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黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文（文獻(xiàn)翻譯） 第 4 頁(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)
摘要：機(jī)器是由機(jī)械裝置和其它組件組成的。它是一種用來(lái)轉(zhuǎn)換或傳遞能量的裝置，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)、車(chē)輛、起重機(jī)、印刷機(jī)、洗衣機(jī)、照相機(jī)和攝影機(jī)等。許多原則和設(shè)計(jì)方法不但適用于機(jī)器的設(shè)計(jì)，也適用于非機(jī)器的設(shè)計(jì)。術(shù)語(yǔ)中的“機(jī)械裝置設(shè)計(jì)” 的含義要比“機(jī)械設(shè)計(jì)”的含義更為廣泛一些，機(jī)械裝置設(shè)計(jì)包括機(jī)械設(shè)計(jì)。在分析運(yùn)動(dòng)及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，要把產(chǎn)品外型以及以后的保養(yǎng)也要考慮在機(jī)械設(shè)計(jì)中。在機(jī)械工程領(lǐng)域中，以及其它工程領(lǐng)域中，所有這些都需要機(jī)械設(shè)備，比如：開(kāi)關(guān)、凸輪、閥門(mén)、船舶以及攪拌機(jī)等。
關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)流程 設(shè)計(jì)規(guī)則 機(jī)械設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)流程
設(shè)計(jì)開(kāi)始之前就要想到機(jī)器的實(shí)際性，現(xiàn)存的機(jī)器需要在耐用性、效率、重量、速度，或者成本上得到改善。新的機(jī)器必需具有以前機(jī)器所能執(zhí)行的功能。
在設(shè)計(jì)的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不要受到任何約束。即使產(chǎn)生了許多不切實(shí)際的想法，也會(huì)在設(shè)計(jì)的早期，即在繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于阻斷創(chuàng)新的思路。通常,還要提出幾套設(shè)計(jì)方案，然后加以比較。很有可能在這個(gè)計(jì)劃最后決定中,使用了某些不在計(jì)劃之內(nèi)的一些設(shè)想。
一般的當(dāng)外型特點(diǎn)和組件部分的尺寸特點(diǎn)分析得透徹時(shí)，就可以全面的設(shè)計(jì)和分析。接著還要客觀的分析機(jī)器性能的優(yōu)越性，以及它的安全、重量、耐用性，并且競(jìng)爭(zhēng)力的成本也要考慮在分析結(jié)果之內(nèi)。每一個(gè)至關(guān)重要的部分要優(yōu)化它的比例和尺寸，同時(shí)也要保持與其它組成部分相協(xié)調(diào)。
也要選擇原材料和處理原材料的方法。通過(guò)力學(xué)原理來(lái)分析和實(shí)現(xiàn)這些重要的特性，如那些靜態(tài)反應(yīng)的能量和摩擦力的最佳利用，像動(dòng)力慣性、加速動(dòng)力和能量；包括彈性材料的強(qiáng)度、應(yīng)力和剛度等材料的物理特性，以及流體潤(rùn)滑和驅(qū)動(dòng)器的流體力學(xué)。設(shè)計(jì)的過(guò)程是重復(fù)和合作的過(guò)程，無(wú)論是正式或非正式的進(jìn)行，對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)每個(gè)階段都很重要。
最后，以圖樣為設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，并建立將來(lái)的模型。如果它的測(cè)試是符合事先要求的，則再將對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行某些修改，使它能夠在制造成本上有所降低。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要不斷探索和發(fā)展。許多方案必須被研究、試驗(yàn)、完善，然后決定使用還是放棄。雖然每個(gè)工程學(xué)問(wèn)題的內(nèi)容是獨(dú)特的，但是設(shè)計(jì)師可以按照類(lèi)似的步驟來(lái)解決問(wèn)題。
產(chǎn)品的責(zé)任訴訟迫使設(shè)計(jì)人員和公司在選擇材料時(shí)，采用最好的程序。在材料過(guò)程中，五個(gè)最常見(jiàn)的問(wèn)題為：（a）不了解或者不會(huì)使用關(guān)于材料應(yīng)用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預(yù)見(jiàn)和考慮材料的合理用途（如有可能，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)進(jìn)一步預(yù)測(cè)和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當(dāng)造成的后果。在近年來(lái)的許多產(chǎn)品責(zé)任訴訟案件中，由于錯(cuò)誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當(dāng)其性能數(shù)據(jù)長(zhǎng)期不更新；(d)質(zhì)量控制方法不適當(dāng)和未經(jīng)驗(yàn)證；(e)由一些完全不稱(chēng)職的人員選擇材料。
通過(guò)對(duì)上述五個(gè)問(wèn)題的分析，可以得出這些問(wèn)題是沒(méi)有充分理由而存在的結(jié)論。對(duì)這些問(wèn)題的研究分析可以為避免這些問(wèn)題的出現(xiàn)而指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責(zé)任訴訟，設(shè)計(jì)人員和工業(yè)界按照適當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。
從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應(yīng)該對(duì)材料的性質(zhì)，特點(diǎn)和加工方法有一個(gè)全面而基本的了解。
在隨后生產(chǎn)和售后服務(wù)的幾年中，要接受新觀念的變化，或者由試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步分析并改進(jìn)。
一些設(shè)計(jì)規(guī)則
在本節(jié)中，建議要運(yùn)用創(chuàng)造性的態(tài)度來(lái)替代和改進(jìn)。也許會(huì)創(chuàng)造出更實(shí)用、更經(jīng)濟(jì)、更耐用的產(chǎn)品。
為了激發(fā)創(chuàng)造性思維，下列是設(shè)計(jì)和分析的建議規(guī)則。前六個(gè)規(guī)則對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)特別適用。
1. 要有創(chuàng)造性的利用所需要的物理性質(zhì)和控制過(guò)程。
2. 認(rèn)識(shí)負(fù)載產(chǎn)生的影響及其意義。
3. 預(yù)測(cè)沒(méi)有想到的負(fù)載。
4. 創(chuàng)造出對(duì)載荷更為有利的條件。
5. 提供良好的應(yīng)力分布和最小的剛度條件。
6. 運(yùn)用最簡(jiǎn)單的方程來(lái)優(yōu)化體積和面積。
7. 選擇組合材料。
8. 仔細(xì)選擇所備的原料和不可缺少的組件。
9. 調(diào)整有效的設(shè)計(jì)方案，以適應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程和降低成本。
10. 規(guī)定好準(zhǔn)確的位置條件為了使組件安裝時(shí)不干涉。
機(jī)械設(shè)計(jì)包括一下內(nèi)容：
1. 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)所需要公式以及安全系數(shù)進(jìn)行介紹。
2. 回顧材料特性、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷分析，包括梁、振動(dòng)和沖擊載荷。
3. 回顧應(yīng)力的基本規(guī)律和失效分析。
4. 介紹靜態(tài)失效理論和靜態(tài)載荷下機(jī)械斷裂分析。
5. 介紹疲勞失效理論并強(qiáng)調(diào)在壓力條件下接近高循環(huán)的疲勞設(shè)計(jì)，這通常用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)中。
6. 深入探討機(jī)械磨損機(jī)理、表面接觸應(yīng)力和表面疲勞現(xiàn)象。
7. 使用疲勞分析技術(shù)校核軸的設(shè)計(jì)。
8. 討論潤(rùn)滑油膜與滾動(dòng)軸承的理論和應(yīng)用。
9. 深入介紹直齒圓柱齒輪的動(dòng)力學(xué)、設(shè)計(jì)和應(yīng)力分析，并簡(jiǎn)單介紹斜齒輪、錐齒輪和渦輪有關(guān)方面的問(wèn)題。
10. 討論彈簧設(shè)計(jì)、螺桿等緊固件的設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)螺桿和預(yù)緊固件。
11. 介紹盤(pán)式和鼓式離合器以及制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和技術(shù)說(shuō)明。
機(jī)械設(shè)計(jì)
一臺(tái)完整機(jī)器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機(jī)械制圖、運(yùn)動(dòng)學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。
任何產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)第一步就是選擇產(chǎn)品每個(gè)部分的構(gòu)成材料。許多的材料被今天的設(shè)計(jì)師所使用。對(duì)產(chǎn)品的功能，它的外觀、材料的成本、制造的成本作出必要的選擇是十分重要的。對(duì)材料的特性必須事先作出仔細(xì)的評(píng)估。
仔細(xì)精確的計(jì)算是必要的，以確保設(shè)計(jì)的有效性。在任何失敗的情況下，最好知道在最初設(shè)計(jì)中有有缺陷的部件。計(jì)算（圖紙尺寸）檢查是非常重要的。一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)，就可以導(dǎo)致一個(gè)本可以完成的項(xiàng)目失敗。設(shè)計(jì)工作的各個(gè)方面都應(yīng)該檢查和復(fù)查。
計(jì)算機(jī)是一種工具，它能夠幫助機(jī)械設(shè)計(jì)師減輕繁瑣的計(jì)算，并對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)提供進(jìn)一步的分析?；?dòng)系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)的能力，已經(jīng)使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）成為了可能。心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應(yīng)他們所操作的機(jī)器。設(shè)計(jì)人員的基本職責(zé)是努力使機(jī)器來(lái)適應(yīng)人們。這并不是一項(xiàng)容易的工作，因?yàn)閷?shí)際上并不存在著一個(gè)對(duì)所有人來(lái)說(shuō)都是最優(yōu)的操作范圍和操作過(guò)程。另一個(gè)重要問(wèn)題，設(shè)計(jì)工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進(jìn)行交流和磋商。在開(kāi)始階段，設(shè)計(jì)人員必須就初步設(shè)計(jì)同管理人員進(jìn)行交流和磋商，并得到批準(zhǔn)。這一般是通過(guò)口頭討論，草圖和文字材料進(jìn)行的。
如前所訴，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類(lèi)需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識(shí)本身并不一定能給人類(lèi)帶來(lái)好處，只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。
應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計(jì)看成是機(jī)械設(shè)計(jì)人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個(gè)良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個(gè)好的設(shè)計(jì)中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認(rèn)真精確的進(jìn)行所有運(yùn)算。例如，即使將一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)，也會(huì)使正確的設(shè)計(jì)變成錯(cuò)誤的。
一個(gè)好的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)新的方法不適用時(shí)，就使用原來(lái)的方法。因此，設(shè)計(jì)人員必須要有耐心，因?yàn)?所花費(fèi)的時(shí)間和努力并不能保證帶來(lái)成功。一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機(jī)械設(shè)計(jì)師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過(guò)程中應(yīng)該認(rèn)真選擇原有的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)原理，將其與未經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的新觀念結(jié)合起來(lái)。
新設(shè)計(jì)本身會(huì)有許多缺陷和未能預(yù)料的問(wèn)題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問(wèn)題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個(gè)性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時(shí)，也伴隨著較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計(jì)本身不要求采用全新的方法，就沒(méi)有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。