Hace miles de años, el hombre creó morteros y molinos para descascarar y moler cereales, naranjas y molinos de viento para levantar agua, coches con ruedas, embarcaciones para navegar por los ríos, remos, remos y timones. La energía utilizada ha evolucionado desde la fuerza física humana hasta el uso de la energía animal, la energía hidráulica y la energía eólica. Los materiales utilizados van desde piedra natural, madera, tierra y cuero hasta materiales artificiales. El primer material creado por el hombre fue la cerámica. El carro de cerámica utilizado para fabricar vasijas de cerámica era una máquina completa compuesta de tres partes: potencia, transmisión y trabajo.
Desde la Edad de Piedra hasta la Edad del Bronce y la Edad del Hierro, el desarrollo de sopladores para soplar fuego jugó un papel importante. Sólo con un soplador lo suficientemente fuerte puede el horno metalúrgico obtener una temperatura lo suficientemente alta como para extraer el metal del mineral. China tuvo sopladores para fundir y moldear desde el 1000 a. C. hasta el 900 a. C., y gradualmente evolucionó desde el soplado artificial hasta el soplado impulsado por animales y el soplado hidráulico.
Antes de los siglos XV y XVI, la ingeniería mecánica se desarrolló lentamente. Sin embargo, en miles de años de práctica, el desarrollo mecánico ha acumulado una experiencia y un conocimiento técnico considerables, lo que se ha convertido en un potencial importante para el desarrollo futuro de la ingeniería mecánica. Después del siglo XVII, el capitalismo surgió en Gran Bretaña, Francia y los países de Europa occidental, y la producción de mercancías comenzó a convertirse en el tema central de la sociedad.
A finales del siglo XVIII, la aplicación de las máquinas de vapor se expandió desde la minería hasta la textil, la harina, la metalurgia y otras industrias. El material principal para fabricar maquinaria pasó gradualmente de la madera a metales más resistentes, pero eran difíciles de procesar a mano. La industria de fabricación de maquinaria comenzó a tomar forma y se convirtió en una industria importante en unas pocas décadas.
A través de la expansión de la práctica, la ingeniería mecánica se ha desarrollado gradualmente desde una habilidad dispersa que depende principalmente de los talentos y habilidades personales de los artesanos hasta una tecnología de ingeniería teórica, sistemática e independiente. La ingeniería mecánica es el principal factor técnico que contribuyó a la revolución industrial y la producción en masa de maquinaria capitalista en los siglos XVIII y XIX. La motivación es un factor importante en el desarrollo de la producción. A finales del siglo XVII, con la mejora y el desarrollo de diversas maquinarias y la creciente demanda de carbón y minerales metálicos, la gente sintió que depender de la mano de obra y la fuerza animal no podía aumentar la producción a una nueva etapa. En Gran Bretaña, las industrias textil, molinera y de otro tipo estaban cada vez más ubicadas en los ríos, utilizando ruedas hidráulicas para impulsar la maquinaria de trabajo. Pero en aquella época, el agua subterránea de las minas de carbón, de estaño, de cobre y otras minas sólo podía extraerse y eliminarse con una gran cantidad de fuerza animal. Ante tales necesidades de producción, la máquina de vapor atmosférica de Newcomen apareció a principios del siglo XVIII y se utilizó para impulsar bombas de drenaje de minas. Sin embargo, este tipo de máquina de vapor tiene un alto consumo de combustible y básicamente sólo se utiliza en minas de carbón.
En 1765, Watt inventó una máquina de vapor con condensador independiente, que reducía el consumo de combustible. En 1781, Watt inventó la máquina de vapor para proporcionar potencia de rotación, lo que amplió el rango de aplicación de las máquinas de vapor. La invención y el desarrollo de la máquina de vapor permitieron la generación de energía mecánica en la producción minera e industrial, los ferrocarriles y el transporte marítimo. La máquina de vapor era casi la única fuente de energía en el siglo XIX, pero la máquina de vapor y su caldera, condensador, sistema de agua de refrigeración, etc. Son voluminosos y su aplicación resulta muy incómoda.
A finales de 2019 se comenzaron a desarrollar y popularizar los sistemas de suministro de energía y motores. A principios del siglo XX, los motores eléctricos sustituyeron a las máquinas de vapor en la producción industrial y se convirtieron en la fuerza básica para accionar diversas máquinas en funcionamiento. La mecanización de la producción es inseparable de la electrificación, y la electrificación afecta la producción a través de la mecanización.
En el siglo XIX, el conocimiento total de la ingeniería mecánica era todavía muy limitado. En las universidades y colegios europeos, generalmente se integraba con la ingeniería civil como materia, denominada ingeniería civil. En el siglo XIX, Yecai se convirtió gradualmente en una disciplina independiente. En el siglo XX, con el desarrollo de la tecnología de la ingeniería mecánica y el aumento del conocimiento general, la ingeniería mecánica comenzó a descomponerse y aparecieron ramas especializadas una tras otra. Esta tendencia a la descomposición alcanzó su punto máximo a mediados del siglo XX, hacia el final de la Segunda Guerra Mundial. En los primeros días de las centrales eléctricas, se utilizaban máquinas de vapor para generar energía. A principios del siglo XX aparecieron turbinas de vapor de alta eficiencia, alta velocidad y alta potencia, y también aparecieron turbinas hidráulicas adaptadas a diversos recursos hídricos, impulsando el vigoroso desarrollo del sistema de suministro de energía.
El motor de combustión interna inventado a finales del siglo XIX ha sido mejorado año tras año y se ha convertido en un motor primario que es liviano, de tamaño pequeño, de alta eficiencia, fácil de operar y que puede ser iniciado en cualquier momento.
Se utilizó por primera vez para impulsar maquinaria terrestre sin suministro de energía y luego se utilizó en automóviles, maquinaria móvil y barcos. A mediados del siglo XX se utilizó en locomotoras de ferrocarril. Con la eliminación de las turbinas de vapor y los motores de combustión interna, los motores de vapor ya no son máquinas de energía importantes. El desarrollo del motor de combustión interna y la posterior invención de la turbina de gas y el motor a reacción fueron uno de los factores técnicos básicos para el desarrollo exitoso de aviones y naves espaciales.
Antes de la Revolución Industrial, las máquinas estaban hechas en su mayoría de madera y hechas a mano por carpinteros. Los metales (principalmente cobre y hierro) se utilizaban únicamente para fabricar pequeñas piezas de instrumentos, cerraduras, relojes, bombas y estructuras de madera. El procesamiento de metales depende principalmente del trabajo meticuloso de los maquinistas para lograr la precisión requerida. Con la popularización de las unidades de potencia de las máquinas de vapor y el desarrollo de grandes maquinarias como la minería, la metalurgia, los barcos y las locomotoras, es necesario formar y cortar cada vez más piezas metálicas, y la precisión requerida también es cada vez mayor. Los materiales metálicos utilizados han evolucionado desde el cobre y el hierro hasta el acero. Procesamiento mecánico, incluido forjado, forja, procesamiento de chapa, soldadura, tratamiento térmico y otras tecnologías y equipos, así como tecnología de corte y máquinas herramienta, herramientas, herramientas de medición, etc. , se ha desarrollado rápidamente, asegurando el suministro de maquinaria y equipos necesarios para el desarrollo y producción de diversas industrias.
Con el desarrollo de la economía social, la demanda de productos mecánicos ha aumentado. El aumento de los lotes de producción y el avance de la tecnología de mecanizado de precisión han promovido la formación de métodos de producción en masa, como la producción de intercambio de piezas, la división profesional del trabajo y la colaboración, líneas de montaje y líneas de montaje. Las piezas intercambiables simples y la división especializada del trabajo existen desde la antigüedad. En ingeniería mecánica, la intercambiabilidad se demostró por primera vez en los pernos y tuercas producidos por Maudsley en 1797 utilizando el torno de roscas que él mismo creó. Al mismo tiempo, el ingeniero estadounidense Whitney produjo mosquetes utilizando métodos de producción intercambiables, lo que demuestra la viabilidad y superioridad de la intercambiabilidad. Este método de producción se fue impulsando paulatinamente en Estados Unidos, formándose el llamado "método de producción americano".
A principios del siglo XX, Ford creó una línea de montaje en la fabricación de automóviles. La tecnología de producción en masa y los métodos de gestión científica fundados por Taylor al final de 19 años han permitido que la eficiencia de producción de productos mecánicos producidos en masa, como los automóviles, alcance alturas inimaginables en el pasado.
A mediados y finales del siglo XX, las principales características del procesamiento mecánico son: mejorar la velocidad de procesamiento y la precisión de las máquinas herramienta y reducir la dependencia de las habilidades manuales, mejorar la mecanización y la automatización del conformado y el corte; , y montaje mediante máquinas herramienta CNC, centros de mecanizado, tecnología de grupo, etc. , desarrollar sistemas de procesamiento flexibles para aumentar la eficiencia de producción de lotes pequeños y medianos y la producción de variedades múltiples al nivel de la producción en masa y mejorar la tecnología de conformado y corte de nuevos materiales metálicos y no metálicos que son difíciles de procesar; .
Antes del siglo XVIII, los maquinistas dependían enteramente de la experiencia, la intuición y la artesanía para fabricar maquinaria, y tenían poca conexión con la ciencia. Entre los siglos XVIII y XIX, impulsados por la economía capitalista emergente, las personas con conocimientos científicos comenzaron a prestar atención a la producción, y los artesanos que participaban directamente en la producción comenzaron a aprender conocimientos científicos y culturales. Sus intercambios e inspiración mutua lograron grandes resultados. En este proceso, se fue formando gradualmente un conjunto de teorías básicas en torno a la ingeniería mecánica.
La maquinaria eléctrica fue la primera vez que se combinó con ciencia avanzada. Savery Watt, el inventor de la máquina de vapor, aplicó las teorías de los físicos Papin y Blake basándose en la práctica de las turbinas, los físicos Carnot, Rankin y Kelvin establecieron una nueva ciencia: la termodinámica. La base teórica del motor de combustión interna fue fundada por Rosa de Francia en 1862. En 1876, Otto aplicó la teoría de Rosa para mejorar completamente su motor de combustión interna original, que era tosco, voluminoso, ruidoso y térmicamente ineficiente, y estableció su estatus. Otras, como las turbinas de vapor, las turbinas de gas y las turbinas hidráulicas, se desarrollaron bajo la guía de la teoría, y la teoría se mejora y mejora constantemente en la práctica. Ya en la época a.C., China ya había aplicado complejos sistemas de engranajes en vehículos guiados y torretas cruzadas en quemadores de incienso que siempre podían mantener una posición horizontal. La antigua Grecia tiene registros de engranajes cilíndricos, engranajes cónicos y transmisiones helicoidales. Sin embargo, no fue hasta el siglo XVII que se elaboró teóricamente la relación entre la relación de velocidad instantánea de la transmisión de engranajes y el perfil del diente y la selección de la curva del perfil del diente.
Los mecanismos de manivela y pedal son los precursores del mecanismo de manivela. El mecanismo de manivela tiene una larga historia en las civilizaciones antiguas, pero el análisis preciso de la forma, el movimiento y la potencia de la manivela. -El mecanismo de vinculación y la síntesis son logros de la ciencia institucional moderna. La mecánica, como materia especializada, se incluyó por primera vez en el plan de estudios de la Ecole Polytechnique Supérieure des Engineering (École Polytechnique de Paris) a principios del siglo XIX. A través de la investigación teórica, las personas pueden analizar con precisión el movimiento de varios mecanismos, incluidos complejos mecanismos de vinculación espacial, y luego sintetizar nuevos mecanismos según sea necesario.
En la segunda mitad del siglo XX, la aplicación generalizada del método de los elementos finitos y de los ordenadores permitió analizar y calcular las fuerzas, momentos y tensiones de maquinaria compleja y sus componentes. Para maquinaria o sus componentes con suficientes datos reales o experimentales, se pueden utilizar técnicas estadísticas para diseñar científicamente la maquinaria de acuerdo con la confiabilidad requerida.