【導讀】engineering-mechanicssciences.Doesthe. And,ashejots. downsomeideas,whathappensnext?right.Theproblemismore. reliability.

　　

【正文】 隱含的設計要求的組成部分。 在確定了要解決的問題，并且形成了一系列的書面的和隱含的設計要求之后，設計工作的下一階段是進行綜合以獲得最優(yōu)的結果。因為只有通過對所設計的系統(tǒng)進行分析，才能確定其性能是否滿足設計要求。因此，不進行分析 和優(yōu)化就不能進行綜合。 設計工作是一個反復進行的過程。在這個過程中，我們要經(jīng)歷幾個階段，在對結果進行評價后，再返回到前面的階段。因此，我們可以先綜合系統(tǒng)中的幾個零件，對它們進行分析和優(yōu)化，然后再進行綜合，看它們對系統(tǒng)的其他部分有時么影響。分析和優(yōu)化都要求我們建立或者做出系統(tǒng)的抽象模型，以便對此進行數(shù)學分析。我們將這些模型稱為數(shù)學模型。在建立數(shù)學模型時，我們希望能夠找到一個可以很好地模擬實際物理系統(tǒng)的數(shù)學模型。 評價是整個設計過程中的一個重要階段。評價是對一個成功的設計的最后檢驗，通常包括樣機的實驗室實驗。在 此階段我們希望弄清楚設計能否真正滿足所有的要求。它是否可靠？在與類似的產品的競爭中它能否獲勝？制造和使用這種產品是否經(jīng)濟？它是否易于維護和調整？能否從它的銷售或使用中獲得利潤？ 與其他人就設計方案進行交流和溝通是設計過程的最后和關鍵階段。毫無疑問，有許多偉大的設計、發(fā)明或創(chuàng)造之所以沒有為人類所利用，就是因為創(chuàng)造者不善于或者不愿意向其他人介紹自己的成果。提出方案是一種說服別人的工作。當一個工程師向經(jīng)營、管理部門或者其主管人員提出自己的新方案時，就是希望向他們說明或者證明自己的方案是比較好的。只有成功地完成這項 工作，為得出這個方案所花費的大量時間和精力才不會被浪費掉。 人們基本上只有三種表達自己思想的方式，即文字材料、口頭表述和繪圖。因此，一個優(yōu)秀的工程師除了掌握技術之外，還應該精通這三種表達方式。如果一個技術能力很強的人在上述三種表達方式中的某一種的能力較差，他就會遇到很大的困難。如果上述三種能力都很差，那將永遠沒有人知道他是一個多么能干的人！ 一個有能力的工程師不應該害怕在提出自己的方案時遭到失敗的可能性。事實上，偶然的失敗肯定會發(fā)生的，因為每一個真正有創(chuàng)造性的設想似乎總是有失敗或批評伴隨著它。從一次失敗中可 以學到很多東西，只有不怕遭受失敗的人們才能取得最大的收獲。總之，決定不把方案提交出來，才是真正的失敗。 機械設計概論 機械設計是一門通過設計新產品或者改進產品來滿足人類需求的應用技術科學。它是一個廣闊的工程技術領域，不僅要研究產品在尺寸、形狀和詳細結構等方面的基本構思，還要考慮產品在制造、銷售和使用等方面的有關問題。 進行各種機械設計工作的人員通常被稱為設計人員或者設計工程師。機械設計是一項創(chuàng)造性的工作。設計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)新性，還必須在機械制圖、運動學、工程材料、材料力學和機械制造工藝等方面具有深 厚的基礎知識。 如前面所述，機械設計的目的是生產能夠滿足人類需求的產品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科學知識本身并不一定能給人類帶來益處，只有當它們被用在產品上才能產生效益。因而，應該認識到再一個特定產品進行設計之前，必須先確定人們是否需要這種產品。 應當把機械設計看成是設計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產品設計、系統(tǒng)分析和制訂產品的制造工藝的一個良機。掌握工程基礎知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以再一個好的設計中做出所需的全部決定。另一方面，應該認真精確地進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放 錯，也會使正確的設計變成錯誤的。 一個好的設計人員應該勇于提出新的想法，而且愿意承擔一定的風險，當新的方法不適用時，就恢復采用原來的方法。因此，設計人員必須要有耐心，因為所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人易于墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事情。以為設計工程師應該不斷的探索改進現(xiàn)有產品的辦法，在此過程中應該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結合起來。 新設計本身會有許多缺陷和未能預料的問題發(fā)生，只有當這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產品誕生的同時，也伴隨著較高的風險。應該強調的是，如果設計本身不要求采用全新的辦法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新辦法。 在設計的初始階段，應該允許設計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即使產生了許多不切合實際的想法，也會在設計的早期，即繪制生產圖紙之前被改正掉。只有這樣， 才不至于堵塞創(chuàng)新得思路。通常要提出幾套設計方案 184。然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中 184。采用了某些未被接受 的方案中的一些想法。心理學家經(jīng)常談論如何使人們適應他們所操作的機器。設計人員的基本職責是努力使機器來適應人們。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。 另一個應該被認識到的重要問題是，設計工程師必須能夠同其他有關人員進行交流和溝通。在開始階段，設計人員必須就初步設計同管理人員進行交流和溝通，并得到批準。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。為了有效地進行交流，需要解決下列問題： （ 1） 所要設計的這個產品是否真正為人們所需要？ （ 2） 此產品與其他公司的現(xiàn)有產品相比有 無競爭能力？ （ 3） 生產這種產品是否經(jīng)濟？ （ 4） 產品的維修是否方便？ （ 5） 產品有無銷路？是否可以盈利？ 只有時間才能對上述問題給出正確的答案。但是，產品的設計、制造和銷售只能在對上述問題的初步肯定答案的基礎上進行。設計工程師還應該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對最終設計方案進行溝通。 通常，在制造過程中會出現(xiàn)某個問題?？赡軙髮δ硞€零件尺寸或公差作一些修改，使零件的生產變得容易。但是，工程上的修改必須要經(jīng)過設計人員批準，以保證不會損傷產品的功能。有時，在產品的裝配時或者裝配外運前的試驗中才發(fā)現(xiàn)設計中的某些缺陷。這些 事例恰好說明了設計是一個動態(tài)過程?？偸谴嬖谥玫姆椒▉硗瓿稍O計工作，設計人員應該不斷努力，尋找這些更好的方法。 機械加工 車削 普通車床作為最早的金屬切削機床中的一種，目前仍然有許多有用的和為人們所需要的特性?，F(xiàn)在，這些機床主要用在規(guī)模較小的工廠中，進行小批量的生產，而不是進行大批量的生產。 在現(xiàn)在的生產車間中，普通車床已經(jīng)被種類繁多的自動車床所取代，諸如自動仿形車床，六角車床和自動螺絲車床。現(xiàn)在，設計人員已經(jīng)熟知先利用單刃刀具去除大量的金屬余量，然后利用成型刀具獲得表面光潔度和精度這種加工方法的優(yōu)點 。這種加工方法的生產速度與現(xiàn)在工廠中使用的最快的加工設備的速度相等。 普通車床的加工偏差主要依賴于操作者的技術熟練程度。設計工程師應該認真地確定由熟練工人在普通車床上加工的試驗零件的公差。在把試驗零件重新設計為生產零件時，應該選用經(jīng)濟的公差。 六角車床 對生產加工設備來說，目前比過去更著重評價其是否具有精確的和快速的重復加工能力。應用這個標準來評價具體的加工方法，六角車床可以獲得較高的質量評定。 在為小批量的零件（ 100～ 200 件）設計加工方法時，采用六角車床時最經(jīng)濟的。為了在六角車床上獲得盡可能小的公 差值，設計人員應該盡量將加工工序的數(shù)目減至最少。 自動螺絲車床 自動螺絲車床 通常被分為以下幾種類型：單軸自動、多軸自動和自動夾緊車床。自動螺絲車床最初是被用來對螺釘和類似的帶有螺紋的零件進行自動化和快速加工的。但是，這種車床的用途早就超過了這個狹窄的范圍?，F(xiàn)在，它在許多種類的精密零件的大批量生產中起者重要的作用。工件的數(shù)量對采用自動螺絲車床所加工 零件的經(jīng)濟性有較大的影響。如果工件的數(shù)量少于 1000 件，在六角車床上進行加工比在自動螺絲車床上加工要經(jīng)濟得多。如果計算出最小經(jīng)濟批量，并且針對工件批量正確 地選擇機床，就會降低零件的加工成本。 自動仿形車床 因為零件的表面粗糙度在很大程度上取決于工件材料、刀具、進給量和切削速度，采用自動仿形車床加工得到的最小公差不一定是最經(jīng)濟的公差。 在某種情況下，在連續(xù)生產過程中，只進行一次切削加工時的公差可以達到 177。 。對于某些零件，槽寬的公差可以達到 177。 mm。鏜孔和采用單刃刀具進行精加工時，公差可達到 177。 mm。在希望獲得最大產量的大批量生產中，進行直徑和長度的車削時的最小公差值為 177。 mm 時是最經(jīng)濟的。 銑削 除了車削和鉆削， 銑削無疑是應用最廣泛的金屬切削方法。銑削非常適合于而且也易于應用在任何數(shù)量的零件的經(jīng)濟生產中。在產品制造過程中，許許多多種類的銑削加工是值得設計人員認真考慮和選擇的。 與其他種類的加工一樣，對于進行銑削加工的零件，其公差應該被設計或銑削生產所能達到的經(jīng)濟公差。如果零件的公差設計得比需要的要小，就需要增加額外的工序，以保證獲得這些公差 —— 這將增加零件的成本。 磨削 磨削是一種應用最廣泛的零件精加工方法，用來獲得非常小的公差和非常低的表面粗糙度。目前，幾乎存在著適合于各種磨削工序的磨削。零件的設計特征在很大程 度上決定了需要采用的磨削的種類。當加工成本太高時，就值得對零件進行重新設計，使其能夠通過采用既便宜又具有高生產率的磨削方法加工出來，以獲得經(jīng)濟效益。盡管通常認為磨削適用于精加工工序，對那些適合于采用磨削來完成粗、精加工工序的工件，也經(jīng)常采用磨削方法完成全部加工工作，而不采用車削或者其他加工方法。因此，許多種類的鍛件和其他零件，可以采用磨削的方法完成其從毛坯到成品的全部加工，這可以顯著地節(jié)約時間和費用。 磨床有以下幾種類型：外圓磨床、無心磨床、內圓磨床、平面磨床和工具磨床。 外圓磨床和無心磨床是用來磨削圓柱形 工件或者圓錐形工件的。因此，花鍵軸、軸和其他類似的零件是采用普通的外圓磨床，或者采用無心磨床進行加工的。 螺紋磨床用來磨削螺紋量規(guī)上的精密螺紋和用來磨削螺紋的中徑與軸的同心度公差很小的精密件上的螺紋。 內圓磨床用來磨削精密的孔、汽缸孔以及各種類似的，需要進行精加工的孔。 平面磨床用來對各種平面工件，或者帶有平面的工件進行精加工?？梢圆捎蒙拜喌倪吇蛘呱拜喌亩嗣孢M行磨削。這類機床上裝有往復式工作臺或者回轉式工作臺。