您当前的位置：&>&&>& &>&探究功与物体速度变化的关系实验的教学设计
　　摘 要：新课程改革强调三维目标的落实，重视学生实验操作能力的培养，本文给出《实验：探究功与物体速度变化的关系》的教学设计，以此来展示在教学过程中如何落实三维目标，培养学生的实验操作能力。　　关键词：功与速度变化；三维目标；教学设计　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：（2014）12（S）-0068-3　　1 使用的教材　　本课题属于普通高中新课标“人教版”《物理②》必修（2010年4月第3版）第七章《机械能守恒定律》第六节的内容。　　2 设计思想　　这是一节实验探究课，功能关系是物理学最重要的关系之一，教材安排本节内容的主要目的是让学生经历和体验探究的过程，是对《动能定理》教学的加强。本节课通过分组实验探究功与物体速度变化的关系，让学生对功与物体速度变化的关系有一定的感性认识。即，W∝v2。下一节课再从理论上推导动能定理。新课程这样安排更符合学生的认知规律。为使学生分组实验能够成功，学生要主动有效获取知识，要充分发动学生分组自制符合实验要求的橡皮筋（单根橡皮筋横断面厚0.6 mm～0.8 mm，长30 cm左右，7根为一组），课前认真看书，了解实验原理，认真体会实验数据的处理方法。课上要先通过预习展示，问题门诊等形式解决学生在预习过程中遇到的难点问题和重点问题，为本节课分组实验打好坚实基础。接下来进行的分组实验，由于目标明确、分工具体，学生的实验探究活动会很顺利。最后，各实验小组汇报实验数据，老师利用计算机Excel对各组的实验数据进行处理，让学生多次感知功与物体速度变化的关系，形成感性认识，即，W∝v2。这样既使学生获得了知识，培养了实验探究的能力，又树立了“实践是检验真理的唯一标准”的科学观，顺利达成三维目标。　　3 教学目标　　3.1 知识与技能　　会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。　　3.2 过程与方法　　通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。　　3.3 情感、态度与价值观　　通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。　　4 教学重点与难点　　重点：学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图像法处理数据。　　难点：实验数据的处理方法――图像法；制作符合分组实验使用要求的橡皮筋。　　5 教学准备　　5.1 实验器材准备　　自制的橡皮筋、长木板（两侧钉钉）、小木块、小车、电火花打点计时器（带纸带、墨粉纸等）及其固定夹子、毫米刻度尺、坐标纸。4人一组，全班14～16组。　　5.2 制作多媒体课件　　展示实验原理、实验重点、难点问题破析、实验步骤、实验的数据表格及数据记录、利用计算机Excel进行数据处理，描绘W∝v2图像与W-v图像等。　　6 教学过程　　6.1 新课引入　　教师：用计算机投影图片（图1），“同学们，请欣赏这魅力四射的阳光女生”，然后设问：“她放手后橡皮筋对弹子做功吗？你是怎么知道的？”。　　学生回答：……　　预测学生给出的理由可能是：物体的动能（或速度）变化了和物体在力的方向上有了位移。　　教师总结：力对物体做的功与物体的动能关系密切，对物体做功多，物体获得的动能大。关于功与物体的动能关系的认识，如果我们仅仅停留在定性的层面上那是不够的，要想深刻认识功与物体的动能关系，我们必须弄清功与物体动能的定量关系。那么，力对物体做的功与物体的动能有什么样的定量关系呢？我们知道物体的动能和速度有关，对这个问题的探究，我们打算分两步走。第一步即本节课，我们先用实验探究功和物体速度变化的关系。有了本节课的基础第二步即下一节课，我们再从理论上探究功与物体的动能的关系。本节课我们用实验定量探究力、功与物体速度变化的关系。　　板书课题：§5.6功与物体速度变化的关系，进行新课教学。　　6.2 实验原理　　教师：实验原理是实验的灵魂，那么，“探究功与物体速度变化的关系”的实验方案该怎样设计呢？弹弓（出示实物）我们有不少同学玩过，设橡皮筋拉伸的长度一定，见表1如拉一根橡皮筋，橡皮筋对弹子做功为W，弹子获得的速度为v，那么，拉两根橡皮筋，橡皮筋对弹子做功为2W时，弹子获得的速度为几v？如拉三根橡皮筋，橡皮筋对弹子做功为3W，弹子获得的速度为几 v？如是拉四根呢？如拉五根呢？要解决这个问题，我们必须解决弹子获得速度的测量问题。　　表1 W与v 的关系　　教师：　　设问：受之启发，我们把弹子换成小车，如图2这样（投影），小车获得的速度怎么算？　　图2 小车的速度测量　　预测：学生利用公式v=Δx/Δt，结合纸带计算。　　教师：这就是我们这个实验的实验原理。　　板书：实验原理。　　6.3 问题门诊　　教师：俗话说，谋定而后动，三思而后行。这个实验究竟怎么做？实验操作过程的应注意哪些问题？怎样处理数据？组内实验分工等方面一定存在这样、那样的问题，请同学们讨论交流。　　板书：问题门诊。　　1）实验小组组内同学互相交流问题。　　2）实验小组代表向全班公布疑难问题， 同学回答，同学补充。　　投影：问题向导。　　3）本节实验的目的是要探究橡皮筋对小车所做的功与小车速度变化的关系，但我们又无法测出橡皮筋对小车做功的具体数值，实验中是如何解决这个问题的？
　　4）橡皮筋恢复到原长时，小车的速度怎么算？是否一定要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？　　5）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？　　学生：认真讨论、思考问题并回答问题向导中老师提出的问题。　　教师：倾听学生的回答，帮助学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。　　投影：问题向导2。　　6）橡皮筋对小车在哪个阶段做功？橡皮筋对小车做功是合力功吗？　　7）怎样保证橡皮筋对小车做功就是合力功呢？可以采用什么方法进行补偿？（平衡摩擦力）　　8）木板应该倾斜到什么程度？在进行此项操作时，是否需要将纸带连到小车上？为什么？　　学生：认真讨论，结合实验器材，思考问题，并回答问题向导中老师提出的问题。　　教师：倾听学生回答，帮助学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。学生回答后，老师边点评边示范边让学生同步操作。　　6.4 进行分组实验　　教师：指导学生分组实验，要求小组分工明确，责任到人。　　投影并板书：参考实验步骤。　　1）固定打点记时器，纸带经打点记时器与小车相连。　　2）平衡摩擦力：使木板稍稍倾斜，轻推小车，小车匀速运动。　　3）在木板两钉上套一组橡皮筋，把小车连好，移到标志线处。　　4）接通打点记时器电源，释放小车，打好第一根纸带。　　5）取下纸带，给负责测量的同学标号、测距离，记入表格。　　6）上好纸带、添加橡皮筋，把小车移到标志线，同上4）、5）步，打出5根或6根纸带。描点、作图。　　学生：进行分组实验。　　教师：巡视、指导，解答学生提出的问题，处理突发事件。重点指导两三组学生顺利完成实验，以便后面实验数据的处理。　　6.5 实验汇报――成果展示　　教师：投影实验的数据表格及数据记录（表2）。　　表2 W-v2表　　教师提出问题：根据测出的数据，怎样预测功与速度的关系？用图像法研究功与速度的关系时怎样使研究过程简便直观？　　学生：思考老师提出的问题。　　教师（投影）：先对测量数据进行估计，或者作个W-v草图，大致判断两个量可能是什么关系，如果认为很可能是W∝v2就对每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵坐标，v2为横坐标作W-v2图像，如果作出的图像是一条直线，说明两者关系真的是W∝v2。　　学生：进行数据处理，并在坐标纸上建立坐标系，作出W-v曲线，W-v2曲线，寻找功与速度的关系。　　教师：根据学生汇报的实验数据，利用Excel进行数据处理，描绘W-v2图像与W-v图像。（至少展示4～5组），让学生多次感知功与物体速度变化的关系，形成感性认识。　　板书：　　实验结论：W∝v2。　　师生互动：学生自由提问题，老师答疑。　　6.6 课堂总结　　教师：本节课我们学到了什么？　　学生：概括总结本节的内容。　　教师：结合本节课实验，小结科学探究的方法，提出研究的课题、设计可行的方案、实验及数据处理、得出课题的结论。　　结束语：物理学是一门以观察、实验为基础的科学，但我们绝对不能心存只靠一两次实验就可以建立一个物理规律或推翻一个物理规律的想法，物理规律来源于物理实验，同时也需要理论支撑，所以，请同学们课后预习下一节课 “动能定理” 内容，理论推导功与物体动能的关系。　　“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。”我们以马克思的名言作为本节课的结束语，希望能与大家共勉。　　7 教学后记　　学生亲自做实验体验知识的发现过程是培养学生能力的关键，同样思维方法是解决问题的灵魂，也是物理教学的根本。通过实验探究，体会学习的快乐。实验成功则本节课成功，为使学生做好分组实验，课前要充分发动学生参与制作符合实验要求的橡皮筋。只有目标明确，探究才能自如。为了让学生主动有效地获取知识，教师要提前设计好问题，让学生带着问题预习。这样，学生在快乐中获得了知识、提高了实验探究能力，又树立了“实践是检验真理的唯一标准”的科学世界观，圆满达成本节课的三维目标。　　参考文献：　　[1]阎金铎，郭玉英.中学物理新课程教学概论[M].北京：北京师范大学出版社，2008.　　[2]杜敏.普通高中课程标准实验教科书物理必修②（教师教学用书）[M].北京：人民教育出版社，2008.　　[3]张前军.《宇宙航行》多媒体教学设计[J].物理教学探讨，2012，（12）：64.　　（栏目编辑 邓 磊）
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《机械》投稿启示
机械，源自于语之Mechine及Machina，原指“巧妙的设计”，作为一般性的机械概念，可以追溯到时期，主要是为了区别与手工工具。现代中文之“”一词为机构为之（Mechanism）和（Machine）的总称。机械的特征有：机械是一种人为的实物构件的组合。机械各部分之间具有确定的相对运动。故机器能转换机械能或完成有用的机械功，是现代中的最基本的概念，中文机械的现代概念多源自日语之“机械”一词，日本的机械应用品对机械概念做如下定义（即符合下面三个特征称为机械Machine）。机械这个词源自于语之Mechine及Machina，最早的“机械”定义为建筑师（Vitruvii）在其著作《建筑十书》，主要对于搬运重物发挥效力的机械和作了区别：“机械（machane）和工具（organon）之间似乎有着以下的区别。即机械是以多数人工和很大的力量而发生效果的，如重弩炮和压榨机。而工具则是一名操纵人员慎重地处理来达到目的的，如蝎形轻弩炮或不等圆的螺旋。因此工具和机械都是利用上不可缺少的东西。时期已有圆柱齿轮。亚历山大利亚·（Heron of Alexandria）在1世纪最早讨论了机械的基本要素，他认为机械的要素有五类：轮与轴，杠杆，，尖劈，螺旋。希罗的论述反映了古典机械的特征。中国古代在中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。
英国机械学家（R.Willis）在其《原理》（The Principle of Mechanism，1841年）所给的定义是：“任何机械（machine）都是由用各种不同方式连接起来的一组构件组成，使其一个构件运动，其余构件将发生一定的运动，这些构件与最初运动之构件的相对运动关系取决于它们之间连接的性质。”机械学家（F.Reuleaux ）在其《理论》（Theoretische Kinematik ，Grundzüge einer Theorie des Maschienenwesens，1875年）中的定义为“机械是多个具有抵抗力之物体的组合体，其配置方式使得能够借助它们强迫自然界的机械力做功，同时伴随着一定的确定运动。”
总体来讲，机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置，像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械，他们是。而复杂机械就是由两种或两种以上的机械构成。通常把这些比较复杂的机械叫做机器。
中文概念与来源
“机械” 词语由“机”与“械”两个汉字组成。“机”——原指局部的关键机件；“械”——在中国古代原指某一整体器械或器具。这两字连在一起，组成“机械” 一词，便构成一般性的机械概念。[1]
“机” 在古汉语中原指某种、某类特定的装置，后来又泛指一般的机械。《·太甲》有“若虞机张，往省括于度，则释”。《·齐物论》：“其发若机括。”《释文》称：“机，弩牙；括，箭括。”《》对“机”的是“机，主发者也”，指弩机。《·山林》道：“丰狐，文豹……不免于网罗机辟之患”即指夹子一类的装置。古代之“机抒”指。《·氾论》载“伯余之初作衣也，……手经指挂，其成犹网罗。后世为之机抒胜复以便其用。”《·郦生传》有“农夫释耒，二女下机”。由此可知，“机”之本义指机械装置中构成转动副的转动构件。
“械”在古代中国指器械、器物等实物。《庄子·天地》载“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多”，其“械”在此为一般器械或器具；《墨子·公输》：“公输般为楚造云梯之械”在此指兵器；《汉书·司马迁传》载：“淮阴（韩信），王也，受械于陈”，在此 “械”指刑具。
《·外篇·天地第十二》载“......子贡曰：‘有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多，夫子不欲乎？’为圃者仰而视之曰：‘奈何？’曰：‘凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如汤，其名曰槔。’为圃者忿然作色而笑曰：‘吾闻之吾师，有机械者必有机事，有机事者必有机心。机心存于胸中，则纯白不备。纯白不备，则神生不定。神生不定者，道之所不载也。吾非不知，羞而不为也。’子贡瞒然，俯而不对。”这段对话为子贡与老人的对话给出了机械的概念界定即“机械是能用力甚寡而见功多的器械”。《》卷十五《难》二中有类似的论述：“审于地形、舟车、机械之利，用力少，致功大，则入多。”故此中国最迟在已形成了与之“机械”涵义较相近的概念。1、机械是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。
2、这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。
3、把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的机械功。
机构和机器的定义来源于，属于现代机械原理中的最基本的，中文机械的现代概念多源自日语之“机械”一词。
一切具有确定的的机器和机构的总称。如：、等。
机械工程就是以有关的自然科学和技术科学为基础，结合在生产中积累的技术经验，和解决在开发设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的理论和实际问题的一门应用学科。
各个领域的发展都要求机械工程有与之相适应的，都需要机械工程提供所必需的机械。某些机械的和完善，又会导致新的工程技术和新的产业的出现和发展。例如大型动力机械的制造，促成了系统的建立；机车的发明导致了和事业的兴起；、、等的发明和进步，以及飞机和的研制成功导致了航空、航天事业的兴起；高压设备的发展导致了许多新型合成化学工程的成功等等。
机械工程就是在各方面不断提高的需求的压力下获得发展，同时又从各个学科和技术的进步中得到改进和创新的能力。
机械是简单的装置，它能够将、从一个地方到另一个地方。它能改变物体的形状结构创造出新的物件。在生活中，我们周围有数不清的不同种类的机械在为我们。
机械的日常的理解是机械装置，也就是各种与。
从机械的角度来说：机械具有相当重要的地位。
机械是现代社会进行生产和服务的五大（即、、、和机械）之一。
在说到工业社会时候，说，尤其是大工业社会，即用机器生产机器的。
无论从生活中接触的各种物理的装置，如、、、、等等都包含有机器的成分，或者包含在广义的机械之中，而从生产中来看，各种机床、自动化装备、、、神五、神六等等，都缺不了机械。
所以，机械是现代社会的一个基础。如果有人要说也是基础的话，也，但是在现代的来说，机械作为整个工业和工程的基础，可以毫不夸张地认为也是社会一根大。
任何现代产业和工程领域都需要应用机械，就是人们的日常，也越来越多地应用各种机械了，如、、钟表、、、、空调机、等等。机械是一种人为的实物构件的。
机械各部分之间具有确定的。
机器具备机构的特征外，还必须具备第3个特征即能代替人类的以完成有用的机械功或转换，故机器能转换机械能或完成有用的机械功的机构。从结构和运动的来看，机构和机器并无区别泛称为机械。机械工程与技术
机械制造工艺与设备
仪器仪表技术
流体传动与控制（包括气动液压控制技术等）
机械制造自动化
计算机辅助制造
动力机械工程
机械工程其他学科机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为、、等；按服务的产业可分为、、、等；按工作原理可分为热力机械、、等。
中国机械行业的主要产品包括以下12类：
农业机械：拖拉机、播种机、收割机械等；
重型矿山机械：冶金机械、矿山机械、起重机械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等；
工程机械：、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等；
石化通用机械：石油钻采机械、炼油机械、化工机械、、风机、、气体压缩机、制冷空调机械、造纸机械、印刷机械、塑料加工机械、制药机械等；
电工机械：发电机械、变压器、、高低压开关、电线电缆、蓄电池、电焊机、家用电器等；
机床：金属切削机床、锻压机械、铸造机械、木工机械等；
汽车：载货汽车、公路客车、轿车、改装汽车、摩托车等；
仪器仪表：自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、成分分析仪、汽车仪器仪表、电料装备、电教设备、照相机等；
基础机械：轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等；
包装机械：包装机、装箱机、输送机等；
环保机械：水污染防治设备、大气污染防治设备、固体废物处理设备等；
矿山机械：岩石分裂机、顶石机等。
工程机械是指用于工程建设的施工机械的总称。广泛用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等工程领域。
工程机械种类繁多，按其用途主要分为：
：如单斗挖掘机（又可分为履带式挖掘机和轮胎式挖掘机)、多斗挖掘机（又可分为轮斗式挖掘机和链斗式挖掘机)、多斗挖沟机（又可分轮斗式挖沟机和链斗式挖沟机）、滚动挖掘机、铣切挖掘机、隧洞掘进机（包括盾沟机械、掘进机）等；
铲土运输机械：如推土机（又可分为轮胎式推土机和履带式推土机）、铲运机（又可分为履带自行式铲运机、轮胎自行式铲运机和拖式铲运机）、装载机（又可分为轮胎式装载机和履带式装载机、平地机（又可分为自行式平地机和拖式平地机)、运输车（又可分为单轴运输车和双轴牵引运输车）、平板车和自卸汽车等；
：如塔式起重机、自行式起重机、桅杆起重机、抓斗起重机等；
：如轮胎压路机、光面轮压路机、单足式、振动压路机、夯实机、捣固机等；
：如钻孔机、柴油打桩机、振动打桩机、压桩机等；
钢筋混凝土机械：如混凝土搅拌机、混凝土搅拌站、混凝土搅拌楼、混凝土输送泵、搅拌输送车、混凝土喷射机、混凝土振动器、钢筋加工机械等；
路面机械：如平整机、道碴清筛机等；
凿岩机械：如凿岩台车、风动凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩机和潜孔凿岩机等；
其他工程机械：如架桥机、气动工具（风动工具）等。机械制图是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科。图样由图形、符号、文字和数字等组成，是表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件，常被称为工程界的语言。[2]
用图来状物纪事的起源很早，如中国宋代苏颂和赵公廉所著《新仪象法要》中已附有天文报时仪器的图样，明代宋应星所著《天工开物》中也有大量的机械图样，但尚不严谨。
1799年，法国学者蒙日发表《画法几何》著作，自此机械图样中的图形开始严格按照画法几何的投影理论绘制。为使人们对图样中涉及到的格式、文字、图线、图形简化和符号含义有一致的理解，后来逐渐制定出统一的规格，并发展成为机械制图标准。各国一般都有自己的国家标准，国际上有国际标准化组织制定的标准。中国的机械制图国家标准制定于1959年，后在1974年和1984年修订过两次。
在机械制图标准中规定的项目有：图纸幅面及格式、比例、字体和图线等。在图纸幅面及格式中规定了图纸标准幅面的大小和图纸中图框的相应尺寸。比例是指图样中的尺寸长度与机件实际尺寸的比例，除允许用1:1的比例绘图外，只允许用标准中规定的缩小比例和放大比例绘图。
在中国，规定汉字必须按长仿宋体书写，字母和数字按规定的结构书写。图线规定有八种规格，如用于绘制可见轮廓线的粗实线、用于绘制不可见轮廓线的虚线、用于绘制轴线和对称中心线的细点划线、用于绘制尺寸线和剖面线的细实线等。
机械图样主要有零件图和装配图，此外还有布置图、示意图和轴制图等。零件图表达零件的形状、大小以及制造和检验零件的技术要求；装配图表达机械中所属各零件与部件间的装配关系和工作原理；布置图表达机械设备在厂房内的位置；示意图表达机械的工作原理，如表达机械传动原理的机构运动简图、表达液体或气体输送线路的管道示意图等。示意图中的各机械构件均用符号表示。轴制图是一种立体图，直观性强，是常用的一种辅助用图样。
表达机械结构形状的图形，常用的有视图、剖视图和剖面图等。
视图是按正投影法即机件向投影面投影得到的图形。按投影方向和相应投影面的位置不同，视图分为主视图、俯视图和左视图等。视图主要用于表达机件的外部形状。图中看不见的轮廓线用虚线表示。机件向投影面投影时，观察者、机件与投影面三者间有两种相对位置。机件位于投影面与观察者之间时称为第一角投影法。投影面位于机件与观察者之间时称为第三角投影法。两种投影法都能同样完善地表达机件的形状。中国国家标准规定采用第一角投影法。
剖视图是假想用剖切面剖开机件，将处在观察者与剖切面之间的部分移去，将其余部分向投影面投影而得到图形。剖视图主要用于表达机件的内部结构。剖面图则只画出切断面的图形。剖面图常用于表达杆状结构的断面形状。
对于图样中某些作图比较繁琐的结构，为提高制图效率允许将其简化后画出，简化后的画法称为简化画法。机械制图标准对其中的螺纹、齿轮、花键和弹簧等结构或零件的画法制有独立的标准。
图样是依照机件的结构形状和尺寸大小按适当比例绘制的。图样中机件的尺寸用尺寸线、尺寸界线和箭头指明被测量的范围，用数字标明其大小。在机械图样中，数字的单位规定为毫米，但不需注明。对直径、半径、锥度、斜度和弧长等尺寸，在数字前分别加注符号予以说明。
制造机件时，必须按图样中标注的尺寸数字进行加工，不允许直接从图样中量取图形的尺寸。要求在机械制造中必须达到的技术条件如公差与配合、形位公差、表面粗糙度、材料及其热处理要求等均应按机械制图标准在图样中用符号、文字和数字予以标明。
20世纪前，图样都是利用一般的绘图用具手工绘制的。20世纪初出现了机械结构的绘图机，提高了绘图的效率。20世纪下半叶出现了计算机绘图，将需要绘制的图样编制成程序输入电子计算机，计算机再将其转换为图形信息输给绘图仪绘出图样，或输送给计算机控制的自动机床进行加工。
图样一般需要描绘成透明底图，用透明底图洗印出蓝图或用氨熏出紫图。20世纪中期出现了静电复印机 ，这种复印机可将原图样直接进行复制，并可将图放大或缩小。采用这种新技术可以省去描图工序。机械密封也称端面密封，主要用于泵、压缩机、液压传动和其他类似设备的旋转轴的密封。机械密封由一对和数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。
机械密封是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。主要有以下四类部件：
1、主要密封件：动环和静环；
2、辅助密封件：密封圈；
3、压紧件：弹簧、推环；
4、传动件：弹箕座及键或固定螺。按弹簧元件旋转或静止可分为：旋转式内装内流非平衡型单端面密封，简称旋转式；静止式外装内流平衡型单端面密封，简称静止式。
按静环位于密封端面内侧或外侧可分为：内装式和外装式；
按密封介质泄漏方向可分为：内流失和外流式；
按介质在端面引起的卸载情况可分为：平衡式和非平衡式；
按密封端面的对数可分为：单端面和双端面；
按弹簧的个数可分为：单弹簧式和多弹簧式；
按弹性元件分类：弹簧压缩式和波纹管式；
按非接触式机械密封结构分类：流体静压式、流体动压式、干气密封式；
按密封腔温度分类：高、中、普、低温密封；
按密封腔压力分离：超高、高、中、低压机械密封；安装时注意事项：
1、要十分注意避免安装中所产生的安装偏差。
1）上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05毫米；
2）检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.01毫米。
2、弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。过大会增加端面比压，另速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用。
3、动环安装后髯保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
拆卸时注意事项：
1、在拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。可做一对钢丝勾子，在对自负盈亏方向伸入传动座缺口处，将密封装置拉出。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸；
2、如果在泵两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼；
3、对运行过的机械密封，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为在之样楹动后，摩擦副原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。
机封正常运行和维护问题：
1、启动前的准备工作及注意事项
1）全面检查机械密封，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求；
2）机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2~3公斤/平方厘米；
3）按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。
2、安装与停运
1）启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂；
2）对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统；
3）热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。
1）泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查；
2）泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米；
3）泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破坏；
4）密封情况要经常检查。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵栓查密封装置。机械工程（mechanical engineering）：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。机械是现代社会进行生产和服务的五大要素（人、资金、能源、材料和机械）之一，并参与能量和材料的生产。
机械工程的发展简史：
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世纪的工业革命和资本主义机械大生产的主要技术因素。
动力机械的发展 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。几乎成为19世纪唯一的动力源。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。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和喷气发动机，还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。
机械加工技术的发展：
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的金属零件越来越多，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。
机械工程基础理论的发展：
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。
机械工程的服务领域：
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。
机械工程的学科内容
机械工程的学科内容按工作性质可分为：
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。
机械工程的学科分支：
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、仿生机械和流体机械等。
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.
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。但实用价值不大。
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。
机械工程以增加生产、提高劳动、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。
人类已能上游天空和，下潜大洋深层，远窥百亿，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的。
人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。
与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，工智能将会消除了这个限制。与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。
19世纪时，机械工程的知识总量还很，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。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。这种分解的趋势在20世纪中期，即在结束的前后期间达到了最高峰。
由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小交流的范围，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，也不利于继续提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。
综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来、其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。
综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括、和，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。
机电一体化：
机电一体化技术和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、控制技术和传感器技术等）。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。
日本企业界在1970年左右最早提出“”这一概念，当时他们取名为“Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，总体分解成相互关联的若干成为一门综合计算机与信息技术、、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，正向（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。
机电一体化技术具体包括以下内容：
1、机械技术：机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于，同时其中信息交换、存取、运算、判断与决策、、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
2、系统技术：系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
3、自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
4、传感检测技术：传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
5、伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
机电一体化系统组成：
1、机械本体：机械本体包括机架、机械连接、等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强，这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何等方面能够与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点。
2、检测传感部分：检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。
3、电子控制单元：电子控制单元又称和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行。
4、执行器：执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。
5、动力源：动力源是机电一体化产品能量供应部分，其作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
机械工程与人类生存环境：
工程技术的发展在提高人类物质文明和生活水平的同时，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。
机械工程专业化和综合化：
19世纪下半叶，机械工程成为一门独立学科。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，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。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。1、构件多功能设计
所谓构件多功能就是一个构件具有多个作用功能.在机构运作过程中能产生多个有用的动作。例如：在进料机构中推料构件既有推料到位的作用又有定位夹紧的功能在夹紧机构中，压紧构件既起压紧作用又有定位的功能；在作往复运动的机构中，对行程开关触动构件。既起触发机构作反向运动的作用，又有推动计数器作记录的功能。
采用构件多功能的设计，可使结构简单、紧凑和灵巧，可使机构运行稳定可靠。
2、运动交换机构简单可靠
运动变换机构的设计，要根据使用的功能要求和技术条件，选择合理的机构，力求机构能简单可靠地实现运动形式和运动方向的变换能方便地进行作用力和工作位里的调节。机构类型的选择，要考虑其固有的特性，例如：减速机构必有省力和运行较平稳的功能。反之，增速机构不省力也不大平稳但有增大行程(或增大转角)和延时的作用。
机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、，以至和材料生产的部门，都需要机械工程的。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。
不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容相同，主要有：
建立和发展机械工程的工程理论基础。例如：研究力和运动的和；研究和材料的性能，及其应用的学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。
研究、设计和发展新的机械，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和的需要。
机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；的制订和；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。
机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和、。而且销售量在社会状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，的和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。
机械产品的应用这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械，以保证机械产品在长期使用中的和经济性。
研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的，而且其重要性与日俱增。人类成为“”的标志就是制造工具。石器时代的各种石斧、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和粉碎的臼和磨，用来提水的和，装有轮子的，航行于江河的船及、、等。所用的动力，从人自身的，发展到利用畜力、水力和。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，制造陶瓷器皿的，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，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，才能从中炼得金属。第十八王朝勒克米尔（Rekhmir,约1450年）已有用以冶铸用的罐状鼓风器。在，公元前1000～前900年有了冶铸用的鼓风器，并逐渐从人力鼓风发展到畜力和力鼓风。
15～16世纪以前，机械工程发展缓慢。但在以千年计的中，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、法和诸国出现，商品生产开始成为的中心问题。
18世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到、、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，以及资本主义机械大生产的主要技术。
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，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。但是这种蒸汽机的燃料很高，基本上只应用于。
1765年，发明了有分开的的，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、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、凝汽器、等体积庞大、笨重，应用很不方便。
19世纪末，电力供应系统和开始发展和推广。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，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、大的汽轮机，也出现了适应各种水利资源的，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。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、移动机械和，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、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，机械大都是结构的，由木工用手工制成。(主要是、)仅用以制造、、、和木结构机械上的小型。金属加工主要靠机匠的精工细作，以达到需要的精度。的推广，以及随之出现的、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。应用的从铜、铁发展到以为主。
机械加工包括、、、、等技术及其装备，以及切削加工技术和机床、、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。生产批量的增大和加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件生产、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所生产的螺栓和螺帽。同时期，工程师用互换性生产方法生产，显示了互换性的可行性和性。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，在汽车制造上又创造了流水装配线。大量生产技术加上在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、、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、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生产，而直接进行生产的匠师则开始学习科学知识，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、，应用了物理学家和的理论；在蒸汽机实践的基础上，物理学家、和建立起一门新的科学——。内燃机的理论基础是的罗沙在1862年创立的；1876年奥托应用的理论，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系统，在被中中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有、和的记载。但是，关于齿轮传动瞬时与齿形的关系和齿形的选择，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，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；为保证，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大、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，有限元法和的广泛应用，使得对复杂的机械及其零件、构件进行力、、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。发展工程机械是国民经济建设的重要装备，在装备工业中占有举足轻重的地位。中国工程机械行业2007年的销售收入为2 223亿元，位居世界工程机械行业第二位。从2001年到2007年，年均增速超过24%。出口额从1998年的2.24亿美元增长到2007年的87亿美元，10年间增长了37倍，中国的工程机械行业在全球同行中占有重要位置，产品已出口到欧美等工程机械强国，正在向“制造大国”和“制造强国”迈进。
但是，与国际先进水平相比，中国工程机械的整体水平尚有差距，部分产品在国际主流市场上处于二、三流产品的地位；中国工程机械企业与大型工程机械跨国企业集团相比，竞争力还比较弱。在迈向工程机械制造强国的征途中，发展的形势将更严峻、面临的挑战将更大。
面临的形势是经济与市场的全球化、竞争的白热化以及需求的个性化与便利化、相关利益主体的多元化、科技发展的高速化，这就要求我们科学、准确地预测未来，快速应对，只有这样才能保持已形成的优势并赶超先进。
人文关怀、可持续发展成为行业科技创新的理念工程机械作为人自身能力的延伸，一直与人类文明进步共同发展。随着科学技术的进步，人类对生活质量的不断追求以及对尊严的重视，为工程机械发展提出了许多新的课题。中国工程机械行业顺应需求，重视加强微电子技术、信息技术、光电技术、新材料技术与机械制造技术之间的结合、融合，促进产品向多样化、智能化、绿色化等领域攻关与创新。
智能化和产品规格延伸彰显人文关怀工程机械产品的应用空间随着人类对生活品质日渐增长的需求而逐渐得以拓展，已由原来的建筑、筑路、水利电力、矿业等传统领域向城市狭窄施工场所、山区丘陵地区的农业施工场所及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、园林、园艺、建筑物层内和地下工程作业环境，及大型、特大型施工工程和矿山拓展。因此，要求工程机械逐步向两端延伸，即微型化与大型化、特大型化。大型、特大型工程机械产品随着大型、特大型工程的不断增多，市场需求量不断增长。它们具有研制与生产周期长、科技含量高、附加值高的特点，代表了一个国家或一个重要企业工程机械制造水平，这些产品多被发达国家的几家跨国公司垄断。
另一方面，为了提高生产效率，减轻劳动强度，改善劳动条件，尽可能地用机械作业替代人力劳动成为一种发展趋势，为适应这种工程作业环境使用要求，小型及微型工程机械的需求将迅速增长。微型产品不但其外形尺寸受到具体约束，同时其外观形态、色调等方面的设计愈来愈体现了与自然、环境的融合，更彰显了对人性尊重的人文关怀。
其次是同一产品由单一功能向多功能化、柔性化方向发展，即在通用产品的基础上增加模块化的功能部件，实现产品功能的多样化；或通过全新的模块化设计、制造以及不同模块之间的柔性化组合，实现功能多样化，传统意义上的工程机械产品种类划分将受到挑战。工程推土机应向微型、小型与大型、特大型等两端延伸，开发适应如湿地、沙漠、灌木丛等不同工况要求的，多功能、多用途、高效节能的产品以及相应的辅助功能模块。装载机应开发斗容量大、发动机功率大、掘起力大、倾翻负荷大、牵引力大、废气排放少的大型环保产品和可装载、可抓物、可侧卸、可起重，经济性好的一机多用型产品（如破碎机）。
工程挖掘机要延伸发展大型液压挖掘机、微型挖掘机、无人驾驶液压挖掘机、遥控水下挖掘机、水下推土机、水下挖沟机。
轮式起重机要开发技术先进、可靠性高、寿命长、施工质量好而且新技术含量高的一机多用型的多功能产品等。通过工程机械的信息化、智能化，可以提高工程机械各种故障的自我诊断和修复能力，降低施工人员的劳动强度、提高工作效率和工程质量。在一些特殊工况下，如高温、严寒、高空、辐射、水下和地下等工况，可以代替施工人员进行智能化、高质量施工。操作系统的自动化控制与远程控制、施工的精确定位与控制、故障诊断与监控等技术在工程机械上的应用将会越来越普遍。应用机电液一体化技术、电子计算机技术、监测控制技术以及这些技术的集成技术开发的装载机、挖掘机、筑养路机械、叉车、混凝土搅拌运输机械和起重机等新型工程机械产品将会不断出现。[3]