欧洲的机械发展如何？
19世纪下半叶，新的工具材料和新的动力源也推动了机床的不断发展。1836年，史密斯制造了一台刨床。这台刨床已经具备了现代牛头刨床的基本结构。1842年，他还设计制造了单作用和双作用蒸汽锤，如图2-88所示，扩大了锻件的尺寸。在1830-1850期间，惠特沃斯制造的基于螺纹微调原理的测量装置进一步提高了机械产品的质量，为后续的互换生产创造了条件。1850的碳钢刀具只能在12m/min左右以下的切削速度下工作。1868年，穆发明了含钨、钒的锰钢(合金工具钢)，使切削速度提高到18.3m/min。1898年泰勒等人用含铬高速钢将切削速度提高到36.6m/min。切削速度的提高又反过来促进机床各部分的强度、承载和变速机构的提高。
图2-86怀特沃斯设计的机床内燃机，大约有一个半世纪的历史。和其他科学一样，内燃机的每一次进步都是人类生产实践经验的总结和概括。内燃机的发明是从活塞式蒸汽机的研究和改进开始的。在其发展史上，应该特别提到德国的奥托和迪塞尔。正是他们在总结前人无数实践经验的基础上，为内燃机的工作循环提出了完善的奥托循环和狄塞尔循环，使数十年来无数人的实践和创造活动得到了科学的总结，有了质的飞跃。他们继承、发展、总结和提高了前人肤浅的、纯经验的、无序的经验。
图2-87机床滑台和钻床
图2-88勒克鲁索施耐德公司的蒸汽锤最早的内燃机是以气体为燃料的气体发动机。1860年，法国发明家莱昂内尔制造出第一台实用的内燃机(单缸、二冲程、非压缩、电点火燃气发动机，输出功率0.74 ~ 1.47 kW，转速100r/min，热效率4%)。法国工程师德罗查认识到，为了尽可能地提高内燃机的热效率，需要尽可能地减少每缸容积的冷却面积，活塞膨胀时的速度要尽可能快，膨胀范围(冲程)要尽可能长。在此基础上，他在1862提出了著名的定容燃烧四冲程循环:进气、压缩、燃烧膨胀、排气。
1876年，德国人奥托制造了第一台四冲程往复活塞式内燃机，如图2-89所示，单缸，卧式，以气体为燃料，功率约为2.21kW，180r/min。在这台发动机上，奥托增加了飞轮使其运转平稳，加长了进气口，改进了气缸盖使混合气充分形成。这是一台非常成功的发动机，热效率是当时蒸汽机的两倍。奥托集成了内燃、压缩气体、四冲程三大关键技术思想，使这款内燃机具备了高效率、体积小、重量轻、功率大等一系列优势。在1878巴黎世博会上，被誉为“自瓦特以来动力机最伟大的成就”。定容燃烧的四冲程循环是由奥托循环实现的，也称奥托循环。
图2-89第一台四冲程往复活塞式内燃机燃气发动机虽然比蒸汽机有很大优势，但在社会化大生产的情况下，仍然不能满足高速和轻便的要求。因为它使用气体作为燃料，所以需要一个巨大的气体发生器和管道系统。而且燃气热值低(约1.75×107 ~ 2.09×107J/m3)，所以燃气机转速慢，比功率小。到19世纪下半叶，随着石油工业的兴起，用石油产品代替天然气作为燃料已经成为必然趋势。
1680年，荷兰物理学家惠更斯开始研究内燃机。1833年，英国的莱特提出了原动机的概念。1838年，巴尼专门做了第一台带点火装置的内燃机。1897年，鲁道夫·迪塞尔发明了著名的柴油内燃机。从此，汽车、轮船等许多机器的动力源问题都得到了解决。机械工业的发展进入了一个新阶段。1880年，21岁的迪塞尔以优异的成绩毕业于慕尼黑工业大学。经过17年坚持不懈的研究，他终于在1897年研制成功了柴油内燃机，如图2-90所示，为机械文明的发展做出了巨大贡献。
图2-90柴油机和他的内燃机。
图2-91四冲程内燃机最早的自行车是源于法国的“玩具马”，如图2-92所示。骑车人用脚推动汽车前进，奠定了自行车的基本原理。1860左右，出现了如图2-93所示的杂耍自行车。它有一大一小两个轮子，大轮子直接用踏板驱动。之所以用大驱动轮，是为了保证车有足够的速度，保持平衡。这种杂耍车骑起来很危险，需要非常敏捷熟练的技巧。在设计上，汽车的形式直接体现了机械功能，但由于座椅较高，使用受到限制。
链传动自行车出现在1870之后，如图2-94所示，提高了自行车的安全性。经过一段时间的改进，英国考文垂的约翰·肯普·斯塔利于1888年生产出了第一辆现代自行车——“安全”自行车。如图2-95所示，这种自行车的基本形式至今仍然流行。
电的发现给人类带来了光明。电动机的发明引起了一场新的动力革命。1879年，美国发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生发明了电灯。英国的迈克尔·法拉第阐述了发电机和电动机的原理。比利时的格拉姆制造了第一台实用的发电机(图2-96)，由蒸汽机驱动，主要用于照明和电镀。马达是偶然发明的。1873年，世界博览会在维也纳举行。发电机实验过程中，由于操作失误，外部电流流向发电机，但发电机突然转动。这个意外的发现触动了科学家的灵感。很快，实用电机诞生了(图2-97)。最初，电机安装在机床外部一定距离处，由皮带驱动。后来电机直接放在机床里面。19年底，少数机床采用两个或两个以上电机分别驱动主轴和进给机构。至此，被誉为“机械工业心脏”的机床工业初具规模。
图2-92“玩具马”最早出现在法国。
图2-93 1860附近出现的杂技自行车
图2-94第一辆链传动自行车
图2-95“安全”的自行车在19世纪的大部分时间里，机床的动力源主要是蒸汽动力，车间天花板上布满了纵横交错的轴和传动带。1873年，电机成为机床的动力，电力取代蒸汽动力的时代开始了。1879年，Erust Werner VonSiemens成功研制出第一台电力机车。四年后，英国开通了世界上第一条电气化铁路。
在19世纪的所有重要发明中，汽车是最晚的一项。原因之一是人们对道路运输的观念牢牢锁定在马拉车的模式上，另一个原因是内燃机和蒸汽机的竞争，这种竞争从20世纪初就为人们所熟悉。蒸汽机车不仅在铁路轨道上运行，人们还试图让它在公路上大显身手。1871年，一辆蒸汽牵引车拖着一辆包车，进行利用铁路机车直接上路的原始试验。同时，双座单马力公路蒸汽机车也脱胎于铁路机车，如图2-98所示。
图2-96第一台实用发电机
图2-97 20年后，第一台电动机的设计者采用了不同的方法。比如1891锡普拉特蒸汽马车就是没有马牵引的马车。如图2-99所示，锅炉隐藏在司机使用的后座下面，几乎任何受过训练的汽车制造商都能建造这样的底座。同时，这项技术也被用在了类似的车辆上，只不过是用汽油发动机代替了蒸汽机。这是汽车的原型。
之后内燃机占了上风，自动驾驶的车辆逐渐有了自己的形态。从逻辑上讲，这种形式一方面来自于机械的要求，另一方面来自于消费者对舒适性和便利性的要求越来越高。从马车到汽车的转变是缓慢的，不仅因为人们习惯了马拉的交通工具，还因为很难想象出新的更先进的形式。也因为马车在某些方面完美而经济地解决了问题，建造者不愿意轻易放弃。即使在汽车的设计上，马车的影响也是显而易见的。1910生产的百嘉提13车，不仅有马车的篷布，车头还有一个马车夫的雕像。
图2-98 1869双座单马力公路蒸汽机
图2-99: Siplatte蒸汽四轮马车1885，卡尔·本茨发明了如图2-100所示的汽车，它实际上是一辆由内燃机驱动的三轮车，发动机安装在汽车尾部的座椅下面。1886年，戈特利布·戴姆勒做了一辆四轮车，看起来像是两轮马车的变种。然而，它们并不是最早的“无马汽车”，因为蒸汽动力汽车已经存在了一段时间。
19世纪，机械制造业的巨大技术进步是发展了零件的互换性，提高了生产的经济性，使机械工业进入大规模生产阶段。战争的爆发和持续加速了枪支和其他武器的发展和生产。图2-101是1916年设计的英国坦克。欧洲的战争，英美战争，美墨战争，第一次世界大战等。接着，对武器附件的需求导致了互换性的发明。良好的互换性必须由高精度的量具和加工工具来保证，机床和量具的发明创新进步很快。
图2-100本茨发明的汽车西方国家的机械发明历史主要集中在文艺复兴后的工业革命时期，历史短暂但发展迅速，为现代工业奠定了基础。综上所述，其快速发展的原因之一是对科技的重视。那个时期建立了很多著名的实验室和大学，如图2-102，图2-103，图2-104。
图2-1011965438+2006年设计的英国坦克
图2-102 20世纪初的工场
图2-柏林西门子实验室和Halske设计工作室103 1910前后。
图2-104 1912克虏伯实验室将中国历史上的发明与西方国家的发明进行对比，可以看出，在14世纪之前，中国的发明在数量、质量和时间上都是领先的，中国曾经是世界强国。但14世纪后，逐渐落后于西方列强。但是，我们应该为古代中国人民为世界科技发展做出的贡献感到骄傲，日益强大的中国将在未来为世界的发展做出更大的贡献。