什么是机械工程?

介绍

5月30日th2020年,世界见证了“乘员龙”的完美发射,这是一种用于搭载宇航员往返国际空间站的太空舱。这艘商业宇宙飞船是NASA和Space X的合资企业——这是第一次——并促进了机械和航空航天工程领域的先进技术。它不仅看起来很漂亮,而且还融入和赋予了大量的现代技术。这艘飞船很像我们在科幻电影中看到的那些装备了3D打印头盔、3D打印超级德拉科引擎、触摸屏显示和自动对接系统等先进工程技术的飞船。所有这些肯定会在未来的许多年里赋予和激励几代人。

因此,让我们退后一步,看看这个核心工程,最古老和最广泛的学科,它与材料科学,以设计,分析,制造和最终控制工作模式整合数学和工程物理学原理的鸟瞰图。

什么是机械工程?

什么是机械工程

机械工程需要了解化学,物理,土木工程,电气工程和航空航天工程,汽车工程的其他基本基础,设计,开发和运营任何机械。188金宝手机版网页

它是机械,动态和材料科学,材料强度,热力学,结构分析和电能以及工具的核心概念领域计算机辅助设计(CAD)计算机辅助制造(CAM).此外,从分析车辆设计和性能到应用于其他领域,如飞机、船舶、机器人,核电站,交通,等等。此外,机械工程师在复合材料、纳米技术,尤其是机电一体化

根据最新的NASSCOM EY报告,随着人工智能的到来,许多职位的配置将被取代,如设计工程师到交互设计师,运营卓越经理到持续改进经理,机械到机电一体化控制工程师,粘土建模到3D粘土建模,客户服务主管到客户服务专家。简而言之,我们需要提升和重新校准我们的技能,这是一个既定的结论。

机械工程史

虽然在19岁之前被引入机械工程作为单独的工程领域th世纪,但它有许多应用和实例从超级风格。这个世界在古代和中世纪时期生产了许多卢克曼,他们通过他们的发明改变了世界。如果我们谈论由文艺复兴科学家定义的简单机器(欧洲科学家从14岁th到17th世纪)通过简单地乘以力来改变力量的方向和大小。

6台简单机器

1.楔-

当人类用手斧头打破石头块时,这是在石器时代使用的。这只手是楔形的第一和最重要的例子。其功能是将力从其倾斜表面的钝边转移。楔形只是改变能量并将其收集到锐化点。由其斜率长度与宽度(M.A =长度/宽度)的比率给出的机械优势

2.倾斜的飞机 -

倾向于飞机

它存在数千年,也称为坡道,以许多自然的方式,如山脉和斜坡。这是一种被动静态装置,其以高端的角度偏斜,而在较低的位置处偏斜以提升更重物。更容易倾斜物体而不是垂直提升它。据我们远离垂直虚线移动,所需的力抬起倾斜平面所需的力减少。许多希腊科学家之间总是有争论的争论,以便在简单的机器中考虑和分类,后来被文艺复兴的科学家分类。

3.轮 -

陶工轮

车轮最早的应用之一是在波特的轮子中发现,用于制造粘土罐,也称为慢轮。这是在大约5的中东着名的th千西千年

卢布尔雅那沼泽轮,拥有轴的第一个木制轮子,追溯到2002年斯洛文尼亚卢布尔雅那市的左右5,150岁。这是由灰和橡木制成的最古老和古老的木轮之一。轮子和轴以这样的方式连接在一起,使得力从一个到另一个力传递。

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4.杠杆 -

杠杆

第一架起重机发明于公元前3000年,在美索不达米亚(现在的伊拉克)的某个地方,被称为shadow of或Shaduf,用于从运河中汲水,或将重物从延伸的杠杆端移动,杠杆端以一个固定的铰链为轴。杠杆将输入力放大到另一端更大的输出力,称为机械优势,它在从简单的开瓶器到制动系统的各个领域都有许多应用。

5.轮-

滑轮

滑轮最原始的证据回到2nd在美索不达米亚和古埃及的某个地方。亚历山大的英雄,他发明了Aeolipile(我们将在后面讨论),也被认为是一种简单的机器,它提供了机械优势,并被用于使用滑车和滑轮组的组合举起重型机器。滑轮被设计用来在轴和电缆之间传递动力。

6.螺杆,

拧紧

螺丝钉是一种工具,它不需要像现代的螺丝钉那样有螺纹或轴。这是最早出现在东亚美索不达米亚的新亚述时期(公元前911-609年的铁器时代),后来出现在古埃及和古希腊的最后发明的简单机器之一。在古埃及阿基米德螺杆出现之前,它被用作螺杆泵或水螺杆,通过将扭矩转化为线性力或将旋转运动转化为线性运动,将水从较低的一端提升到较高的一端。

一些Lukean工程师的贡献

自古以来,最伟大的人就在这个星球上行走。许多发明都发生在世界的不同地方。最早的水磨是在波斯的某个地方发明的,也就是今天的伊拉克和伊朗th公元前世纪。这些磨坊利用水作为来源,将能量从一个轮子转换到另一个轮子,并用于磨面粉,多年来,面粉是生产纸张、纺织品、木材和许多金属产品等许多其他材料的需要。

然后在公元10-70年之间,第一台蒸汽动力机器,被称为Aeolipile,被开发出来。它是工业革命时代进一步改良蒸汽机的先驱。公元78-139年,中国的郑衡发明了地震仪,并改进了水钟。中国工程师马军(公元200-265年)发明了差动齿轮战车。另一位中国工程师苏松(公元1020-1101年)发明了一种无限动力传动链。

同样,在伊斯兰黄金时代7th到14th世纪广告。

Al-Jazari出生在美索不达米亚,在1206年创造了当今世界机械的基础:曲轴和凸轮轴。

牛顿爵士的参与使机械工程在17世纪达到了另一个水平th世纪。通过应用牛顿的运动和微积分法(物理学的数学依据)是可见的。

早期的19th当时,商业、必需品、原材料和发明结合在一起,启动了工业革命,使机械工程成为一个独立的领域。1847年,英国第一个专业的机械工程师学会成立,最后在1880年,美国机械工程师学会(ASME)成立

蒸汽机的发明

被遗忘的英雄 - 亚历山大的英雄

把蒸汽机的发明归功于一个人是不公正的。从古至今,许多人经过了成百上千年的工作,才使蒸汽机最终成形。

蒸汽机是一种可以彻底改变世界的发明。这一切都开始于1世纪广告,当古老的埃及亚历山大省亚历山大,首先发明了一脚石的工作模型,也称为英雄发动机。这种奇怪的机器(如图所示)是苍鹭蒸汽球,第一蒸汽轮机和古代世界的最快旋转机械仪器。苍鹭距离发明蒸汽机仅有半步。他知道Steam Power的原则,并设计了一种革命性的装置,这是一个景象。赫尔斯已经设法控制了蒸汽的力量,这是一个显着的突破。

这个设备可以在2000年前开始工业革命,但可悲的是它不能。然而,苍鹭瞥了一眼即将到来的世界可能性。

但问题出现了为什么牧师最大的发明无法启动革命。想想可能性。

在那之后,英国发明家托马斯·萨弗里在1698年发明了第一台蒸汽机,它做了一些有用的工作,从煤矿里抽水。它用了大量的煤去除掉少量的水。后来,在1712年,另一位英国发明家托马斯·纽科门(Thomas Newcomen)临时改进了萨弗里的低效蒸汽泵,实际上是用蒸汽使活塞朝一个方向移动。然而,萨瓦里和纽科门都没有意识到,这台神奇的机器可以在17年的后半段改变世界th和早期18th世纪。

1736年,詹姆斯·瓦特,一个苏格兰人他是18世纪的产物th世纪 - 第一世纪现代 - 出生。他受益于苏格兰启蒙,在智力,经济和文化上发展。他基本上相信知识的力量,思想的力量带来了在这里和现在的立即改变。他有时被错误地描绘出作为蒸汽机的发明者,因为我们看到了许多上述工程师促进了其发展。他被认为是完善蒸汽电力技术,使其更有效,最终更便携。

为什么机械工程是所有工程之母?

我们一定从我们的父亲和祖先那里听说过,机械工程是常青的领域。是的,这是真的,因为它是许多其他工程领域的基础(如下所述)。几乎没有一个领域是在这个领域之外被遗忘的。从医药、汽车、建筑、电气到IT188金宝手机版网页行业,每个领域都有一些机械应用。

我们来看一下。

机械工程分支

由于机械工程是所有工程的母亲,所以有许多工程专业知识适合其范围。所以,这里是最常见的分支机构,毕业生可以找到自己的职业生涯。

1.声学工程

声学工程

该专业始于20世纪20年代末,专门研究声音、振动和频率。世界上的每一种物质都有它自己的一套频率和振动。声学工程师的一个主要作用是减少噪音污染或控制噪音,因为不必要的噪音对动物和人类有不利的影响。这不仅仅是减少不必要的噪音;它涵盖了超声医学领域,无论是创建音乐厅,电影院大厅,还是清晰的超声扫描。

它融入了现代社会的方方面面,从汽车设计到航空航天设计,被生动地用于控制声音和振动。188金宝手机版网页

2.航空航天工程

航空航天工程

它是各种工程学科和技术的产物,包括空气动力学,推进,材料科学,航空电子(涉及航空航天工程的电子方面),结构分析和设计,和制造。这一领域涉及飞机和航天器的设计和开发。它有两个主要和相互联系的分支-航空航天工程。它在军事、太空探索等领域有着广泛的应用。

3.汽车工程

汽车工程

该领域专注于所有类型的道路车辆的设计、动力学和开发。车辆改装也是这一广阔领域的一部分。首先使用Solidworks、CATIA和Ansys等各种工具对车辆进行设计,同时对车辆进行动力学分析,然后将车辆转移到生产工厂,以生产所需的车辆。它包括电子、安全元件、软件等机械以外的各个领域的研究。这是一个研究密集的领域,直接使用数学和物理。它由三个主要功能组成:生产、开发和制造。的汽车工程师协会(SAE)是此字段的完整源代码。

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4.海洋工程

海洋工程

你认识第一轮机员吗?是的,正是阿基米德,他在他的时代设计和开发了许多海洋工程系统。托马斯·纽科门,我们上面讨论过他发明了蒸汽动力机器从矿井中取水,他也是这一领域的典型代表。该领域涉及所有类型的海外船舶和船只的设计、动态发展、修理和维护。它还包括海洋学工程、海洋生物和物理方面的海洋工程以及海上风力发电场和石油平台的设计和结构分析。海军建筑师和轮机工程师协会(SNAME)是这一领域的完整来源。

5.机电一体化工程

机电一体化工程

首先,机电一体化工程是机械和电子两个领域的融合。随着时间的推移,这一领域的发展,定义被扩展到更多的技术领域,如机器人、电信、编码等。日本工程师森哲郎(Tetsuro Mori)在1969年创造了“机电一体化”这个词。工业机器人是这一领域的主要范例。

6.铁路工程

铁路工程

这一切都始于19世纪初铁路的出现th在工业革命时期,需要一批能够设计、开发和解决与铁路工程有关的一切问题的工程师。它包括轨道的设计、建造和维护,以安全有效地与轨道接触。

在机械工程领域学习和探索的不同领域

当在工业不同部门的工作方面,机械工程师具有广泛的感兴趣区域。它是最广泛使用的工程形式之一,从医疗到火箭。如果您在大学的最初日子,在选择任何明显需要巨大的研究工作的地区之前了解您的实力是非常重要的。

1.空气动力学和流体力学

空气动力学

这是气体如何与移动物体相互作用的研究。它主要关注阻力和升力的力量,主要由空气在固体上移动而导致。工程师将空气动力学原理应用于车辆设计或飞机设计期间的几件事等。它是流体动力学的子领域。

流体力学

它是连续介质力学的一个分支学科,是研究连续介质的物理,是研究流体力学(液体、气体)的一个分支,流体力学在受到外力时会变形。它可以细分为流体静力学和流体动力学。前者代表静止流体的研究,后者代表运动流体的研究。它基本上是一种数学方法,用于通过计算流体力学(CFD)等计算机的数值方法来解决。

它在航空航天、生物力学、计量、汽车等许多领域都有应用。188金宝手机版网页

2.燃烧、能源与环境

机械工程师广泛参与内燃机、燃气轮机、推进装置等的设计,这一领域是为那些想在燃烧领域工作以提高效率和减少污染的人而设计的。在许多大学里,研究人员正在研究液体燃料在飞机和汽车上的替代用途;超绝热燃烧;固体颗粒与水一起燃烧制氢等。

3.机械设计

这是一个想法进入现实的情况,从收集要求开始,然后创建一个概念的想法并在最后创建综合设计。它涉及设计各部件,组件,各种机械系统的产品。例如 - 轴的设计,齿轮,轴承和各种各样紧固件属于机械设计的范畴。在设计时,需要考虑各种参数,如重量、尺寸、可制造性、安全系数(FOS)、可靠性等,一般来说,机械设计的评估应明确和完整的说明-功能、规格和评估标准。有几种工具用于设计各种产品,如AutoCAD, SOLIDWORKS, CATIA, Inventor, Fusion 360等。

4.制造业

这是一个非常广泛的兴趣领域,因为经常发展和发展而不断变化。这些是用于将原材料转换为增值产品的步骤。制造第一步是产品设计(如上所述),并规范由市场准备就绪产品。机械工程师的主要活动是研究各种生产方法和技术。

有许多制造方法,如大规模制造,精益制造,快速制造,即时制造,敏捷制造,柔性制造等。

5.材料科学

这一领域有助于理解材料如何影响其结构,从而了解材料的特性和特性。在任何产品设计的背后都有一个完整的研究和分析所有使用的材料。材料通常是根据其在所提供的应用中的性能来选择的,有时也根据特定的产品要求进行定制。对加工-结构-属性关联的理解被称为物质范式。这被用于几个领域,例如纳米技术生物材料和冶金。

6.动态

它是处理力学研究的力学分工,以及它们对固体物体运动的影响。为了学习车辆性能和效率,需要了解车辆动态的基本概念。它涉及各种主题制动系统悬架、方向盘、轮胎和车轮、传动系统等188金宝搏网变速箱引擎和轴。

工业4.0及其影响

Industry_4.0.

工业4.0的特点是技术融合,模糊了物理、数字和生物领域之间的界限。我们正在进入一个高科技的世界,在这里机器不仅是智能的,而且是聪明的。工业4.0包括物联网、机器学习、人工智能、大数据、增材制造(AM)等技术,这对机械工程设计和生产产生了令人不安的冲击。它深刻地改变了我们的设计和制造方式,并使产品更加可靠的-à-vis产品制造和设计通过传统的方法。

随着工业4.0占领市场,工程师们将拥抱这些数字工具和技术。这将使他们能够通过数据驱动的智能高效地生产高端质量的产品,这些智能将迅速对消费者的需求做出反应,并将增加定制产品的需求,以匹配个人偏好,从而提高客户的忠诚度。像发动机、涡轮机、机车和许多医疗设备等机器也在变得具有分析能力和预测能力,从而能够智能地、自动地与我们相互沟通。这将有助于预测断裂,从而消除许多前所未有的错误和故障,最终提高生产率。

机械工作受到各种因素和周长的影响。据说,在未来的5年里,有一些不可避免的力量,如全球化、人口变化和工业4.0的采用,这将要求机械工程师升级他们的技能。

截至2022年,一个球园图,在汽车和机械领域,5%至10%的员工今天将有没有现存的工作。50%至55%的丰富劳动力将在乔布斯中替换技能集。此外,10%至15%对目前的工作面临威胁。

如今,数据存储和分析变得非常简单,这从根本上改变并创造了几乎每个行业的无数工作岗位:汽车分析工程师、研究分析师、质量分析师等。

但问题和最重要的问题仍然是

  • 我们的教育体系是否进化到足以应对这些技术变革和进步?
  • 我们的学生在这个快速变化的世界中是否具备足够的技能?

这些问题的答案将为机械工程的新时代奠定基础。

Pankaj Mishra

潘卡吉·米什拉(Pankaj Mishra)是一位充满激情的博客作者,职业是机械工程师。他于2015年获得机械工程学士学位。他喜欢分享他的知识和帮助别人。

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