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黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文（文獻翻譯） 第 4 頁
機械設(shè)計
摘要：機器是由機械裝置和其它組件組成的。它是一種用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量的裝置，例如：發(fā)動機、渦輪機、車輛、起重機、印刷機、洗衣機、照相機和攝影機等。許多原則和設(shè)計方法不但適用于機器的設(shè)計，也適用于非機器的設(shè)計。術(shù)語中的“機械裝置設(shè)計” 的含義要比“機械設(shè)計”的含義更為廣泛一些，機械裝置設(shè)計包括機械設(shè)計。在分析運動及設(shè)計結(jié)構(gòu)時，要把產(chǎn)品外型以及以后的保養(yǎng)也要考慮在機械設(shè)計中。在機械工程領(lǐng)域中，以及其它工程領(lǐng)域中，所有這些都需要機械設(shè)備，比如：開關(guān)、凸輪、閥門、船舶以及攪拌機等。
關(guān)鍵詞：設(shè)計流程 設(shè)計規(guī)則 機械設(shè)計
設(shè)計流程
設(shè)計開始之前就要想到機器的實際性，現(xiàn)存的機器需要在耐用性、效率、重量、速度，或者成本上得到改善。新的機器必需具有以前機器所能執(zhí)行的功能。
在設(shè)計的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不要受到任何約束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設(shè)計的早期，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)計方案，然后加以比較。很有可能在這個計劃最后決定中,使用了某些不在計劃之內(nèi)的一些設(shè)想。
一般的當外型特點和組件部分的尺寸特點分析得透徹時，就可以全面的設(shè)計和分析。接著還要客觀的分析機器性能的優(yōu)越性，以及它的安全、重量、耐用性，并且競爭力的成本也要考慮在分析結(jié)果之內(nèi)。每一個至關(guān)重要的部分要優(yōu)化它的比例和尺寸，同時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。通過力學(xué)原理來分析和實現(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，像動力慣性、加速動力和能量；包括彈性材料的強度、應(yīng)力和剛度等材料的物理特性，以及流體潤滑和驅(qū)動器的流體力學(xué)。設(shè)計的過程是重復(fù)和合作的過程，無論是正式或非正式的進行，對設(shè)計者來說每個階段都很重要。
最后，以圖樣為設(shè)計的標準，并建立將來的模型。如果它的測試是符合事先要求的，則再將對初步設(shè)計進行某些修改，使它能夠在制造成本上有所降低。產(chǎn)品的設(shè)計需要不斷探索和發(fā)展。許多方案必須被研究、試驗、完善，然后決定使用還是放棄。雖然每個工程學(xué)問題的內(nèi)容是獨特的，但是設(shè)計師可以按照類似的步驟來解決問題。
產(chǎn)品的責任訴訟迫使設(shè)計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關(guān)于材料應(yīng)用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預(yù)見和考慮材料的合理用途（如有可能，設(shè)計人員還應(yīng)進一步預(yù)測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(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，尤其是當其性能數(shù)據(jù)長期不更新；(d)質(zhì)量控制方法不適當和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。
通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由而存在的結(jié)論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(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)品責任訴訟，設(shè)計人員和工業(yè)界按照適當?shù)某绦蜻M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)該對材料的性質(zhì)，特點和加工方法有一個全面而基本的了解。
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，或者由試驗和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，進一步分析并改進。
一些設(shè)計規(guī)則
在本節(jié)中，建議要運用創(chuàng)造性的態(tài)度來替代和改進。也許會創(chuàng)造出更實用、更經(jīng)濟、更耐用的產(chǎn)品。
為了激發(fā)創(chuàng)造性思維，下列是設(shè)計和分析的建議規(guī)則。前六個規(guī)則對設(shè)計者來說特別適用。
1. 要有創(chuàng)造性的利用所需要的物理性質(zhì)和控制過程。
2. 認識負載產(chǎn)生的影響及其意義。
3. 預(yù)測沒有想到的負載。
4. 創(chuàng)造出對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. 運用最簡單的方程來優(yōu)化體積和面積。
7. 選擇組合材料。
8. 仔細選擇所備的原料和不可缺少的組件。
9. 調(diào)整有效的設(shè)計方案，以適應(yīng)生產(chǎn)過程和降低成本。
10. 規(guī)定好準確的位置條件為了使組件安裝時不干涉。
機械設(shè)計包括一下內(nèi)容：
1. 對設(shè)計過程、設(shè)計所需要公式以及安全系數(shù)進行介紹。
2. 回顧材料特性、靜態(tài)和動態(tài)載荷分析，包括梁、振動和沖擊載荷。
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)載荷下機械斷裂分析。
5. 介紹疲勞失效理論并強調(diào)在壓力條件下接近高循環(huán)的疲勞設(shè)計，這通常用在旋轉(zhuǎn)機械的設(shè)計中。
6. 深入探討機械磨損機理、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。
8. 討論潤滑油膜與滾動軸承的理論和應(yīng)用。
9. 深入介紹直齒圓柱齒輪的動力學(xué)、設(shè)計和應(yīng)力分析，并簡單介紹斜齒輪、錐齒輪和渦輪有關(guān)方面的問題。
10. 討論彈簧設(shè)計、螺桿等緊固件的設(shè)計，包括傳動螺桿和預(yù)緊固件。
11. 介紹盤式和鼓式離合器以及制動器的設(shè)計和技術(shù)說明。
機械設(shè)計
一臺完整機器的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。機械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的工作。設(shè)計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識。
任何產(chǎn)品在設(shè)計時第一步就是選擇產(chǎn)品每個部分的構(gòu)成材料。許多的材料被今天的設(shè)計師所使用。對產(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。對材料的特性必須事先作出仔細的評估。
仔細精確的計算是必要的，以確保設(shè)計的有效性。在任何失敗的情況下，最好知道在最初設(shè)計中有有缺陷的部件。計算（圖紙尺寸）檢查是非常重要的。一個小數(shù)點的位置放錯，就可以導(dǎo)致一個本可以完成的項目失敗。設(shè)計工作的各個方面都應(yīng)該檢查和復(fù)查。
計算機是一種工具，它能夠幫助機械設(shè)計師減輕繁瑣的計算，并對現(xiàn)有數(shù)據(jù)提供進一步的分析?；酉到y(tǒng)基于計算機的能力，已經(jīng)使計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（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)他們所操作的機器。設(shè)計人員的基本職責是努力使機器來適應(yīng)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。另一個重要問題，設(shè)計工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進行交流和磋商。在開始階段，設(shè)計人員必須就初步設(shè)計同管理人員進行交流和磋商，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。
如前所訴，機械設(shè)計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設(shè)計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。
應(yīng)當把機械設(shè)計看成是機械設(shè)計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個良機。掌握工程基礎(chǔ)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)和公式是不足以在一個好的設(shè)計中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設(shè)計變成錯誤的。
一個好的設(shè)計人員應(yīng)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，就使用原來的方法。因此，設(shè)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(shè)計，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。一位機械設(shè)計師應(yīng)該不斷地探索改進現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應(yīng)該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設(shè)計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。
新設(shè)計本身會有許多缺陷和未能預(yù)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(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風險。應(yīng)該強調(diào)的是，如果設(shè)計本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。