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今天明天两期节目我想和你聊聊机械工程。说到机械,在很多人眼里,就是***车,或者播种机、汽车、轮船。随着科学和技术的进步,机械工程的内涵和外延已经远远超出了传统机械的认知领域。今天这期节目我们就先说说机械工程的研究对象。
放眼望去,几乎目之所及的所有东西都和机械工程相关。比如你正在看的手机,它的外壳是用注塑加工或者铸铝挤压成型的,集成电路则是用工业机器人进行焊接制造的。我们穿的衣服,经过了纺织机、缝纫机等机械设备才制成;我们住的房子,很多建筑物,是通过工程机械设备浇筑建造而成的,用的砖瓦是机械设备挤压切割烧制而成的。
你可能会说,那我们吃的粮食和机械没关系吧?别忘了,农业机械从翻地、播种、灌溉、施肥到收割、脱粒、装仓,任何一个环节都离不开机械设备,就算是我们制作食物的厨具餐具,也都能看到机械设备和机械制造的影子。
可以说,机械工程技术的提高,极大程度上促进了我们的生产和生活水平的提升。比如说,大型拖拉机在耕深方面的一个技术提升,能够提高粮食产量20%;工程机械的一个元件改进,能够让从前几星期甚至几个月的工作现在用几天就能完成;汽车外形的一个优化,能够降低油耗50%。另外,在航空航天领域,北斗卫星、中国空间站、FAST天眼、长征五号火箭等等,无不和机械密切相关。
如果我们换个角度,从物质的形态来看,也就是固态、液态、气态,机械工程的研究对象依然全部囊括。
固态物质是我们最熟悉的,像坚硬的金属、塑料等物质。机器人就是其中非常典型的一个研究方向。随着对机械功能要求的日益增加,很多场合下,坚硬的金属既无法满足功能需要,又不能提供友好的人机互动感,柔性或软体机器人在近些年来受到了广泛关注。这种机器人具有柔软的形体,能够控制输出的最大力量,可以给被接触物很好的保护和触感,常用于仿生机器人、机械手等功能结构。
固体物质好理解,机械工程怎么样研究液态物质呢?其实主要是作为传动和控制的介质,比如,机器人中使用的液压伺服控制,就是利用液压系统的高功率体积、重量比降低了机器人的能耗,同时避开了目前机器人关节减速器元件这一国际性难题。液压传动与控制具有出力大、体积小、重量轻等优势,所以在很多移动行走和作业设备中被广泛应用。几乎所有工程机械,大型农业机械,火箭、导弹发射架,大型飞机变桨系统,汽车自动变速箱,大部分的汽车制动系统,都采用的是液压控制系统。
说完固体和液体,最后来看气体。气体也是机械工程的研究对象之一,柔性、软体机器人的主要动力和控制介质就是压缩空气。同时,研究气体的空气动力学也是汽车、飞行器设计中必不可少的专业知识。气体、液体合起来叫流体,流体力学是机械工程必修的专业基础课程之一。
好,以上就是机械工程的研究对象,用四个字来形容,就是“无处不在”。那么对于这样一个传统专业,现在如果还学习它,就业前景好吗?明天的节目我就为你揭晓。我们明天见。