木工机械发展史

西方早期机械控制方法分类:公元前600年~公元400年古希腊罗马的这一时期被称为古典文化时期。一些著名的哲学家和科学家出生在古希腊。他们为古代机械的发展做出了杰出的贡献。比如学者弘关于五种简单机器(杠杆、楔子、滑轮、轮轴、螺纹)推动重物的理论,至今仍有意义。在此期间,木工工具有了很大的改进。除了木工常用的斧、弓锯、弓钻、铲、凿等成套工具外,还开发了球形钻、能拔钉子的羊角锤、伐木用的双锯等。长轴车床和自行车床也广泛用于制造家具和轮辐。自行车床一直使用到中世纪,为现代车床的发展奠定了基础。

硬币冲压是这一时期金属加工的伟大成就,是现代批量生产技术的萌芽。但是随着罗马帝国的灭亡,这项技术失传了几百年。大约公元前1世纪,古希腊人在手磨的基础上制作了石轮磨。这是机械和机械的进步。大约在同一时期,古罗马还发展了驴拉磨和类似的石轮磨。

欧洲最早应用齿轮轮系是安装在战车的里程表上,用来记录行驶里程。杠杆原理在机械中的应用,此时已较为普遍,如滑轮、复合滑轮等,用于建筑物内起吊重物。马车和战车也得到了改进。流体机械和动力机械的发展:一是扩大了桔皮提水工具和斗式水车的应用范围;新创建的流体机械包括滚轮和北欧水磨。前者主要用于罗马城市的供水,通过转动螺杆将水从低处提升到高处。后者用来磨谷物,靠水流推动方形叶轮旋转,功率不到半马力。比较厉害的是维特鲁威的水磨。水车由向下的水流驱动,通过适当选择大小齿轮的齿数可以调节水车的转速。它的功率在3马力左右,后来增加到50马力,成为当时最强大的原动机。由活塞和气缸组成的压力泵和抽吸泵也在这一时期得到发展。菲洛压力泵首先用于灭火。后来又有了从井里抽水的抽水机和压力泵,还有罗马人用来灭火的双筒柱塞泵。此时的热机主要是作为希腊学者和哲学家的玩物出现的。1世纪希罗的蒸汽旋球(也叫风神轮)是蒸汽旋球下部盛水的蒸笼的例子,蒸汽旋球通过支管与空心球相连。球上有两个方向相反的切向喷嘴。当火在锅下燃烧,球内的水沸腾变成蒸汽时,如果产生的喷射反作用力推力足够大,就会推动球不断旋转。作为第一个将蒸汽压力转化为机械动力的装置,蒸汽纺球闻名于世。它可能是第一个应用喷射反应原理的装置。

欧洲400年到1750年的时期属于中世纪,1000年之前的时期是中世纪早期,1000年到1500年的时期是晚期。接下来的250年将是工业革命。早期持续了600年左右,由于古希腊罗马古典文化的萧条,机械技术的发展长期处于停滞状态。后来随着农业和手工业的发展,意大利、法国、英国等国纷纷创办大学,发展自然科学和人文科学,培养人才。同时,他们吸收了当时中国、阿拉伯和伊斯兰帝国的先进科学技术,机械技术开始恢复和发展。西欧开始从煤中冶炼生铁,并制造大型铸件。随着水轮机的发展,已经有足够的动力驱动皮革制成的大型风箱以获得更高的熔化温度,铸造大炮和钟表的作坊也逐渐增多,铸件的重量也逐渐增加。在农业方面,在罗马时代,一种带有弯曲凹形犁板的犁被用来代替锋利的对开犁。这一时期还有手钻,其结构表明曲柄连杆机构原理已用于机械。加工机械中有一种大轮盘车床。12世纪和13世纪下半叶,先后出现了带绳索擒纵机构的原始钟表和平衡钟。摆轮钟是第一个实用的机械钟,配有时针和秒针,表明钟表齿轮系统得到了进一步发展,并在15世纪广泛应用于欧洲家庭。

手表是1500年前制造的。重要的改进是用螺旋弹簧代替重物来发电,此外还增加了棘轮机构。机械钟表的成功不仅是现代文明的必需,也促进了精密零件的制造技术。机械钟和手表后来被全面改进,比如单摆钟取代了原来的摆钟。1676年,英国为格林威治天文台制造了两种摆长不同的精密钟。怀表采用双金属片,解决了摆轮的温度补偿问题。在流体机械方面,有下冲式或上冲式水轮机(水磨),也有风车和涡轮机。水平下吸式水轮机由早期的水磨改进而来,在12和13世纪已被用作采矿、破碎和冶炼的动力。这种涡轮机在14世纪经过改进发展成为大型上升式涡轮机,用于提升矿石。这一时期,西欧在水力利用方面取得了很大的进步,水轮机车间的数量迅速增加。从1500到1750,机械技术发展非常迅速。材料方面的进步主要表现在用钢,特别是生铁代替木材来制造机器、仪器和工具。同时,为了解决采矿中的运输问题,英国在1770左右发展了马拉轨道车。最早用的是木栏杆,后来被栏杆代替了。在这一时期,机床也取得了许多成就:液压滚压机械和几种机床,如齿轮切削机床、螺纹车床、小踏板砂轮磨床和用于磨削光学仪器透镜的抛光机。

水泵也在这一时期发展起来,主要用于解决当时矿井排水和城市供水的问题,包括矿井排水泵、正转泵(1588)、离心泵(1689)。这时,意大利发明了液压空气压缩机(俗称风箱)。可作为炼钢的鼓风机,替代老式的皮老虎。1759再次出现大型鼓风机。风力驱动的机械,如风车,已被广泛使用,其数量也有所增加。仅在英国就有数千个,用于研磨、抽水和锯木头。在动力机械方面,英国T. savery在1698年制造的矿用蒸汽泵被称为“矿工之友”,开创了利用蒸汽做功的先河。1705年,英国的t·纽科门发明了大气蒸汽机。虽然并不完美,但它是第一台工作相对可靠的蒸汽机,主要用于提水,功率6马力。这种蒸汽机在1750之前在欧洲普及,后来传到了美国。在此期间,工程科学在欧洲诞生。许多科学家,如牛顿、伽利略、莱布尼茨、波义耳和胡克,为这门新科学奠定了各种理论基础。为了鼓励发明,意大利和英国分别在1474和1561建立了专利机构。65438+20世纪60年代,成立了科学社团,比如皇家学会。1665年,英国开始公布科学报告文件。法国几乎在同一时间建立了法国科学院。俄罗斯和德国也分别在1725和1770建立了俄罗斯科学院和柏林科学院。这些学术机构突破了当时教会的束缚,自由讨论,交流学术观点和实验结果,从而促进了科学技术和机械工程的发展。