机械工程及自动化

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机械工程及自动化(Mechanical engineering and automation )是以有关的自然科学和 技术科学 为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的 应用学科
中文名
机械工程及自动化
外文名
Mechanical engineering and automation
学科等级
一级学科
同类学科
机械设计制造及其自动化

发展历史

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石器时代人类制造和使用的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单工具是后来出现的机械的先驱。几千年前,人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨,用于 提水 的桔槔和 辘轳 ,装有轮子的车,航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力由人力发展到 畜力 、风力和水力。所用材料由天然的石、木、土、皮革等发展到 人造材料 。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶车,已是具有动力、传动和工作3个部分的完整机械 。 鼓风器 对人类 社会发展 起了重要作用。强大的鼓风器使 冶金 炉获得足够高的炉温,得从矿石中炼取金属。西周时期,中国就已有了冶铸用的鼓风器。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、法等国迅速发展,许多人致力于改进各产业所需要的工作机械和研制新的 动力机械 —— 蒸汽机 。18世纪后期,蒸汽机的应用从 采矿业 推广到纺织、面粉和冶金等行业。制作机械的主要材料逐渐从木材改为金属。机械 制造工业 开始形成,并逐渐成为重要产业。机械工程从 分散性 的、主要依赖 匠师 个人才智和手艺的技艺发展成为有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成18~19世纪的 工业革命 资本主义 机械大生产的主要 技术因素

动力机械

17世纪后期,随着机械的改进,煤和 金属矿石 需求量 的增加,只依靠人力和畜力已不能适应生产提高的要求,于是在18世纪初出现了T.纽科门的大气式蒸汽机,用以驱动矿井排水泵。1765年,J.瓦特发明了有分开 凝汽器 的蒸汽机,降低了燃料消耗率。1781年,瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机,扩大了蒸汽机的 应用范围 。蒸汽机的发明和发展,促进矿业和工业生产、铁路和搬运机械动力化,成为19世纪重要的 动力源 。但蒸汽机及其锅炉、凝汽器和 冷却水系统 等体积庞大、笨重,应用不便。19世纪末,电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初,电动机已在工业生产中取代了蒸汽机,成为驱动各种工作机械的基本动力。发电站初期应用蒸汽机为 原动机 ;20世纪初,出现了高效率、高转速、大功率的 汽轮机 ,也出现了适应各种 水力资源 的大、小功率的 水轮机 。19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进,成为轻而小、效率高、易于操纵并可随时启动的原动机。内燃机最初用于驱动没有电力供应的陆上工作机械,以后又用于汽车、移动机械(如拖拉机、挖掘机械等)和轮船,20世纪中期开始用于铁路 机车 。内燃机和以后发明的 燃气轮机 喷气发动机 ,还是飞机、 航天器 等成功发展的基础技术因素之一。

机械加工

工业革命以前,机械大都是由木工手工制成的木结构,金属(主要是钢和铁)仅用以制造仪器、钟表、锁、泵和木结构机械上的小型零件。 金属加工 主要靠机匠的精工细作以达到需要的精度。随着蒸汽机的广泛使用以及随之出现的矿山、冶金、轮船和机车等大型机械的发展,需要成形加工和 切削加工 金属零件 越来越多,所用 金属材料 由铜、铁发展到以钢为主。 机械加工 (包括铸造、 锻压 、焊接、热处理等技术及其设备以及切削加工技术和机床、刀具、量具等)迅速发展,从而保证了发展生产所需要的各种机械装备供应。同时,随着 生产批量 的增大和精密加工技术的发展,也促进了大量 生产方法 (零件 互换性 生产、专业分工和协作、流水加工线和流水 装配线 等)的形成。

机械工程

18世纪以前,机械匠师全凭个人经验、直觉和手艺进行机械制作,与科学几乎无关。直到18~19世纪才逐渐形成围绕机械工程的基础理论。动力机械最先与科学相结合,如蒸汽机的发明人T.萨弗里和瓦特应用 物理学家 D.帕潘和J.布莱克的理论,物理学家S.卡诺、W.J.M.兰金和开尔文在蒸汽机实践的基础上建立起一门新的学科——热力学等。19世纪初,研究机械中机构结构和运动等的机构学第一次列为高等工程学院(巴黎的工艺学院)的课程。从19世纪后半期起已开始设计计算考虑材料的疲劳。随后断裂力学、实验应力分析、 有限元法 数理统计 、电子 计算机 等相继被用在设计计算中。

服务领域

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机械工程的服务领域很广,凡使用机械、工具,以至能源和材料生产的部门,无不需要机械工程的服务。现代机械工程有5大服务领域 :①研制和提供 能量转换 机械,包括将热能、 化学能 原子能 、电能、流体 压力能 和天然 机械能 转换为适合于应用的机械能的各种动力机械,以及将机械能转换为所需要的其他能量的能量变换机械。②研制和提供用以生产各种产品的机械,包括农、林、牧、渔业机械和 矿山机械 以及各种 重工业 机械和 轻工业 机械等。③研制和提供从事各种服务的机械,如 物料搬运机械 交通运输 机械,医疗机械,办公机械,通风、采暖和 空调设备 以及除尘、净化、消声等环境保护设备等。④研制和提供家庭和个人生活用的机械,如洗衣机、电冰箱、钟表、照相机、运动器械和娱乐器械等。⑤研制和提供各种机械武器。

学科内容

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机械工程的学科内容,按 工作性质 可分为以下方面:
①建立和发展可实际和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 、燃烧学、 传热学 热力学 、摩擦学、 机构学 机械原理 机械零件 金属工艺学 和非金属工艺学等。
②研究、设计和发展新机械产品,改进现有机械产品和生产新一代机械产品,以适应当前和未来的需要。
③机械产品的生产,如 生产设施 的规划和实现、 生产计划 的制订和 生产调度 、编制和贯彻 制造工艺 、设计和制造 工艺装备 、确定 劳动定额 和材料定额以及加工、装配、包装和检验等。
④机械制造企业的经营和管理,如确定 生产方式 产品销售 以及生产运行管理等。
⑤机械产品的应用,如选择、订购、验收、安装、调整、操作、维修和改造各产业所使用的机械产品和成套 机械设备
⑥研究机械产品在制造和使用过程中所产生的环境污染和 自然资源 过度耗费问题及处理措施。

专业名称

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目标要求

业务培养目标:本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力,能在 工业生产 第一线从事 机械制造 领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级 工程技术人才
业务培养要求:本 专业学生 主要学习机械设计与制造的基础理论,学习微电子技术、 计算机技术 信息处理技术 的基本知识,受到现代机械工程师的基本训练,具有进行机械 产品设计 、制造及设备控制、生产 组织管理 基本能力

应具能力

毕业生应获得以下几方面的知识和能力:
1. 具有较扎实的 自然科学基础 、较好的人文、艺术和 社会科学 基础及正确运用本国语言、文字的 表达能力
2.较系统地掌握本专业领域宽广的 技术理论 基础知识,主要包括力学、 机械学 、电工与电子技术、 机械工程材料 、机械设计工程学、机械制造基础、自动化基础、 市场经济 及企业管理等基础知识;
3.具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、 文献检索 基本工艺 操作等 基本技能
4.具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识,了解其科学前沿及 发展趋势
5.具有初步的 科学研究 、科技开发及 组织管理能力
6.具有较强的 自学能力 和创新意识。
主干课程:
主干学科 :力学、机械工程。
主要课程: 工程力学 、机械设计基础、电工与电子技术、微型 计算机原理 及应用、 机械工程材料 、制造技术基础。
主要实践性 教学环节 :包括军训, 金工 、电工、电子实习, 认识实习 生产实习 ,社会实践, 课程设计 ,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。
相近专业 :材料成型及控制工程 工业设计 过程装备与控制工程 车辆工程 机械工程及自动化 机械电子工程 汽车服务工程 机械类 车辆保险与理赔专业 武器系统与工程 特种机械设备与工程
所以,我们的 职业目标 可以从大学一年级开始确定!在校期间还可以通过尝试各种兼职,在学校阶段就发现自己的 职业兴趣 职业能力 。提前进行职业准备,将有助于减少我们在社会上为选择职业付出的成本,增加我们找到合适工作的可能性。

职业准备

一是获取从事该项职业的知识和技能。这种获取主要通过 学校教育 和自学来实现。我们选择 高等教育 就是为将来的就业做准备,在大学学习期间就要充分利用时间,获取我们将来从事这项职业的资本。有专业才会有高度,任何时候,把一个专业做精了,都是可以获得 竞争优势 的。如果是选择去外资单位,或者以外商为主要客户的单位就业,还需要及早培养 语言能力 。有些 应届毕业生 常常在进行专业测试时暴露出他们在校园中虚度时光的事实。
二是培养获取这种职业的意识以及这种 职业要求 综合能力 。在大学我们就要关注有关这种职业的信息,了解相关行业的最新发展动态,根据变化及时调整自己的就业计划。最后1~2个学期可以选择自己中意的单位去实习,获得实际的操作知识。很多石油院校的大学生毕业时对中国有几大石油公司、世界排名前十名的石油公司是哪些都不清楚,就业时很难去主动应聘理想的单位。

本科学习

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大学计算机基础;大学英语1; 高等数学 工程制图 AutoCAD 辅助设计;
线性代数与 空间解析几何 大学物理 (A)1;大学物理实验(A)大学英语2;高等数学(Ⅱ)2; 机械制图 2;
计算机程序设计 ;中国近现代史纲要;艺术导论;大学化学(工科); 工业系统 测量(工程训练1); 机械工程概论 (II); 金工实习 理论力学 材料力学 ;工程力学; 机械原理 。电工电子技术1;电工电子技术实验1; 概率论与数理统计 ;工程材料基础;材料加工及成型; 机械设计基础 (I);
毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论2;热工基础;电工电子技术2;
电工电子技术实验2;工业系统驱动与控制(工程训练2);机械工程实验(Ⅰ);机械精度设计;机械设计基础课程设计;流体力学基础; 马克思主义基本原理 ;机械设计基础(II);机械设计软件应用;微型计算机原理与接口技术;
现代企业管理 ;测控技术;机械工程实验(II);机械 控制工程 理论基础;精密加工技术; 流体传动 与控制;生产实习;
装备与制造技术基础; 数控技术 ;机械工程计算方法;材料成形技术基础;现代加工;
机械制造过程与工艺学;快速成形制造;伺服控制; 先进制造技术 ;现代模具制造技术;质量管理与认证;
毕业设计(论文)。

主干课程

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主干学科:力学、机械工程
主要课程:工程力学、机械设计基础、 工程热力学 现代控制理论 、材料加工工艺与设备、测试技术、计算机系列课程、 经营与管理 、电工与电子技术基础理论课程。
主要实践性教学环节:包括军训、金工、电工、电子实习、认识实习、生产实习、社会实践、课程设计、毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。
修业年限 :四年
授予学位:工学学士

学科分支

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机械按功能可分为动力机械、粉碎机械、交通运输机械和 物料搬运机械 等;按服务的产业可分为农业机械、 化工机械 、矿山机械和 纺织机械 等;按工作原理可分为热力机械、透平机械、 仿生机械 流体机械 等。相同的工作原理,相同的功能或服务于同一产业的机械有相同的问题和特点,因此机械工程就有几种不同的分支 学科体系 。另外,全部机械在研究、开发、设计、制造、运用过程中,要经过若干工作性质不同的阶段,依此,机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统,如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。这些分支学科系统互相交叉、互相重叠,使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如按功能分的动力机械,与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽 动力装置 核动力装置 ,内燃机、燃气轮机,以及按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、 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,也是热力机械、流体机械和透平机械,属于船舶动力装置、蒸汽动力装置,也可能属于核动力装置。而驱动时钟用的发条和重锤装置也是动力机械,但不是热力机械、流体机械、透平机械或往复机械。其他分支之间也有类似的重叠、 交叉关系 。分析这种复杂关系,研究机械工程最合理的分支系统,有一定的知识意义,但实用价值不大。

机电一体

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机电一体化技术 机电一体化 产品的统称,是在机电产品中引入微电子元器件和技术之后形成的。机电一体化技术又称机械微电子技术,是机械工程、微电子技术、信息处理技术等多种 技术融合 成的一种 系统技术 。机电一体化产品是运用机电一体化 技术设计 、生产的一种带有软、 硬件系统 的多功能的单机或成套装置,通常由机械本体、 微电子 装置、传感器和执行机构等组成。机电一体化技术涉及的学科有机械工程(如机构学、机械加工和精密技术等)、电工与电子技术(如 电磁学 、计算机技术和 电子电路 等)、 共性技术 (如系统技术、 控制技术 传感器技术 等)。机电一体化产品主要有 商品生产 用(如机器人、 自动生产线 和工厂等)、 商品流通 用(如数控 包装机械 及系统、微机控制交通运输机具和数控工程机械设备等)、商品贮存销售用(如自动仓库、自动称量和销售及现金处理系统等)、社会服务性(如自动化办公机械和医疗及环保等自动化设施等)和家庭、科研、 农林牧渔 航空航天 及国防等用的机电一体化产品。机电一体化使机械工业的 技术结构 产品结构 、功能和构成、生产方式和 管理体系 等发生巨大变化。

人机共存

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工程技术的发展在提高人类 物质文明 生活水平 的同时,也对 自然环境 起破坏作用。20世纪中期以来,最突出的问题是资源,尤其是能源的大量消耗和对环境的污染。未来,机械新产品的研制将以降低资源耗费,发展纯净的 再生能源 ,治理、减轻以至消除环境污染作为重要任务。

综合化

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19世纪下半叶,机械工程成为一门独立学科。进入20世纪,随着机械 工程技术 的发展和知识总量的增长,机械工程开始分解,陆续出现了专业化的分支学科。分解趋势在20世纪中期( 第二次世界大战 结束前后)达到最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非一个人所能全部掌握,一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割,视野狭窄,不能统观和统筹稍大规模工程的全貌和全局,并且缩小技术交流的范围,阻碍新技术的出现和技术整体的进步,对外界条件变化(如新技术、新材料和新产品的出现、材料与半成品的供应及价格变化等)的 适应能力 很差。 封闭性 专业的专家们掌握的知识过狭,考虑问题过专,在 协同工作 时配合协调困难,也不利于继续自学提高。因此,从20世纪中、后期开始,机械工程又出现了综合的趋势。人们更多地关注 基础理论 ,拓宽专业领域,合并分化过细的专业。

展望

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机械工业 是为 国民经济 提供装备的 基础工业 ,将随着科学技术的发展而产生变化。

成考专业

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机械工程及自动化是以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。

培养目标

机械工程及自动化专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。

主要课程

工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、机械工程材料、制造技术基础。

实践性教学

军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。