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出版者:化学工业出版社

作者:汤仲明 编

出品人:

页数:1120

译者:

出版时间:2008-1

价格:198.00元

装帧:

isbn号码:9787122003829

丛书系列:

图书标签:

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工业蒸汽时代的机械巨匠：蒸汽动力与精密测量的奥秘 一卷跨越时代的工业史诗，一部关于早期机械工程、热力学原理以及精密仪器发展的恢弘叙事。 本书并非聚焦于现代生命科学领域的前沿进展，而是将读者的目光引向一个对现代世界基石产生决定性影响的时代——18世纪中叶至20世纪初的蒸汽动力与机械制造的黄金岁月。我们深入探讨了蒸汽机从纽科门到瓦特，再到康德和柯蒂斯时代的发展历程，揭示了这一核心动力源如何从简单的抽水工具蜕变为驱动整个工业革命的强大心脏。 第一部分：热力之源——蒸汽机的演进与热力学基础 本章首先追溯了蒸汽动力的早期萌芽，从赫伦的汽转球（Aeolipile）到托马斯·萨沃里的“矿工之友”。重点分析了托马斯·纽科门大气压力蒸汽机的设计缺陷，尤其是其巨大的燃料消耗和低效率，如何成为下一代发明家创新的强大驱动力。 随后，我们详细剖析了詹姆斯·瓦特对纽科门机的革命性改进——独立冷凝器的引入。这不仅是工程上的一个简单结构变化，更是对热力学循环效率的首次实质性提升。书中通过大量的工程图纸复刻和原理剖析，解释了为什么分离冷凝过程能够极大地节约煤炭，并使得蒸汽机首次真正适用于驱动工厂的纺织机和机床。我们还会探讨瓦特随后引入的双胀式汽缸、平行运动机构（平行四边形连杆）以及后期的压力表等关键部件，如何将一个低效的往复运动装置，转化为稳定可靠的旋转动力源。 进入19世纪，蒸汽机的性能竞赛愈发激烈。本部分将详细介绍高压蒸汽机的兴起，以及理查德·特里维西克、奥利弗·伊文思等人如何冒险将蒸汽压力提高到前人无法想象的程度。高压带来的更小体积和更高功率，直接催生了蒸汽火车和蒸汽船的诞生。我们细致地描绘了乔治·斯蒂芬森的“火箭号”机车在兰开斯特与利物浦铁路上的突破，分析了其锅炉设计（多烟管锅炉）与活塞布局如何克服了早期的可靠性难题。 最后，本章将从理论层面回顾热力学第一定律（能量守恒）在蒸汽机设计中的应用，以及萨迪·卡诺提出的理想热机循环理论，探讨这些理论如何指导工程师们不断追求更高的“热效率”，尽管当时对于分子运动论的理解尚处于初级阶段。 第二部分：机械的精雕细琢——精密测量的诞生与标准化 蒸汽机的普及带来了对更高精度机械加工的需求。在蒸汽时代早期，公差的概念模糊，零部件常常需要手工打磨以适配。本部分聚焦于“如何测量”以及“如何制造出能被测量的零件”。 我们将时间线拉回到18世纪末，重点介绍约翰·威尔金森（John Wilkinson）在镗床技术上的突破。他的精密镗床首次能够制造出直径均匀、内壁光滑的汽缸，这直接解决了瓦特蒸汽机效率低下的一个主要瓶颈。书中详细对比了手工打磨与机械镗削在精度、效率和成本上的巨大差异。 随后，关注焦点转向英制与公制标准的建立与推广。我们考察了法国大革命时期对米（Meter）的定义过程，以及英国以标准“码”和“磅”为基础建立的复杂计量体系。重点介绍了霍金斯（Henry Maudslay）的贡献。他的革命性在于发明了带有复合丝杠的金属车床，这使得螺纹的制造首次实现了标准化和可重复性。通过Maudslay的机器，工程师们可以精确地制造出具有标准螺距的螺栓、螺母和轴承套筒。 在测量工具方面，本书深入探讨了千分尺和游标卡尺的工程化。我们不仅展示了皮埃尔·沃尼尔（Pierre Vernier）的刻度原理，更关注到这些工具如何被引入工厂车间，并被卡尔·西门子、李察德·布朗等工程师用于质量控制。这些工具的普及，标志着从“经验制造”向“规范制造”的根本性转变。 第三部分：复杂机构的艺术——联动、调节与自动控制的萌芽 工业革命的推进要求机器不仅要有动力，还要能够“思考”和“自我调节”。本部分探讨了蒸汽机上复杂的机械反馈系统的设计。 我们将详细分析詹姆斯·瓦特发明的离心调速器（飞球调速器）的精妙之处。书中将运用运动学分析来解释，为何当蒸汽机转速略微加快时，离心力会导致飞球上升，并通过连杆机构缩小节流阀的开度，从而自动地将转速稳定在一个预设值。这是历史上最早的、也是最经典的闭环反馈控制系统之一。 此外，我们还将探讨其他重要的调节机构： 1. 节流阀与膨胀阀的控制逻辑： 分析不同类型的阀门（如滑阀、十字形阀）如何控制蒸汽的进入、膨胀和排出时机，以实现对动力输出的精确控制。 2. 连杆机构的应用： 从简单的曲柄滑块到更复杂的齿轮传动系统，探讨这些机构如何将蒸汽机的往复运动转化为驱动车轮或皮带轮所需的旋转运动，以及如何实现运动的加速或减速。 3. 安全装置的工程化： 对压力容器安全性的关注催生了安全阀的设计。我们追溯了早期安全阀（如铜片破裂盘）的局限性，以及后来基于弹簧负载的安全阀如何成为锅炉操作的标准配置，防止灾难性的爆炸事故。 结语：一个时代的遗产 《工业蒸汽时代的机械巨匠》旨在向读者展示，支撑我们现代工业文明的不是单一的发明，而是一系列相互关联、螺旋上升的工程突破——从对热能的理解，到对材料加工精度的苛求，再到对反馈控制的初步掌握。这本书带领读者回到那个充满黄铜、煤灰和钢铁的时代，去理解驱动那场史无前例的工业变革的真正引擎。它不仅是对历史的记录，更是对工程思维与解决问题能力的不朽致敬。

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