早在公元一世纪,亚历山大的希罗已论述了用水力、风力和热空气推动的机械。后来人们开始在生活和生产活动中运用利用风能和水能的风帆、风车、水车水磨等。 机械图
18世纪末蒸汽机的问世,开拓了化学能的利用,大大地提高了劳动生产率,导致了工业革命。19世纪末,内燃机的发明和应用为汽车、机车、船舶提供了动力,并导致飞机的发明,使人类交通运输业的面貌发生了巨大的变革,更促进了机械制造业的巨大发展。
19世纪末至20世纪初,随着汽轮机、燃气轮机、喷气式发动机、火箭发动机的发明,交通工具的速度大大提高,人们的交往更加方便,人类活动的领域更加开阔,航天事业得以开拓,从而进一步带动和促进了其他科学和工业部门的发展。[1]
动力机械按将自然界中不同能量转变为机械能的方式,可以分为风力机械、水力机械和热力发动机三大类。
有风帆、风车(风力机)、风磨等。二十世纪出现了直接应用风力的发电装置,但受到自然风区分布的限制,因为一般认为风速大于4米/秒才有利用价值。据估计,地球上蕴有风能约达10吉瓦,已经利用的不及百分之一,故风能大有开发的前景。
有水车、水磨、水轮机等。20世纪以来,利用水轮机发电的水电站日益增多,因为水电站具有运行费用低、无污染、取用不竭等优点。但是兴建水库、水坝,初始投资较大、建设时间较长,而且对生态平衡、地质力态平衡也有影响。中国水能蕴藏量约为680兆瓦,居世界之首,很有开发和利用的余地。
包括蒸汽机、汽轮机、内燃机(汽油机、柴油机、煤气机等)、热气机、燃气轮机、喷气发动机等。在工业、农业、交通、采矿、兵工等部门,内燃机的应用最为广泛。船舶、机车、汽车、物料搬运机械、土方机械、坦克、排灌机械、小型发电装置等无不以内燃机为动力。
汽油机是以汽油为燃料,采用电点火,转速一般在3000~6000转/分,甚至高达每分钟一万转。功率由几百瓦至几百千瓦。在农林方面广泛用作采茶机、割草机、机锄、喷药机、割灌机、机锯等的动力;在交通方面用作摩托车、汽车、小艇的动力。
此外,用于通信和电影放映机的小型发电机组,采矿用凿岩机、建筑用打夯机等无不以小型汽油机作动力。早期的飞机曾以大型汽油机为动力,后已基本上为涡轮机,特别是喷气式发动机所取代。汽油机的排放物对人类环境的污染毒害十分严重。
柴油机是以柴油为燃料,利用压缩热自燃,转速一般在百余转至五、六千转每分钟,功率由几千瓦至数万千瓦。广泛用作汽车、拖拉机、坦克、船舶、军舰、机车、发电机组、物料搬运机械、土方机械等的动力。
二十世纪60年代以来,由于世界性的石油危机,以及柴油机具有较高的热效率,因此应用范围也日益扩大。一些过去采用汽油机的领域,如小轿车、轻型卡车等采用柴油机作为动力的日渐增多。