2019年西安交通大学机械学院博士研究生招生申请考核西安交通大学机械工程学院

<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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交通工程专业是研究道路以及与之相连接的土地规划、几何设计及交通运营，以便使人和物的移动达到安全、便利、有效及经济的目的。它把道路工程中的静态结构 物（道路）、汽车工程和运输工程中的动态物体（车辆）、人体工程中的人（行人、驾驶人员）以及这三个方面相互有关的内容，综合在统一的交通环境中一起进行 研究，所处理的总是不仅与物质因素有关，而且还常常与驾驶人员和行人的心理因素以及环境因素有关。<br>现代交通工程专业在我国的发展是在70年代后期，当时美、日、英、德、加拿大等国的专家先后在我国讲学，介绍了国外交通规划、交通管理、交通控制与交通安全以及国外交通工程的发展方向和管理经验，推动了交通工程专业在我国的发展。<br>一、设立交通工程专业的必要性<br>道 路交通问题是本世纪以来，工业发达国家一直为之困扰的问题，我国城市的经济贸易和社会活动日益繁忙，城市交通发生了前所未有的迅速增长，传统的道路交通设 施已经不能适应现代社会的需要。这些燃眉问题如果不能有效得到解决和根治，必将对我国经济的持续、快速、健康发展构成严重威胁。<br>然而由于历史和认 识方面的原因，我国大城市中交通控制管理和交通安全管理的现代化设施较少。所以加快城市交通建设势在必行，而城市交通建设是一项决策性很强的工作，如果缺 乏科学的整体交通战略和规划，治理工作往往顾此失彼，前后失调，投入不小，而收益不大。目前，我国的交通工程建设是跟公路建设相比是相对滞后的，而要改变 这种状况，建立完整而协调的现代化交通工程体系，首先必须做的就是培养出该方面的专业技术人才。<br>利用交通工程专业中的交通规划、交通工程建设和管 理、交通管理、交通工程设计等知识可有效地疏解交通困扰的问题，为城市建设、交通运输、环境保护以及土地资源管理提供重要的帮助，为政府宏观调控提供现代 化工具，在未来的许多年内，交通工程专业的发展必将在国民经济中起到越来越大的作用。从事该领域的专业技术人员需求的数量必然将是剧增的，而新观念，新知 识、新技术的更新也更加不能忽视，这对我们的专业教育提供了机遇和空间，也发出了挑战。目前在我国，开设交通工程专业的高校并不多，全国只有63家，而在 我省也只是在近几年才有4所高校开设了这一专业，而且侧重点也各有不同，我院作为山东省办学时间最长的建筑类院校，始终以立足于山东服务于社会为己任，应 抓住国家大好形势下的市场为新的契机，为城市建设和交通工程建设培养出面向二十一世纪、面向现代化的交通工程专业人才。<br>二、 设立交通工程专业的可行性<br>交 通工程专业作为新兴的专业，主要涉及交通规划、交通控制与管理理论和基本知识、交通设施建设以及环境保护等方面的问题，与我院土木工程专业道路与桥梁方向 （原交通土建专业）、工程管理专业、城市规划专业及计算机科学与技术专业等有着密切的联系。我院作为省内资格最老的建筑院校，师资力量雄厚、教学设施齐 全，在历史的长河中已经为国家培养了大批优秀的人才。土木工程学院作为作为建工学院最大的院系，不仅有一批教授、博士、硕士等精干的队伍，而且学院所具有 的系属机房、实验室等教学资源丰富，更重要的是拥有一批毕业于不同院校、专业，具有丰富教学经验，从事于交通工程专业的教师人员，专业结构合理，而且与山 东省交通科学研究所合作开展了交通工程方面的研究、应用等工作。由于交通工程专业与我院诸多学科的基础课、专业课是相辅相成的，土木工程学院将在现有的人 才资源、实验设备资源的基础上，进一步完善资源和设备，合理利用城市规划、工程管理、计算机科学与技术和地理信息系统等相关专业的辅佐，应该说开设交通工 程专业的条件已经具备，时机也已经成熟。<br>三、 设立交通工程专业的紧迫性<br>目前，交通工程专业知识已广泛应用于道路交通规划、城市建 设、工程项目管理、交通通讯与控制、交通安全与处理等几乎涉及整个道路交通领域，并且延伸到了其它领域中的方方面面，成为社会可持续发展的有效辅佐和决策 支持的工具。随着我国改革开放的不断深入，道路建设规模的加大，急需一批具有扎实基本功的交通工程高级专业技术人才。在经济高速发达，交通负担却很沉重的 城市里，如何正确进行交通预测和规划、搞好交通管理和控制、建立科学、合理、完善的与国际接轨的交通工程技术标准体系，最终实现城市交通现代化，是一个值 得全社会关注急待解决的迫切问题。我校以建筑办学特色，多年来培养了一批又一批服务于我国城市建设行业的骨干和生力军，而今，在我国大力发展道路工程建设 的大形势下，为国家和社会输送交通工程专业人才的良好契机已然来临，我校将以土木工程专业道路与桥梁方向、城市规划、管理工程及计算机科学与技术为依托， 在其它专业的支持下，拓宽教学领域、筹建交通工程专业教学体系，突出建筑类院校的办学优势和特色，更好地服务于山东省经济建设、城市建设，为我省现代化建 设输送该领域的专业人才。... ...