备；
4.开发和提供用于家庭和个人生活的机械，如洗衣机、冰箱、钟表、照相机、运动设备和娱乐设备；
5.开发并提供各种机械武器。
机械工程学科内容
机械工程的学科内容可分为:
1.建立和发展可直接应用于机械工程的工程理论基础。如工程力学、流体力学、工程材料学、材料力学、燃烧科学、传热学、热力学、摩擦学、机构学、机械原理、机械零件、金属技术和非金属技术等。
2.研究、设计和开发新的机械产品，改进现有机械产品并生产新一代机械产品，以满足当前和未来的需求；
3、机械产品的生产，如生产设施的规划和实现，生产计划和生产调度，制造技术的编制和实施，设计制造技术和设备，确定劳动定额和材料定额，以及加工、装配、包装和检验；
4、机械制造企业的经营管理，如确定生产方式、产品销售和生产经营管理；
5.机械产品的应用，如各行业使用的机械产品和成套机械设备的选型、订货、验收、安装、调整、操作、维修和改造；
6.研究机械产品在制造和使用过程中造成的环境污染和对自然资源的过度消耗及治理措施。
机械工程分支:
机械按功能可分为动力机械、粉碎机械、运输机械和物料搬运机械。
按服务行业可分为农业机械、化工机械、矿山机械、纺织机械。
按工作原理可分为热力机械、涡轮机械、仿生机械和流体机械。
工作原理相同、功能相同或服务于同一行业的机器有相同的问题和特点，所以机械工程有几个不同的分支学科。此外，所有机械在研究、开发、设计、制造和应用的过程中都要经历具有不同工作特性的几个阶段。
这些分支学科体系相互交叉和重叠，使得机械工程有可能分成数百个分支学科。比如动力机械按功能分与热力机械、流体机械、涡轮机械、往复机械、蒸汽动力装置、核电站、内燃机和燃气轮机，按行业分与中央电站设备、工业动力装置、铁路机车、海洋工程、汽车工程等有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械、热力机械、流体机械和涡轮机械，属于船用动力装置、蒸汽动力装置，也可能属于核动力装置。用来驱动钟表的发条和锤装置也是动力机械，但不是热力机械、流体机械、涡轮机械或往复式机械。其他分支也有类似的重叠和交叠关系。但实用价值不大。
展望:
机械工业是为国民经济提供装备的基础产业，会随着科学技术的发展而变化。
机械工程旨在增加产量，提高劳动生产率，改善生产经济性，研究和开发新的机械产品。在未来时代，新产品的研发将把降低资源消耗、发展清洁可再生能源、控制、减少甚至消除环境污染作为超经济的目标和任务。
机器可以做人用手和眼睛可以直接做的事情，也可以用脚和耳朵做，不能直接做的事情，而且做得更快更好。现代机械工程创造了越来越精致复杂的机械和机械装置，让过去的许多幻想成为现实。
人类已经可以在天空和宇宙中逆流而上，潜入海洋深处，从远处窥视数百亿光年，近距离观察细胞和分子。新兴的计算机软硬件科学强化了人类，部分取代了人脑的科技手段，也就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响力，它将在未来继续创造人们无法想象的奇迹。
人类智慧的增长并没有降低手的功能，反而要求手做更多、更精细、更复杂的工作，从而更加促进手的功能。手的练习反过来促进了人脑的智慧。在人类进化的整个过程中，在每个人成长的过程中，大脑和手是相互促进，并行进化的。
人工智能和机械工程的关系类似于大脑和手的关系，唯一不同的是人工智能的硬件需要机械制造。过去，各种机械都离不开人类的操作和控制，它们的反应速度和操作精度都受到缓慢进化的人脑和神经系统的限制。人工智能将消除这种限制。计算机科学与机械工程的相互促进和平行进步，将使机械工程在更高的层次上开始新一轮的大发展。
在19世纪，机械工程的总知识还很有限，在欧洲的大学和学院里一般都和土木工程作为一门学科融合在一起，称为土木工程，到了19世纪下半叶才逐渐成为一门独立的学科。20世纪，随着机械工程技术的发展和总知识的增加，机械工程开始分解，专门的分支相继出现。这种分解趋势在20世纪中期，也就是第二次世界大战结束前后达到顶峰。
由于机械工程的总知识已经扩展到远远超出个人的控制范围，无法观察和协调一个稍大规模的项目的全局，技术交流的范围也变窄，阻碍了新技术的产生和技术的整体进步，对外界条件变化的适应能力很差。而封闭专业的专家知识面太窄，考虑问题太专业，协同工作很难配合协调，也不利于继续自我学习和提高。所以从20世纪中后期开始，出现了全面的趋势。人们更加重视基础理论，拓宽专业领域，合并过度分化的专业。
整合——专业分化——再整合的反复循环，是知识发展的合理而必要的过程。不同学科的专家有着精湛的专业知识和足够的综合知识，能够认识和理解其他学科的问题和项目的整体面貌，从而形成一个共同努力的强大集体。
综合和专业是多层次的。机械工程中综合性与专业性存在矛盾；综合工程技术也有综合性和专业性的问题。在包括社会科学、自然科学和工程技术在内的所有人类知识中，也存在更高层次、更宏观的综合性和专业性问题。
机电一体化:
机电一体化技术和机电一体化产品的总称，是在机电一体化产品中引入微电子元器件和技术后形成的。机电一体化技术又称机电一体化技术，是一门集机械工程、微电子技术、信息处理技术等多种技术于一体的系统技术。机电一体化产品是利用机电一体化技术设计生产的具有软硬件系统的多功能单机或成套装置，通常由机械本体、微电子器件、传感器和执行器组成。机电一体化技术涉及机械工程(如机械、机械加工和精密技术等。)、电工和电子技术(如电磁学、计算机技术和电子电路等。)和* * *技术(如系统技术、控制技术和传感器技术等。).机电一体化产品主要包括商品生产(如机器人、自动化生产线和工厂等。)、商品流通(如数控包装机械及系统、微机控制运输机械和数控工程机械设备等。)、商品仓储销售(如自动仓库、自动称重销售和现金处理系统等。)、社会服务(如自动化办公机械和医疗环保设施等。)和家庭，科研，农林牧渔，航空航天，国防。机电一体化极大地改变了机械工业的技术结构、产品结构、功能与组成、生产方式和管理体制。
日本企业界最早在1970左右提出了“机电一体化技术”的概念。当时他们把它命名为“机电一体化”，是应用机械技术和电子技术的结合。随着计算机技术的快速发展和广泛应用，机电一体化技术取得了前所未有的发展，已普遍分解为相互关联的系统技术，集计算机与信息技术、自动控制技术、传感器检测技术、伺服驱动技术和机械技术于一体，并正向光机电一体化方向发展，应用范围日益扩大。
机电一体化技术具体包括以下内容:
1.机械技术:机械技术是机电一体化的基础。机械技术的重点在于如何适应机电一体化技术，利用其他高新技术更新观念，实现结构、材料、性能的变化，满足减轻重量、减小体积、提高精度、提高刚度、提高性能的要求。在机电一体化系统的制造过程中，经典的机械理论和技术要依靠计算机辅助技术，信息交换、存取、运算、判断和决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术都属于计算机信息处理技术。
2.系统技术:系统技术是用整体的概念组织和应用各种相关技术，将整体分解成若干个相互关联的功能单元。接口技术是系统技术的一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
3.自动控制技术:涵盖面广。在控制理论的指导下，进行系统设计、设计后的系统仿真和现场调试。控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断和校正、补偿、复制和检索。
4.传感检测技术:传感检测技术是系统的感觉器官，是实现自动控制和调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程度越高。现代工程要求传感器能快速准确地获取信息，并能经受住恶劣环境的考验，这是机电一体化系统达到高水平的保证。
5.伺服传动技术:包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置。伺服系统是实现电信号到机械动作转换的器件和元件，对系统的动态性能、控制品质和功能有着决定性的影响。
机电一体化系统组成:
1.机械体:机械体包括框架、机械连接、机械传动等。它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元，传递运动和动力的作用。与纯机械产品相比，机电一体化系统的技术性能和功能得到提高，要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺和几何尺寸等方面与之相适应，具有高效、多功能、可靠、节能、体积小、重量轻、美观等特点。
2.检测传感部分:检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用是检测机电一体化系统工作过程中与外界环境相关的参数变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检测到的信息向执行器发出相应的控制。
3.电子控制单元:电子控制单元也称节奏，发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行。
4.执行器:执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械零件的运动。执行机构是一个运动部件，通常由电、气压和液压驱动。
5.电源:电源是机电一体化产品的供能部分，其作用是根据系统控制要求向机械系统提供能量和动力，使系统正常运行。提供能量的方式有电能、气动能、液压能，其中电能为主要能量。
机械工程与人类生存环境；
工程技术的发展在提高人类物质文明和生活水平的同时，也破坏了自然环境。20世纪中期以来，最突出的问题是资源特别是能源的大量消耗和环境污染。未来机械新产品的研发将把降低资源消耗、发展纯可再生能源和控制、减少乃至消除环境污染作为重要任务。
机械工程的专业化和综合化；
19世纪下半叶，机械工程成为一门独立的学科。分解趋势在20世纪中期(二战结束前后)达到顶峰。由于机械工程的总知识已经扩展到远远超出一个人的掌握范围，无法观察和协调一个稍大规模的项目的全貌和全局，技术交流的范围变窄，阻碍了新技术的出现和技术的整体进步，对外界条件变化(如新技术、新材料、新产品的出现，材料和半成品的供应，价格的变化)的适应能力差。因此，从20世纪中后期开始，机械工程出现了综合化的趋势。人们更加重视基础理论，拓宽专业领域，合并过度分化的专业。