第1章 绪论 1
1.1 机械发展的历史分期 2
1.1.1 古代（公元前5000年左右至欧洲文艺复兴） 2
1.1.2 近代（文艺复兴至第二次工业革命结束） 3
1.1.3 当代（19世纪末的新物理学革命以来） 4
1.2 自然、社会、科学和技术间的几个重要关系 4
1.2.1 第一个重要关系：社会、科技和自然 5
1.2.2 第二个重要关系：科技发展背后的推动力 5
1.2.3 第三个重要关系：经济、科技的发展和整个社会的发展、变革密不可分 6
1.2.4 第四个重要关系：自然科学基础与相关科技领域的作用 7
1.3 关于技术革命和工业革命 7
1.3.1 几种革命的概念与关系 8
1.3.2 关于第三次工业革命的提法 9
1.4 为什么要学习一些科技发展史？ 10
1.4.1 扩大知识面要从横向和纵向两个方向进行 10
1.4.2 回溯历史，了解自然、社会和科技之间的关系 11
1.4.3 回溯历史，激发创新精神 12
1.5 关于机械工程学科 12
参考文献 15
第2章 古代机械的发展 17
2.1 概述 18
2.1.1 古代人类使用工具的三个时代 18
2.1.2 古代机械发展的三个主要区域 18
2.1.3 中国的辉煌与落伍 19
2.1.4 欧洲发展中的曲折 21
2.2 各种古代机械发展简介 21
2.2.1 简单机械 22
2.2.2 冶炼设备 23
2.2.3 舟与车 24
2.2.4 农业机械 25
2.2.5 纺织机械 25
2.2.6 计时器与天文仪器 26
2.2.7 起重运输机械 29
2.2.8 兵器 29
2.2.9 礼仪与娱乐性机械 30
2.2.10 各种机构与传动 31
2.3 古代的机械制造技术 31
2.3.1 铸造技术 31
2.3.2 锻造和其他压力加工技术 32
2.3.3 焊接技术 33
2.3.4 切削加工技术 34
2.3.5 热处理技术 34
2.4 关于古代机械的几个问题 35
2.4.1 古代机械的动力 35
2.4.2 依靠直觉和灵感的巧妙创造 35
2.4.3 古代与现代相通 36
2.4.4 关于中国古代科技的两个深层次问题 36
参考文献 37
第3章 工业革命前欧洲社会和科技的进步 39
3.1 文艺复兴至工业革命期间的社会发展 40
3.1.1 资本主义生产方式的出现 40
3.1.2 地理大发现 40
3.1.3 文艺复兴运动 41
3.1.4 宗教改革运动 42
3.1.5 启蒙运动 42
3.1.6 资产阶级革命 43
3.2 文艺复兴至工业革命前欧洲的机械科学技术 43
3.2.1 列奥纳多·达·芬奇 44
3.2.2 工业革命前力学、机械理论的若干进展 45
3.2.3 工业革命前的机械技术 45
3.3 经典力学的创立和发展 50
3.3.1 天文学的突破和科学精神的解放 50
3.3.2 经典力学创立之前的理论准备 51
3.3.3 经典力学的创立 52
3.3.4 经典力学的局限性 53
3.4 微积分理论与微分方程理论的建立 54
3.4.1 微积分理论的建立 55
3.4.2 微分方程理论的建立和发展 55
参考文献 57
第4章 第一次工业革命 59
4.1 第一次工业革命发展概况 60
4.1.1 英国发生工业革命的背景 60
4.1.2 第一次工业革命概述 61
4.2 蒸汽机的发明和交通运输革命 62
4.2.1 蒸汽机发明的漫长过程 62
4.2.2 瓦特的贡献 63
4.2.3 瓦特——优秀的创新型人才 64
4.2.4 蒸汽机发明的划时代意义 65
4.2.5 铁路时代 65
4.2.6 蒸汽远洋轮船 66
4.2.7 交通运输革命的重要意义 66
4.3 第一次工业革命中的机械发明 67
4.3.1 蒸汽动力的广泛应用 68
4.3.2 纺织和缝纫机械 69
4.3.3 工程机械与矿山机械 71
4.3.4 农业机械 72
4.3.5 制冷机械 73
4.3.6 流体机械 74
4.3.7 武器 75
4.3.8 信息机械 76
4.4 近代机械制造业的诞生和早期发展 78
4.4.1 瓦特时代机械加工的状况 78
4.4.2 机床的改进和发明 79
4.4.3 互换性生产的出现 82
4.4.4 标准化的开端 83
4.5 永动机问题的理论解决 83
参考文献 84
第5章 第二次工业革命 87
5.1 第二次工业革命发展概况 88
5.1.1 第二次工业革命的历史背景 88
5.1.2 电气时代 89
5.1.3 钢铁时代 91
5.1.4 第二次工业革命期间机械发展概况 92
5.1.5 第二次工业革命的特点 92
5.2 内燃机的发明和新的交通运输革命 94
5.2.1 内燃机的发明和进步 94
5.2.2 汽车的发明和早期发展 96
5.2.3 飞机的发明和早期发展 98
5.2.4 交通工具方面的其他变革 101
5.3 第二次工业革命期间的机械发明 103
5.3.1 动力机械 103
5.3.2 矿山机械 106
5.3.3 工程机械 110
5.3.4 泵和压缩机 111
5.3.5 信息机械 111
5.3.6 武器 113
5.3.7 其他机械 114
5.4 第二次工业革命期间的机械制造业 115
5.4.1 机床的发展 116
5.4.2 刀具材料的进步和切削速度的提高 120
5.4.3 测量水平的提高 122
5.4.4 泰勒的科学管理制度 123
5.4.5 福特首创的大批量生产模式 123
5.4.6 标准化、系列化的发展 124
5.5 机械发展的若干趋势 125
5.5.1 机械和运载工具的高速化和大功率化 125
5.5.2 机械的精密化 127
5.5.3 机械的轻量化 128
5.5.4 机械的半自动化 128
参考文献 130
第6章 工业革命期间数学和力学的进一步发展 133
6.1 与机械工程密切相关的数学领域的进展 134
6.1.1 变分法 134
6.1.2 微分几何 135
6.1.3 线性代数 135
6.1.4 概率论 136
6.1.5 图论 137
6.2 力学学科的进一步发展 138
6.2.1 分析力学 138
6.2.2 弹性力学 140
6.2.3 塑性力学 141
6.2.4 材料力学 142
6.2.5 振动理论 143
6.2.6 流体力学 147
6.2.7 小结：力学与数学的关系 147
参考文献 148
第7章 近代机械工程学科的诞生和发展 151
7.1 机械工程学科的诞生 152
7.1.1 机构学的诞生 152
7.1.2 法国的理论运动学研究 154
7.1.3 机械工程师学会的成立 155
7.2 近代机构学学科的发展 155
7.2.1 机构学的德国学派和俄苏学派 156
7.2.2 连杆机构的应用和理论 158
7.2.3 凸轮机构的演进、分析与设计 160
7.3 机械振动理论与应用的发展 163
7.4 近代的机械动力学 165
7.4.1 机械动力学分析方法的形成 165
7.4.2 转子动力学研究的起步 168
7.4.3 关于机构动力平衡的研究 170
7.5 机械传动与液压传动的演进 172
7.5.1 机械传动的演进 172
7.5.2 流体传动的出现和发展 175
7.6 近代的机械设计学科 177
7.6.1 古代和近代机械设计发展的几个阶段 177
7.6.2 图纸设计法出现 178
7.6.3 机械设计从应用力学中独立出来 179
7.6.4 近代的机械结构强度学 180
7.6.5 主要机械零件设计方法的形成 181
7.7 近代的机械制造学科 184
7.7.1 概述 184
7.7.2 关于金属切削理论的研究 186
7.7.3 机械加工精度理论 187
参考文献 190
第8章 第三次技术革命概貌 195
8.1 第三次技术革命的科学基础 196
8.1.1 新的物理学革命 196
8.1.2 信息论、控制论和系统论的诞生 198
8.1.3 非线性科学的诞生和发展 202
8.2 第三次技术革命的背景和概貌 204
8.2.1 第二次世界大战对新技术革命的催生作用 204
8.2.2 战后世界形成了有利于经济和科技发展的环境 206
8.2.3 第三次技术革命的概貌 207
8.2.4 第三次技术革命的特点 208
8.2.5 第三次技术革命的影响 210
8.3 第三次技术革命的主要内容 212
8.3.1 航天事业 212
8.3.2 生物技术 215
8.3.3 海洋工程技术 215
8.3.4 新能源技术 216
8.4 信息技术 220
8.4.1 微电子技术 220
8.4.2 电子计算机技术 220
8.4.3 人工智能 223
8.4.4 信号分析 225
8.4.5 网络技术 226
8.4.6 传感技术 227
8.5 新材料技术 227
8.5.1 新材料作用重大 228
8.5.2 各种新材料的发展 228
8.6 与机械工程相关的数学、力学的新进步 231
8.6.1 数值计算方法的巨大进步 231
8.6.2 振动理论的新进展 234
8.6.3 多体动力学的诞生 238
参考文献 240
第9章 第三次技术革命中的机械工程概述 245
9.1 新时期的机械工程概述 246
9.1.1 新时期推动机械工程发展的四大因素 246
9.1.2 新时期机械工程的全面大发展 247
9.2 新时期机械产品发展的总趋向 249
9.2.1 机械和运载工具进一步的高速化和大功率化 250
9.2.2 对机械的精密化要求提高到更高的水平 251
9.2.3 对机械的可靠性要求提高到更高的水平 251
9.2.4 对机械和运载工具轻量化的要求更为迫切 252
9.2.5 追求产品的性能价格比 252
9.2.6 降低机器对环境的不良影响 253
9.2.7 机器应安全、舒适、怡人 253
9.2.8 产品的多样化与个性化 253
9.3 新时期机械的重大发明与改进 254
9.3.1 机电一体化产品 255
9.3.2 机器人 257
9.3.3 高速铁路车辆 261
9.3.4 大型工程机械 262
9.3.5 信息机械 263
9.3.6 动力机械 264
9.3.7 纺织机械 265
9.3.8 农业机械 265
9.4 机械制造业几个重点领域的迅速发展 266
9.4.1 汽车工业 267
9.4.2 航空航天工业 269
9.4.3 大型发电设备制造业 270
9.4.4 IC制造业 271
9.4.5 机床制造业 272
9.5 关于复杂机电系统 273
参考文献 274
第10章 新时期机械学理论的发展 277
10.1 机构学 278
10.1.1 机构学的美国学派 278
10.1.2 现代机构学的进展：机构运动学 279
10.1.3 现代机构学的进展：新的机构类型 281
10.1.4 现代机构学的进展：机构动力学 282
10.1.5 机构学在中国的发展简介 285
10.2 机械传动学 286
10.2.1 齿轮强度计算标准的建立 286
10.2.2 齿轮动力学与减振降噪的研究 287
10.2.3 啮合理论研究的新进展 288
10.2.4 新型啮合传动的发展 288
10.2.5 其他机械传动 290
10.2.6 机械传动的信息化和智能化 291
10.3 机器人学 291
10.3.1 机器人机构学 291
10.3.2 机器人动力学 293
10.4 机械动力学 296
10.4.1 新时期机械动力学发展概述 296
10.4.2 机械动力学分析模型 297
10.4.3 动力学建模的精细化 298
10.4.4 动力学分析与仿真的发展 299
10.4.5 机械动力学在横向形成几个分支领域 299
10.5 机械强度学 301
10.5.1 疲劳设计方法的建立 301
10.5.2 断裂力学的发展 302
10.5.3 智能结构与健康监测 304
10.6 摩擦学 304
10.6.1 近代关于摩擦、磨损和润滑的研究 305
10.6.2 当代的摩擦学研究 306
10.7 微机械学 307
10.7.1 MEMS的技术革命历程 307
10.7.2 MEMS的应用前景 308
10.7.3 关于微机械系统的研究 309
10.8 流体传动与控制 310
参考文献 311
第11章 新时期机械设计的全新面貌 315
11.1 新时期机械设计概述 316
11.1.1 新时期机械设计的全面大发展 316
11.1.2 设计理论和方法学 319
11.2 机械创新设计的理论和方法 321
11.2.1 创造学在美国的诞生和发展 321
11.2.2 苏联的TRIZ理论和方法 322
11.2.3 机械创新设计 324
11.2.4 反求设计 324
11.2.5 仿生设计 325
11.3 计算机图形学和计算机辅助设计 326
11.3.1 计算机图形学 326
11.3.2 计算机辅助设计 329
11.4 保证产品主要性能的现代设计方法 331
11.4.1 优化设计 331
11.4.2 可靠性设计 332
11.4.3 保值设计 333
11.5 动态设计与振动控制 334
11.5.1 静态设计与动态设计 334
11.5.2 动态设计方法的发展 334
11.5.3 振动控制技术的发展 336
11.6 其他现代设计方法 340
11.6.1 价值工程 340
11.6.2 工业设计与人机工程 341
参考文献 343
第12章 新时期机械制造的全新面貌 347
12.1 新时期机械制造概述 348
12.1.1 新时期对机械制造技术提出的新挑战 348
12.1.2 新时期机械制造技术发展的总趋向 351
12.2 自动化——先进制造技术发展的主线 352
12.2.1 数控加工和数控机床的诞生和发展 352
12.2.2 工艺编制技术的进步 354
12.2.3 CAD/CAPP/CAM的集成 355
12.2.4 柔性制造系统 356
12.2.5 机器人在制造中的应用 357
12.3 切削加工技术的进步 358
12.3.1 刀具材料的新进步 358
12.3.2 高速切削技术 359
12.3.3 精密与超精密加工技术 360
12.3.4 难加工材料的加工技术 361
12.3.5 干式加工技术 362
12.3.6 关于加工振动控制的理论与实践 362
12.3.7 与切削加工的进步相适应的机床技术 364
12.4 特殊表面的加工技术 365
12.4.1 自由曲面加工 365
12.4.2 螺旋锥齿轮齿面的加工 367
12.5 特种加工技术的出现和发展 368
12.5.1 电火花加工 369
12.5.2 电化学加工 369
12.5.3 超声波加工 370
12.5.4 高能束流加工 370
12.5.5 水射流加工 371
12.6 增量制造技术 371
12.6.1 快速原型技术 372
12.6.2 3D打印技术 373
12.7 绿色制造技术 375
12.7.1 绿色制造——从认识到行动 375
12.7.2 绿色制造技术的内容 376
12.7.3 再制造技术 376
12.8 企业活动的信息化、智能化和网络化 378
12.8.1 计算机集成制造系统 378
12.8.2 制造活动的网络化 380
参考文献 381
第13章 毛坯生产技术的历史发展 385
13.1 铸造技术的历史发展 386
13.1.1 工业革命期间铸造技术的进步 386
13.1.2 新技术革命中的现代铸造技术 388
13.2 压力加工技术的历史发展 389
13.2.1 锻造 389
13.2.2 轧制 391
13.2.3 冲压 391
13.2.4 挤压 393
13.2.5 冷锻 394
13.2.6 旋压 394
13.3 焊接技术的历史发展 395
13.3.1 19世纪焊接技术的发展 395
13.3.2 20世纪上半叶焊接技术的发展 396
13.3.3 第三次技术革命中的焊接技术 397
13.4 其他毛坯成形方法和热处理技术的历史发展 398
13.4.1 爆炸成形 398
13.4.2 粉末冶金 399
13.4.3 塑料成形 399
13.4.4 热处理技术 400
参考文献 401
第14章 近代的高等机械工程教育 403
14.1 近代工程教育的诞生和发展（19世纪） 404
14.1.1 英国：走向落伍 404
14.1.2 法国：近代机械工程教育的先锋 406
14.1.3 德国：建立现代大学，领先机械科技 407
14.1.4 美国：工程教育的崛起 410
14.2 近代工程教育的发展（20世纪） 412
14.2.1 苏联：专才教育的极端化 412
14.2.2 前所未有的知识难民潮 414
14.2.3 美国成为当代科学技术和工程教育的中心 414
14.3 近代的两种工程教育模式 416
14.3.1 通才教育和专才教育的基本概念 416
14.3.2 实例对比 416
14.3.3 两种教育模式的区别和选择 418
参考文献 420
第15章 近当代中国的机械工程 423
15.1 洋务运动中的机械工程 424
15.1.1 鸦片战争以前西方机械技术的传入 424
15.1.2 洋务运动概况 425
15.1.3 中国近代机械工业的诞生 426
15.1.4 中国近代高等工程教育的诞生 428
15.1.5 洋务运动的失败 430
15.2 民国时期的机械工程 430
15.2.1 民国时期的机械工业 430
15.2.2 民国时期的机械工程教育与研究 431
15.2.3 中国机械工程学会的成立 432
15.3 当代中国的机械工程（改革开放以前） 433
15.3.1 新中国成立后的机械工业与机械科技 433
15.3.2 新中国成立后的高等机械工程教育 435
15.3.3 文化大革命中的机械工业和教育 438
15.4 当代中国的机械工程（改革开放以来） 439
15.4.1 改革开放以来中国机械工业的跨越式发展 439
15.4.2 改革开放以来中国的机械科学与技术 442
15.4.3 改革开放以来中国的高等机械工程教育 444
参考文献 447
跋 449
附录A 人名表 451
附录B 术语的汉英对照和索引 467