2020年北京交通大学机械与电子控制工程学院硕士研究生内燃机学

<h2 class="headline-1"><span class="headline-content">机械工程的发展历程</span></h2>　　人类成为“现代人”的标志就是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。 　　几千年前，人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用来提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航 行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜力、水力和风力。所用材料从天然的石、木、土、皮革，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、传动和工作三个部分的完整机械。 　　人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有 足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前1000～前900年就已有了冶铸用的鼓风器，并逐渐从人力鼓风 发展到畜力和水力鼓风。 　　15～16世纪以前，机械工程发展缓慢。但在以千年计的实践中，在机械发展方面还是积累了相当多的经验和技术知识，成为后来机械工程发展的重要潜力。17世纪以后，资本主义在英、法和西欧诸国出现，商品生产开始成为社会的中心问题。 　　18世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉、冶金等行业。制作机械的主要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。机械制造工业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。 　　机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、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，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。 　　动力是发展生产的重要因素。17世纪后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。 　　在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工作机械。但当时的煤矿、 锡矿、铜矿等矿井中的地下水，仍只能用大量畜力来提升和排除。在这样的生产需要下，18世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。但是这种 蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。 　　1765年，瓦特发明了有分开的冷凝器的蒸汽机，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，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力源， 但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用很不方便。 　　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。生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。 　　发电站初期应用蒸汽机为原动力。20世纪初期，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利资源的水轮机，促进了电力供应系统的蓬勃发展。 　　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。它先被用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械和轮船，到20世纪中期开始用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已 不再是重要的动力机械。内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气发动机的发展，是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。 　　工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工用手工制成。金属(主要是铜、铁)仅用以制造仪器、 锁、钟表、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。蒸汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿山、冶金、轮船、机车 等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，越来越大，要求的精度也越来越高。应用的金属材料从铜、铁发展到以钢为主。 　　机械加工包括锻造、锻压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备，以及切削加工技术和机床、刀具、量具等，得到迅速发展，保证了各产业发展生产所需的机械装备的供应。 　　社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。生产批量的增大和精密加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等。 　　简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。在机械工程中，互换性最早体现在莫茨利 于1797年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。同时期，美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性和优越性。这种生产方法 在美国逐渐推广，形成了所谓“美国生产方法”。 　　20世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。大量生产技术加上泰勒在19世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率很快达到了过去无法想象的高度。 　　20世纪中、后期，机械加工的主要特点是：不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依 赖；提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度；利用数控机床、加工中心、成组技术等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品种生产的生产效率提高 到近于大量生产的水平；研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。 　　18世纪以前，机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制作，与科学几乎不发生联系。到 18～19世纪，在新兴的资本主义经济的促进下，掌握科学知识的人士开始注意生产，而直接进行生产的匠师则开始学习科学文化知识，他们之间的交流和互相启 发取得很大的成果。在这个过程中，逐渐形成一整套围绕机械工程的基础理论。 　　动力机械最先与当时的先进科学相结合。蒸汽机的发明人萨弗里、瓦特，应用了物理学家帕潘和布莱 克的理论；在蒸汽机实践的基础上，物理学家卡诺、兰金和开尔文建立起一门新的科学――热力学。内燃机的理论基础是法国的罗沙在1862年创立的；1876 年奥托应用罗沙的理论，彻底改进了他原来创造的粗陋笨重、噪声大、热效率低的内燃机而奠定了内燃机的地位。其他如汽轮机、燃气轮机、水轮机等都在理论指导 下得到发展，而理论也在实践中得到改进和提高。 　　早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统，在被中香炉中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到17世纪之后方有理论阐述。 　　手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、 运动和动力的确切分析和综合，则是近代机构学的成就。机构学作为一个专门学科，迟至19世纪初才首次列入高等工程学院(巴黎的工艺学院)的课程。通过理论 研究，人们方能精确地分析各种机构，包括复杂的空间连杆机构的运动，并进而能按需要综合出新的机构。 　　机械工程的工作对象是动态的机械，它的工作情况会发生很大的变化。这种变化有时是随机而不可预见；实际应用的材料也不完全均匀，可能存有各种缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。 　　与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论精确解决。因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。设计计算多依靠经验公式；为保证安全，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大，成本高，生产率低，能量消耗很大。 　　从18世纪起，新理论的不断诞生，以及数学方法的发展，使设计计算的精确度不断的提高。进入20世纪，出现各种实验应力分析方法，人们已能用实验方法测出模型和实物上各部位的应力。 　　20世纪后半叶，有限元法和电子计算机的广泛应用，使得对复杂的机械及其零件、构件进行力、力矩、应力等的分析和计算成为可能。对于掌握有充分的实践或实验资料的机械或其元件，已经可以运用统计技术，按照要求的可靠度，科学地进行机械设计。<span style="font-weight: bold;"></span><b></b>... ...

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　电子商务源于英文ELECTRONIC COMMERCE，简写为EC。顾名思义，其内容包含两个方面，一是电子方式，二是商贸活动。 <br>　　电 子商务指的是利用简单、快捷、低成本的电子通讯方式，买卖双方不谋面地进行各种商贸活动。 电子商务可以通过多种电子通讯方式来完成。简单的，比如你通过打电话或发传真的方式来与客户进行商贸活动，似乎也可以称作为电子商务；但是，现在人们所探 讨的电子商务主要是以EDI（电子数据交换）和INTERNET来完成的。尤其是随着INTERNET技术的日益成熟，电子商务真正的发展将是建立在 INTERNET技术上的。所以也有人把电子商务简称为IC（INTERNET COMMERCE）。 <br>　　从贸易活动的角度分析，电子商务可以 在多个环节实现，由此也可以将电子商务分为两个层次，较低层次的电子商务如电子商情、电子贸易、电子合同等；最完整的也是最高级的电子商务应该是利用 INTENET网络能够进行全部的贸易活动，即在网上将信息流、商流、资金流和部分的物流完整地实现，也就是说，你可以从寻找客户开始，一直到洽谈、订 货、在线付（收）款、开据电子发票以至到电子报关、电子纳税等通过INTERNET一气呵成。 <br>　　 要实现完整的电子商务还会涉及到很多方面，除了买家、卖家外，还要有银行或金融机构、政府机构、认证机构、配送中心等机构的加入才行。由于参与电子商务中 的各方在物理上是互不谋面的，因此整个电子商务过程并不是物理世界商务活动的翻版，网上银行、在线电子支付等条件和数据加密、电子签名等技术在电子商务中 发挥着重要的不可或缺的作用。 ... ...

（1）金工实习 　　学习钳工的基本操作，了解金工基础知识；通过制作小工件，学会使用钳工常用工具和量具，并使学生了解机械加工的方法和过程。 　　（2）内外线电工实习 　　学习常用灯具的选择、照明线路的安装与维修、电工仪器、仪表的正确使用。并进行万用表的设计、安装及调试。使学生掌握电工安全技术，触电急救知识，掌握常用电工工具、电工测试仪器仪表的使用方法。 　　学习内外线工程的安装、维修和电气设备的接线、调试等项工艺。使学生掌握基本操作技能。学习灯具的安装，单相电度表和三相电度表的安装与接线。 　　（3）电子实习 　　学习电子元器件的测试与选择，进行（锡）焊接技术的训练。进行小型电子设备的电子电路设计制 作。要求绘制电路原理图、施工图，编制元件和材料表，编写设计说明书，使学生初步掌握设计的步骤和方法。同时让学生将自己设计的电子线路进行组装、调试， 使学生熟悉常用电子仪器设备的使用方法和维修常识。 　　（4）电机维修实习 　　使学生熟悉电机修理的常用工具、材料，并能对其进行正确的使用和选择；初步掌握小型鼠笼式异步电动机和小型变压器的拆装、重绕工艺及修复后的质量检验。 　　（5）电子自动化设计实习 　　使学生熟悉掌握计算机辅助电路设计软件PROTELD的命令、工具的使用。能使用计算机绘制电路图和设计相应的印刷电路板。 　　（6）认识实习 　　通过本次实习，应使学生了解化工产品的生产过程和化工生产的特点，并初步获得化工厂变配电系统及电力拖动方面的感性认识。 　　（7）单片机实习 　　通过实践，使学生自己动手设计一个小型单片机系统。以达到了解单片机技术在电子设备中的应用方法。 　　（8）PLC实习 　　学习PLC及编程器的使用方法，根据工艺要求，绘制梯形图，编写出完整的程序并进行程序的调试。 　　（9）电工技能强化训练及考证 　　进行中级电工所需的技术操作技能训练，使学生全面掌握维修电工中等技术等级的技能、技巧和应知应会。具有安全用电并掌握触电急救方法。通过专业部门认可的上岗操作考核并颁发电工上岗操作证。 　　（10）毕业环节 　　毕业环节的目的是使学生通过全面运用所学的基本理论和专业知识，分析、解决工程实际问题，提高学生的独立工作能力。在保证数学要求的前提下，应尽可能结合生产实际选题，要求学生独立完成设计任务。 　　毕业实习使学生了解工厂供配电、生产组织和管理、电气控制设备的安装、调试、维修等工作的过 程。也可使学生直接参与无线电厂、研究所等企业的生产、科研实践活动，使学生了解电子装置设备的安装、调试及开发、研制过程。在实习中注意运用所学知识观 察、分析有关的工程实际问题。 　　毕业设计内容可以选择车间或小型工厂变配电所的电气系统设计，或中等复杂程度晶闸管直流调速系 统设计，或生产机械电力装备的控制电路设计。要求绘制原理图（系统图）、布置图，编制设计材料表、编写设计说明书。也可通过一个综合性的电子装置的设计过 程，锻炼学生电子技术的应用能力。... ...

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网络工程是指按计划进行的网络综合性工作。本专业培养掌握网络工程的基本理论与方法以及计算机技术和网络技术等方面的知识，能运用所学知识与技能去分析和 解决相关的实际问题，可在信息产业以及其他国民经济部门从事各类网络系统和计算机通信系统研究、教学、设计、开发等工作的高级科技人才。计算机网与通信网 （包括有线、无线网络）的结合是本专业区别于其他高校网络工程专业的显著特色。<br>网络工程专业培养具有良好的科学素养，扎实的基础理论，掌握计算机科学与技术、网络工程、信息学的基本理论和基本知识，具有一定的创新能力的高级专门网络 人才。培养过程中注重依托电力行业，使学生在掌握计算机科学与技术学科的基本知识的基础上，侧重网络工程技术，加强网络知识和实验技能，获得网络工程师的 专门训练和发展素养。<br><br>网络工程专业的主要课程有：离散数学、数据结构、数字逻辑与数字系统设计、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、计 算机组成原理、接口与通信技术、操作系统原理、编译原理、算法设计与分析、人工智能原理及应用、数据库原理、计算机系统结构、面向对象技术、信息系统分析 与设计、无线网络与移动计算、计算机网络体系结构、通信概论、网络信息安全、网络系统集成技术、网络管理、TCP/IP协议原理、网络软件程序设计、 Web程序设计等。<br>学生毕业后能够在政府机构、企事业单位、计算机网络公司、电力系统信息中心等单位从事计算机网络科研、生产、开发和系统管理与维护等工作，并可报考计算机科学与技术及相关学科专业的研究生。<br>网络与信息安全实验室，具有很好的实验研究条件，在国内高校中属领先水平。可提供虚拟局域网划分、综合布线基础实验、网络集成实验、路由器交换机配置、路由协议配置、拨号网络配置、网络管理等实验。... ...

工程造价（Project Cost）两种含义。第一种含义：工程造价是指建设一项工程预期开支或实际开支的全部固定资产投资费用。也就是一项工程通过建设形成相应的固定资产、无形 资产所需用一次性费用的总和。这一含义是从投资者—业主的角度来定义的。从这个意义上说，工程造价就是指工程价格。即为建成一项工程，预计或实际在土地市 场、设备市场、技术劳务市场，以及承包市场等交易活动中所形成的建筑安装工程的价格和建设工程总价格。通常是把工程造价的第二种含义只认定为工程承发包价 格。它是在建筑市场通过招投标，由需求主体投资者和供给主体建筑商共同认可的价格 ... ...

其所谓的土木。是指一切和水、土、文化有关的基础建设的计划、建造和维修。现时一般的土木工作项目包括：道路、水务、渠务、防洪工程及交通等。过去曾经将 一切非军事用途的民用工程项目，归类入本类，但随着工程科学日益广阔，不少原来属于土木工程范围的内容都已经独立成科。 目前，从狭义定义上来说，土木工程就等于civil engineering，即建筑工程（或称结构工程）这个小范围。... ...

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