1、1一联轴器1 联轴器是用来连接相毗连轴的设备。在机器结构中，联轴器被用做在两毗连轴间产生暂时性的连接。永久性的连接在某种意义上并不意味着在机器的有效寿命之间被破坏，但是在紧急的情况或当坏件被取代时可以破坏和复原。2 有很多种类的联轴器，它们的特点取决于它们使用的目的。如果一个特别长的轴被作为制造厂的主动轴或者被用作船的螺旋桨轴，它可以分段制造并且用刚性联轴器连接起来。3 当连接轴属于分离设备（如一个电机和一个减速箱）时，轴的精确校直是很困难的此时弹性联轴器被使用。这类联轴器连接轴的目的就是减小为对准轴产生的有害结果。弹性联轴器也允许轴在单独的载荷系统下偏移和在轴向没有其它轴的干预下自由移动。弹
2、性联轴器也可以用来减小振动载荷强度和一个轴到另一个轴传递的振动的强度。4 离合器是用来快速方便地连接将要旋转的轴或断开正在旋转的同心轴的设备。离合器通常安装在机器的输入轴和主驱动电机的输出轴之间，并且为机器的启动和制动提供一个便捷的途径，同时也允许主驱动电机或发动机在空载状态下启动。5 电动机中的转子（旋转单位）具有转动惯量，并且当电机启动时需要一个使之加速的扭矩。如果电机轴被刚性地连接在一个具有很大转动惯量的载荷上，并且通过合上开关使电机突然启动，在电机线圈被过度电流需求而烧坏之前电机可能没有足够的扭矩来使电机轴加速。在电机和受载荷轴之间的离合器能够限制用来加速转子和离合器部分的电机启动扭矩
3、。6 在一些机床上通过操作一个开关能很方便的使驱动机连续运转和开启关闭机床。还有一些机床是通过在中间轴上的皮带轮驱动带而获得动能的，中间轴本身是通过皮带轮从长主动轴驱动的，长主动轴为一组机床提供驱动。7 轴是旋转的或固定的单位，通常是圆形横截面，通常被安装在这样的结构上如：齿轮，皮带轮，飞轮，曲柄和其它能量传递的固件上。轴可能遭受弯曲，拉伸。压缩或扭转载荷，单独或与其它组合运转。当它们组合起来，人们也许期望会发现不仅静态而且疲劳强度对于设计参考是非常重要的，然而单一轴可能同一时间遭受静态压力，周期性压力和重复性压力。 “轴”这个词涵盖了许多变化如：轮轴和主轴。轮轴就是或者固定或者旋转的轴，对扭
4、转载荷不起作用。一个短的旋转轴往往叫做主轴。8 弹簧是一个对载荷敏感的储存能量的构件，它的主要特点是在不失效的情况下具有承受大的偏移并且当载荷移除时能够恢复到原来尺寸。大多数弹簧是机械的并且它们是从金属的固有塑性中获得功效的，液压弹簧和空气弹簧也是这样。9 弹簧有很多用处，如：为钟和表提供动力，交通工具的减震，称重，约束机床构件，减轻从不平衡的运转机床到支撑结构的周期性干扰力的传递，并且能提供精密仪器的运输是的震动保护。二润滑剂虽然润滑的主要目的是减小摩擦，但在滑动表面之间有控制摩擦和耗损能力的液体，固体或气体物质能被归类作为一种润滑剂。润滑的多样性不加润滑剂的滑动，经过处理的金属移除了所有外
5、来杂质和滑动时相互熔结的部分。由于缺少如此高的洁净度，吸附气体，水蒸气，氧化物和减少摩擦物质和粘住的趋势，常常导致了严重的磨损，这被称为“无润滑的”或者时干滑动。液体薄膜润滑，插入一完全分离滑动表面的液体薄膜能形成液体薄膜润滑。当油在汽车的主轴承上时，液体会故意的被引入或者无意的，以水为例，在光滑的橡胶轮胎和多雨的道路之间虽然流体通常是液体，例如油，水和一个广泛变化的其他物质，它也可能是气体，气体最 常使用空气。为了使零件分离，对于润滑薄膜范围内的压力是有必要的，均衡滑动表面的载荷，如果润滑薄膜的压力被一个外部资源供给，那个系统也就是说被液体静力学润滑。如果表面之间的压力时由于形状和自身表面的
6、2移动产生，然而，这个系统被流体动力的润滑了，润滑的第二类型取决于润滑剂的粘稠性。边界润滑，位于无润滑滑动和液体薄膜润滑的情况被称为边界润滑，也可以定义为润滑的条件由表面特性和润滑特性决定的，除了粘性的表面摩擦，边界润滑包括润滑现象的一个重要部分和通常在机器的启动和制动期间发生。固定润滑，当通常的润滑剂没有足够的抵抗去负载或温度极限的时候像石墨，钼，二硫化物固体被广泛的应用，但润滑不需要仅仅采取像脂肪，粉和气体这样通晓的形式，甚至一些金属常常服务于滑动表面，在一些精密机器中。润滑剂的应用虽然一种润滑剂主要控制摩擦和磨损，但它也能实现许多其它功能，功能的运用时变化的和常常相互关联的。摩擦控制、润
7、滑剂的数量和特性使它更有可能成为对滑动表面有深刻的影响关于碰到的摩擦。例如忽视温度和磨损这样的相关因素，而考虑两油膜润滑表面间的摩擦，这种摩擦比相同表面间无润滑剂的少于 200次，在油膜条件下，摩擦与液体的粘性是直接成比例的，一些润滑剂例如生油衍生物，粘稠性有很大的变化和使功能性的必须品拓宽领域满意，在便捷润滑条件下，关于摩擦粘稠性的作用变得没有润滑剂化学性质那么重要。磨损控制，磨损形成在润滑表面，由擦伤、腐蚀和固固接触而致。适合的润滑剂对于每种类型会起到有效作用，它们通过滑动表面间增加距离来提供膜去减少擦伤和固固接触磨损，从而减少污染物和表面粗糙度危害。温度控制，润滑剂有助于通过减少摩擦和减
8、少供应的热量来控制温度，效率取决于润滑剂供应数量，周边温度和对于外部冷却的措施，对于一个较小程度，润滑剂的类型也影响表面温度。腐蚀控制，一种润滑剂在于控制自身表面的腐蚀的角色是双倍的，当机器闲着的时候，润滑剂作为一种保护剂，当机器在运行时，润滑剂通过涂上一层润滑物质形成一层保护膜，可能含有添加剂去抵消腐蚀物质，润滑剂控制腐蚀的能力时与保留在金属表面油膜厚度和润滑剂化学组成直接相关的。其他功能润滑剂有着广泛的应用用途不仅仅是减小摩擦，这些应用中的一些如下面所述：动力传送：在液体传动装置中，润滑剂被广泛的应用于液压流体。隔离：在特殊的应用中，像变压器和开关装置中，有较高电介质的润滑剂起着电绝缘体作
9、用，为了绝缘性最好，润滑剂必须保持污染物和水的自由。震动阻尼：润滑剂在能量传递装置中起着液压阻尼作用，例如震动缓冲器和机器周围部分例如齿轮以间歇式载荷作用为主。密封：润滑油脂形成密封垫的特殊功能时保持润滑性或者排除杂质。第三篇 机座机座是一台机器的主要零件。大多数的机座是由铸铁，焊接钢，复合材料或水泥制成的。下列因素决定了材料的选择。材料必须能够抵抗变形和断裂。硬度和弹性必须均衡。材料必须在承受载荷作用下抵抗冲击，弯曲而不发生撕裂或永久性变形。机座材料必须减少或阻碍震动传递以降低精度等级和刀具寿命的波动。机座材料必须能承受不良的车间环境，包括新的冷却剂和润滑剂。为了最小化运动滑移所需的力，必须
10、要了解材料的膨胀。材料一定不能产生太多的热量，必须在生命周期中保持自身形状，而且必须要足够致密来保证在机器中传递力。优点和缺点铸造件或焊接件都能应用在大多数的场合。那一种材料更好的选择取决于在给定场合下的成本。铸铁。几乎所有机器的机座都传统的由铸铁制成，因为其他方法难以获得的轮廓特征都可以通过铸造得到。铸造件有一个优良的硬度质量比和优良的阻尼质量。改变壁厚和将材料添加到所需要的地方十分简便。3虽然铸铁是一种非常廉价的材料，但每次铸造都需要一个模具。较大尺寸是一个限制性因素，因为模具成品，螺栓连接和铸造件退火对于较大的部分都是困难和高成本的。较小的大规模生产机器通常用铸铁机座。因为它们更容易承担
11、模具费用。焊接机座对于小批量机械会更经济。焊接钢。当铸造件不经济时，机械制造者会用焊接钢来制造钢制机座。因为钢有更大的模数，它通常会制成 l 肋来提供强度。焊接点的数目是一个设计折中。通过焊接，制造大的部分简单并且可以添加新的特征甚至是在最初的设计完成之后，但热量产生变形并且增加成本。焊接点也能帮助阻碍钢质机座中的震动传递。制造者有时通过在焊接结构中循环冷却液或在机座腔体内加入铅或砂来增加阻尼。复合材料：这些材料的先进种类，包括聚合物 金属和陶瓷材料，可能会引人注目的改变机械工具的设计。陶瓷：日本在 20 世纪引入了实验性的用陶瓷的机械机座。陶瓷能够提供强度，刚度，稳定性，抗腐蚀性和较低的表面
12、粗糙度。但是它们易碎价格昂贵。它们传导性的缺少可以是优点或缺点。复合材料和陶瓷的应用都是有限的。强化混凝土：虽然在简单部分的传统钢筋混凝土能增加质量并减少振动，其他的种类通常是由压碎的混凝土或花岗岩被缚在基体上制成的复合物基体材料，更加普遍。复合材料比铸铁有更好的阻尼特性，能够铸造成几乎各种类型，不需要压力缓和，并且如果使用嵌入件可以容纳紧固物和导轨。然而它没有金属坚硬并且散热性较低。设计者必须考虑到复合材料和与它连接的金属部分之间不同的膨胀系数，这种材料经常用于高精度的机床和磨床。地基地基确保机器的稳定性，第二考虑缓冲和隔离。如果机器硬度不够，地基可提供必要的硬度。在选择地基时，设计者必须考
13、虑到机器的重量，它产生的力，精度要求，临近机器传递到地面的负载，由于长期的变化会影响机器的稳定性，所以土壤条件也必须考虑在内。如果一个小机床有足够的强度，地基就不用再提供额外的稳定性了。对于轻微负载，机器只需 152-203mm 的混凝土的地基。机器底座里的一个橡皮圈可以隔离机房或者工作处的其他力。浇筑到机房地面的一个独立的厚片可以支撑更重的机器。把一个厚片和工作处其他的消极或者积极的震动隔离因素隔离开来是最复杂的。机座设计机座设计中主要应注意：负载，阻尼，孔，热扭变和噪音。 负载 了解一个机器产生稳定或者变化的力是基本的。基本负荷是不变化的（机器及其附加件的重量,变化的负荷是机器在运转时突然
14、产生的负荷的总和，包括加速，减速，工具运动，不对称载荷（不均衡状况产生） ，自激载荷（负荷鱼震动相互作用产生） 。阻尼 虽然选择材料和设计时应该处理阻尼，但是有时也再机床里做一个抑制物来处理一些特许问题。如果设计者对所有的负荷了解清楚的话，那么在机器有小变化负荷的地方，抑制物会工作的很好并且效率很高。例如：一个抑制物在稳定的状况下工作正常，但是在变化的状况下往往会产生更多的坏处。孔 每个机床表面应该都是固体，但机器在装配和维修时需要打开。因此设计者要将孔的数量，尺寸与稳定性及其所需强度平衡。考虑热量 来自内部或者外部的热量是机床变形的主要原因。外部热源包括车间周围状况，冷却和润滑材料及日光;机
15、器本身也产生热量，如发电机，机器运转时的摩擦，工件的切割运动。理想地，机床温度应该最小化和保持不变。噪音 处于健康和安全的原因，减小噪音为人们普遍关注。零件及风扇运转所产生的空气湍流是一个特别的问题。外壳可以阻碍声音传出机器，隔声材料可以减少有害的声音。 四螺纹紧固件螺纹紧固件具有定位，夹紧，调整，和从机器的某一部分传递动力到另一个部分的功能。它们是属4于标准件和为大规模产品机器而设计的/用螺纹紧固仍然是主要的装配方式，在设计 和制造机器中，尽管用其他方法联接更好一些。因此设计者要选择最接近我们需要的标准类型和长度（规格） 。螺纹坚固件是一个实现在切向上施加一个小的力，使轴向上有效的产生和维持
16、一个大的力的装置。所有这些都基于单头螺纹螺钉，一个在一个小的部位产生很大机械效益的理论上叫做自锁的简单机构。然而有效的使用必须借助于另外两个简单机构:杠杆和轮轴机构。扳手属于杠杆，螺丝刀属于轮轴构件。螺纹紧固件大抵可以认为是一个小的具有高抗拉能力的部件，螺纹是在圆柱棒表面上切削或冷成型出沟槽，从而得到螺旋隆起物/所以加工出来的部件叫做螺钉、螺栓、双头螺柱。把螺纹加工在圆柱孔内的构件叫做螺母。能够配合的外螺纹和内螺纹得所有螺纹坚固件的关键。螺母绕螺柱旋转运动首先得到了一个沿螺钉轴线的运动。当遇到抗阻力时，螺纹产生一个由契形要求限定的轴向力。进一步旋转增加力矩，以增加轴向力。所以联接保持紧密，除非
17、有一些外部影响，例如，振动或温度变化超过了初始状态。统一的标准螺纹有三种基本的一系列直经螺距组合。统一标准粗牙螺纹系列是最普通的，主要用于振动不大和经常拆卸的通用装配装置。统一标准细牙螺纹系列能够提供在的拉力，更适用于精密调整的场合，这些系列常用于航天装配上。超细牙螺纹系列被用在薄壁件上的外螺纹的配合上。这个系列更抗振动并且能够实现非常细微的调整。统一标准螺纹在图纸、零件表、等上标明时，用一个包含尺寸、螺纹系列、配合级别、内外螺纹符号(A 为外螺纹，B 为内螺纹)和旋向的简略符号标注。例如，标注名称 表示外螺纹公称直径为 1/4 英寸，每旋入一英寸包含 20 个粗牙螺纹，公差等级为 2，螺纹右
18、旋。通常右旋标注可以省略，因为这些是标准。另一例子是 3/4-16UNF-2B-LH表示公称直径为 3/4 英寸的左旋内螺纹，每一英寸的长度有 16 个螺纹。ISO 标准包含许多直径螺距组合但是推荐美国标准详细指明的单一直径螺纹系列。公制螺纹用字母 M 表示，后面紧跟毫米单位表示的公称直径，后面紧跟用符号“ X“分开的毫米单位螺距，例如，M4*0.7 表示公称直径为 4mm，螺距为 0.7mm 的公制螺纹。垫圈通常与螺纹紧固件配合使用来为螺母和螺栓提供更好的支撑面，在大的孔和缝隙上提供一个支撑面，以便在大面积上分布载荷来防止装配时的损坏，改进扭矩拉伸比例（通过减少摩擦力） ，并且通过弹簧作用提
19、供自锁。平垫圈为薄环状，通常用作支撑面和载荷分配而不具有自锁能力。弹簧垫圈本质上是在载荷作用下变平的单圈螺旋形弹簧。弹簧作用帮助维螺栓的载荷，同时纵向的齿刀通过咬入支撑面提供一些自锁作用。弹簧垫圈通常由淬火钢制成螺纹紧固件主要用碳素钢和合金钢制成。不锈钢合金被用于需要提高抗腐蚀性的螺纹连接。以镍为基本成分的超合金入蒙乃尔同镍合金和因科合金被用在同时需要高温强度与抗腐蚀性的螺纹连接。铝、青铜、黄铜也被用于螺纹紧固件在不要求高强度的腐蚀性环境下，尼龙和其他塑料制成的紧固件既合适又环保第五篇 超高温涡轮机轴承下世纪早期用来为飞行器提供动力的先进的涡轮机已经处于设计阶段。这些发动机将会是非常高效的，在
20、许多情况下它可以使飞行器的速度达到 3 马赫以上。这种发动机主轴的工作条件是非常苛刻的。轴的转速将超过 30000r/min 而且轴承的工作温度也比曾经预测的 650要高。相关轴承的长的试用寿命再应用中也是有要求的，目前对于刚轴的液体润滑温度是 200。再短试用寿命的应用中可以达到 450。再保证使用寿命的前提下使用最先进的液体润滑剂和金属合金所能达到的最高温度是 500。在轴承的设计和耐高温金属与固体润滑剂的开发中需要信的想法。在目前已知的工作温度下，预测的极限工作温度（800900）是难以实线的。陶瓷轴承为把工作温度提高到 650以上提供了希望，但是再高速的配合处发生摩擦反映，高温陶瓷转动
21、轴承是复杂多样的。有效的轴承和润滑剂的选择要查看5他们的热力学，物理学，化学和机械学特性，同时还要查看工作环境和应用场合。滚动体与内外圈的材料评测高温轴承中滚动体与内外圈材料最重要的标准是：高温强度（硬度） ，热力学机械性能和氧化特性。工具钢是目前最普遍用于航空轴承再实用温度 400作用。在这个温度下正常的轴承钢很快的失去硬度。高含钴量的硬质合金和高含钨量的合金工具钢，并不像一般的轴承钢，已经在高温下实用；但是他们在 550作用失去硬度。高性能陶瓷是看起来有希望作为超高温轴承的一种材料。在 1100以上时这些陶瓷比普通的轴承钢有更高的硬度。再过去的十几年间陶瓷材料已经用来替代那些在高速，高温下
22、转动的轴承（Si3N4） 。氮化硅是理想材料因为它在高温下有足够的强度和硬度，再强度与重量方面的优点和当有足够的润滑油时卓越的抵抗接触疲劳的性能。1984 年时的美国开始在 500以上用固体润滑剂大规模实用这种材料。然而，氮化硅也有缺点，包括低的延伸性，低的韧性和极低的热膨胀性。由于这些特性制造陶瓷轴承的应用还有很多发展工作要作。其他的陶瓷材料，像 SiC 和 TiC 被认为适合用来作滚动体和内外圈的材料。虽然不像氮化硅那样流行和成熟，但它们有某些特性使得它们能够成为高温滚动轴承材料。例如，碳化硅被用来做 40000r/min的轴承滚动体的测试，虽然温度不是还在极限的条件下，它超过了液体润滑剂
23、的范围。润滑系统是由一系列单独的固体润滑组成的。碳化硅用于高温轴承的有点是它的热传导性和热扩散性，它的抗氧化能力和高纯度（这些特性很少被杂质所影响） 。这种材料的其中一个缺点死它的高的然性模量。这点比 Si3N4 高出 50%并且被认为是潜在的问题因为高赫兹接触应力的危险。固体润滑剂值得指出的是，温度对于最先进的合成润滑剂的限制几乎相当于对这些最先进轴承钢的限制。计算出来的未来涡轮发动机的运行温度远远超过了这些材料的能力。唯一的解决办法是利用非常规润滑剂。如果一个滚动轴承有了很好的润滑，对污染物有了很好的密封，那么轴承的寿命通常受到材料疲劳强度的限制。如果液体润滑剂不能用，然后某种形式的边界润
24、滑是必要的，以尽量减少摩擦热喝磨损。在有限的时期内，轴承接触部分的表面形成的氧化物可以提供合理有效的润滑。在温度超过了液体润滑剂所允许的温度，含有氧化物，硫化物和氟化物的各种化学元素的高温，稳定坚实的化合物会被利用。选择固体润滑剂的难点在于找到一种能在-50 度到 980 度的很大温度范围内抵抗高温和氧化的化合物。这里经常发生的情况是在低温状态下有良好润滑作用的固体润滑剂在高温状态下会失效或成为磨料，反之亦然。许多常用的固体润滑剂如石墨和二硫化钼是有效的润滑剂是因为它们的晶体晶格很容易被剪切。在空气中，有效的石墨润滑的最高温度取决于氧化程度。通过添加氧化物或金属盐，氧化限制可以得到相应的提升，
25、轴承表面石墨层的附着特性也能得到改善。即使是使用陶瓷材料，需要润滑膜的重要性再怎么强调也不为过。无润滑的氮化硅或碳化硅没有本质上的低摩擦，也没有良好的耐磨性。这些特性可以通过添加与材料相适应的固体润滑剂来获得。氮化硅，例如与含有高温添加剂的石墨润滑，能够形成摩擦化学膜用来降低摩擦系数，因此，减少了热量的产生。减少摩擦取决于比基础材料更容易剪切的薄膜。在超高温（高于 550 度）下运行的轴承，固体润滑剂被认为有比石墨和二硫化钼更好的热稳定性。当务之急是复杂摩擦学系统的发展。例如，对一个高温固体润滑的陶瓷轴承，是对它进行各个组成部分的单独摩擦学关系进行充分了解。六工程图学1，工程图学是一项工程的基
26、础。工程的本质就是设计需要在这个设计中把图学作为交流工具。图学服务是设计，制造和结构步骤的共同线索。2，学习工程图学的基本原理是你能作为工程师的关键，能够用草图描绘出一种思想是工程专业的先6决条件，这种以提供三维几何形体来和其他的工程师，科学家，专业和非专业技术人员交流的能力，是一种有价值的能力。同样重要的是知道如何去读和理解其他人员所画的图纸。3，这种交流的能力是作为一个成功的工程师的关键，通过书面和口头的图学交流构成了工程学习培养方案的重要的部分，图形语言的基本原理是通用的，这种有利形势是书面和口头不具备的，因此图形语言可以被称为“一种工程师的语言”4，图形的学习包括三个方面：术语，技术和
27、原理。在图形应用中能够接触到的定理定义如下：5，工程图学是一个工程的一部分，它包括用应用图学的原理来形成和传递设计想法。6，工程设计是一个能够产生问题的解决方案的系统过程。工程图学提供了一种可见的支持，它是工程分析并且记录用于设计过程的资料的基础。7，画法几何是一系列能够使得物体的图形形状通过物体的分解可以得到识别的原理，它是一种可以把三维几何形体所涉及到的空间角度，形状，尺寸，清晰度和相交的问题通过二维几何图形的表达来解决。8，计算机图学是一个利用数字计算机来界定，处理和显示设备，流程和制度，目的是分析设计和交流设计方案。9，组合建模通常是在一个数学表单中，更具体作为一个电子数据库，代表一个
28、概念程序和系统运作，基于计算机的建模很方便的被分为线框，平面和实体。10，工程图学是一个处于图形设计速度变化的时期。传统的绘图工具，例如 T 形尺，圆规，绘图机，被计算机的硬件和软件所取，我们处在这样一个经历了一种从比例尺，三角板转变为电脑键盘，从蓝图转变为局部的令人兴奋的时代。11，今天的工程师把工程图形看成是 CAD 的副产品，设计制造周期的控制现在已经成为了电子数据库的设计，变化立即被纳入所有方面的设计，型产品模型可以很快的被开发出来，通常可以利用计算机模拟进行认证从而绕过实体，如果图纸比较理想可以用来制造和记录的话，那么就可以快速的从数据库中获得。12，现在工程专业的学生都从设计过程的
29、起点进行学起，几何造型技术，基于数学理论的分析技术和实践中的可视化三维几何结构是强化计算机利用率的重点，为了准备建模和分析的想法，徒手绘图技术将会被学习和实践，学生将要学习生成和解释说明多视图图解草图和计算机技术，进行学习许多用于合理表达物体的形状（断面，标准尺寸，多视角）的图形标准。13，计算机执行三维绘图，根据应用的情况图形将被容易的做成二维或者三维的模型可也通过 CAD完成二维图形，例如平面 XY，曲面的生成。二维几何图形例如其中担任产生几何的圆柱和棱柱的圆和矩形是二维几何软件的一部分。特别的应用程序例如标尺寸通常采用一组或者是一系列的二维视图。14，三维几何建模包括线框，平面和实体模型
30、，线框表示由一系列节点通过线连接起来形成一个物体，曲面模型完整定义了一系列区域连接起来所形成的物体的边界。实体模型是一个物体的完整的定义，包括了所有边界和内部点的信息。根据实体模型在计算机上应用合适的软件可以完整的分析物体的性能。15，计算机图学已经成为一个强大的设计工具，极大的增强了工程师的能力，使得工程师在解决方案问题时具有创意和创新。16，信息革命正在顺利进行，电子设计的迅速发展已经改变了我们的工作和生活的方式。图形语言将继续是工程师和其他技术人员交流的基础。然而，我们看到的图形传递以及书面口头语言方法改变是惊人的。这些变化改变了工业和个人的生成能力，提高产品质量，改善工作环境。对于二十
31、一世纪的工程师的要求包括对于图形学原理的充分理解，运用实施图形学去支持整个设计过程。七工作图1， 工作图是一种用于实施设计的图纸，所有正投影的规则和制图学的技术可以用来沟通工作图上某个工程的细节。一个零件图是在一套施工图中反映单一部分（或细节）的工作图。2， 技术要求是伴随工作图的书面指示。当设计被一些图纸所代替的时候，技术要求通常是被写在7图纸上来巩固某个单一安排的信息。3， 所有的零件必须与其他零件在某种程度上联系，通过设计来实现必要的功能。在某些个特定部分的零件图被制出之前，设计者必须全面的分析工作图确保这些部分的参数与配合件统一，其中运用准确的公差，对接触表面进行精加工和保证两个部件间
32、能够适当的运转。4， 在准备工作图的过程中，起草者做了大量的工作，但是通常是一名工程师的设计者仅仅负责工作图的正确性。是工作图使产品和系统得以实现。5， 工作图是为工程师提供设计细节和技术要求文件指导的法律合同。因此工作图必须清晰，精确，和尽可能的完备。一个工程的修订和修改在生产和建设过程中实施比在最初的设计阶段要昂贵的多。6， 不好的工作图导致时间和资源的浪费并且增加了执行成本。出于对竞争的经济角度的考虑工作图的错误要尽可能的少。7， 英寸是英制的基本单位，并且几乎所有的工厂都使用的是英寸尺度。8， 毫米是公制体制的基本单。示数后面的公制的缩写是标准上的省略，因为在标题块附近的国际体系符号表
33、明，所有单位都是公制的。9， 某些工作图既有英寸标注又有毫米标注，通常在圆括号或括号里的是毫米标注。一些单位也可能首先以毫米尺度出现然后被转换，并显示在括号内为英寸。从一种单位转换到另一种单位会导致小数舍入上的误差。并且每一张工作图的初始单位体制的解释应该在标题块出得以体现。10， 标题块在应用时标题块通常包括标题或部分名称，起草者，日期，规模，单位和页码。其他信息例如公差，校对者和材料也可以被给出。任何在第一版本之后为了改善设计的修改或改变会在修订栏里表示出来。11，根据工程的复杂性，一组工作图应该包括一张到一百张图。给出每张图序号和总的图号对于每张图是很重要的。12， 在零件明细表的零件序
34、号和零件名要与被标出的每个零件对应。此外，同样的零件用了基础数量和材料要在装配图上标出来。13，如果所有的零件图都是同样的形式。只需要在每张图纸标题栏示一次，如果几张零件图示不同比例要在图纸的每组示图下方指示出来，这种情况示出“如图所示”在标题栏。如果图纸示不是按比例画的 要把“NTS”写在标题栏里。14，给每个零件一个名字和序号，采用字母和数值 1/8（3mm）高。吧零件序号放在圆圈里，这圆圈接近于正常的四倍。15，把零件图放在视图附近，因此它们连接关系是比较明确的，在装配图中，这个圆圈尤其重要，因为同样的零件序号在明细表中使用。16，核查图纸的人必须具有专门资格以便于他们能发现错误兵进行修
35、正和更改。从而用最低的成本制造出比较好的产品。核查员可能是在这个设计和制图工程中主要的有经验的绘图员野可能是发起这个项目的工程师和设计师。在大型公司工作人员在各车间参与图纸生产图纸审查指定每个零件确保最有效的生产方法。17，核对员不检查最原始图纸，代替的是，他们修改的标记用有颜色的铅笔在蓝图上改，做标记的图纸返回给绘图员，绘图员在患处另外的图用于最后人批准。18 ，核对者检查工作零件图使得更加完善。此外，还要负责图纸完整、质量、可实性和明确性19， 除了个人的修改记录绘图员要做个工程所有更改记录。在工程进行中，绘图员要记录更改日期和人员，这样一个记录可以使得任何一个人在将来检查这个工程时可以很
36、容易理解兵明确所使用程序达到最后设计方案20 ， 图纸的准备过程常需要做一些计算，如果他们丢失或没做好，他们可能需要重做，因此他们应该是一个常设的一部分日志。第八章 工程设计8工程设计是对人类的需要的解答获得的一个系统的过程。过程被申请用于变化复杂的问题 。例如，机械工程师将使用设计过程发现有效的，高效率的方法将往复移动的行动转换成传动的圆周运动用来驱动列车内燃机，电气工程师将在设计过程中，使用(从高处) 落下的水作为发电的能源 ; 材料工程师将在设计过程中，使用烧蚀材料（的方法） ，使宇航员能够安全地重返地球大气层。绝大多数的复杂问题在当今的高科技社会解决方案不依赖单一的工程学学科，而依靠小
37、组（形式）的工程师，科学家，环境学家，经济学家，社会学家，法定人员队，不仅取决于适当的应用技术，而且还取决于公众情绪来作为通过政府规章和（巩固）政治影响力。作为工程师，我们有能力与技术专长，开发新的（产品）和改进的产品以及系统 ，但与此同时，我们必须越来越认识到一般而言我们的行动对社会和环境影响以及勤奋的工作直到鉴于所有相关因素最好解决办法的影响。设计是工程学教育过程的顶点; 这是与其他行业区别工程学的明显特点。工程设计的一个正式定义是在工程技术学检定委员会的课程指南被找到的，工程技术学检定委员会检定课程并且获得它的会员资格课程有一个明确定义的设计如下：工程设计的过程是制定一个系统，构件，或工
38、艺，以满足所需的需要.它是一个决策过程（经常重复进行） ，其中基础是科学，数学，科学和工程科学，适用于优化资源转换，以满足阐明的目标。工程设计的组成部分课程必须包括大多数具有以下特点：发展学生的创造力，利用不限成员名额的问题，开发和利用现代设计理论和方法，制订设计问题的声明和规格，审议替代解决方案，可行性的考虑，生产过程，并行工程设计，系统和详细的说明。进一步的，至关重要的是包括各种现实的制约因素，如经济因素，安全性，可靠性，美学，伦理学，和社会的影响。如果什么都可以说，在过去二十世纪下半叶，那就是，我们有爆炸的信息量。在数额之日起，可以发现在大多数科目是巨大势不可挡的，在上级组织人们有助理来
39、凝缩他们必须阅读，聆听，或观看的事情。当你开始寻找资料，准备扫描你的许多文件的来源和他们的位置，如果随后的数据似乎是重要的话，您可以轻松地找到它们。一些消息来源，也可包括以下：1， 现有的解决方案，更可身子从目前的状况解决一个具体的实际需要，如果产品都可以找到，研究，并在某些情况下，购买了详细的分析。改进的解决方案或一个创新的新的解决方案无法找到，除非现有的解决方案是彻底的理解。2， 您的图书馆，许多大学课程，教你如何使用图书馆，这些课程当你与化学和微积分做比较时是比较容易的，但是它们的重要性不能被低估，有很多课程在图书馆都能查询到你想要的信息，你能找到你需要的一个索引，像工程目录，有许多其他
40、目录提供特殊的信息，问题的本质将直接帮助你，不要犹豫去图书馆寻找帮助，你应该善于使用建立在计算机基础上的数据库和 CD 只读存储器技术。3， 专业组织。美国的机械工程师协会是一个技术型社团，将使学生有兴趣专研机械工程，在你大学的每个专业，在各个方面都是有联系的，这个联合的，具有社会性的专业协会是一个将最终有学生参与的组织协会，像美国土木工程师协会一样成为最新的技术型社团。电气和电子工程师协会，或任何一个几十个服务的技术利益所在专业与专业做法似乎最密切相关，很多工程师们的几个成员协会和社团。4， 行业杂志。通常是一些特殊的确切的产品和服务，它们被出版了数百种。资金和经济是工程设计和决策的一部分，
41、我们生活的这个社会是基于经济和竞争的基础之上，毋庸置疑的事实是许多好的建议被搁置是应为它们在经济上不可行的，我们中的大多是都意识到这个条件，在我们的日常生活中是存在的，我们从小父母就解释为什么我们不能得到一些想要的东西，是因为它们太贵了。同样的，我们不能将一些非常称心的部分放到我们的设计中是以为它的价值使我们不能获得足够的收益。制造业一直在不停的寻找各种新的产品，许多称心的产品是因为通用产品在市场上没有了竞争力，其他简单可靠的产品以为一出现人们就买它们，怎么知道未来的人们喜欢哪种新产品呢，他们必然很少知道在市场分析方面统计学是一个重要的认识，你们中的大多数将发现概率和统计是工程圈的一部分，9这
42、门技术在数学领域允许我们做出关于究竟会有多大的人群会根据少数人的反应而做出回应的推论。九 工程设计和安全系数任何对于工程材料的考虑和系统使用材料的工程设计必须首先要符合墨菲法则，这个法则是关于材料系统的。他对材料的要求如下：墨菲法则：如果系统的人和材料可能失效，这个系统终将失效。材料应用法则（1） 所有材料都是不稳定的。（2） 材料系统的强度取决于它最薄弱和最不稳定的部分。尽管这两点都明显是毫无疑问的，我们可以根据这个法则精心设计，尤其是这个材料应用法则。所有材料本质上都是不稳定的。即使像铂这样的材料在特殊环境下也会退化。在应力作用下材料都会有所变化。例如材料的蠕变。在足够长的时间里，所有材料
43、都会在缓慢的应力作用下失效。盈利和环境会在细微的地方发挥作用而导致失效，例如应力腐蚀裂痕。蠕变温度和应力温度的影响会引起材料特性的退化和零件及系统的失效。设计流程设计流程从解决方案说明开始。我们有时提到设计周期，但这个过程也许会包含设计周期外加一个设计实施方法，这个设计实施方法包含了基于设计的实际产品。设计周期可以包括最初的构思，草图和说明阶段绘制工程图的知识。计算机辅助设计正用于实现测试，模拟各种设计方法或设计构思的阶段。即使在最初的设计期间，知道一些可能用到的材料是很有帮助的。如果有些材料没有发明出来，那些需要这种材料特性的设计就永远也无法实现了。所以制造之前，必须根据设计需求写明材料的技
44、术说明。如果所需材料的特性不存在，或者必须要等到新材料设计或制造出以后才能开工的话，再设计模拟中就必须更改对材料特性的要求。在设计过程中，材料必须是现实存在的。图 1 说明了莫伊设计流程的简要图示，它包括了设计实施方案。材料在实施过程中必然担当者至关重要的角色，因为它们可以实现这个设计。在图 1 中表示的设计或设计实施方案也许并不能刻画出最终产品的特性。最初的工艺也许生产的只是一个雏形，这个雏形要经过测试和改进，指导生产出最终需要的产品为止。总而言之，最终产品应该能运行平稳，经济节约（或有一定经济效益）并且安全。工程设计中的安全系数安全系数的概念通常用于评价和考虑材料强度。安全系数通常应用于屈
45、服强度，但也同样应用于极限抗拉强度。屈服应力是指使材料（尤其是金属或合金）产生永久变形的应力。超过了屈服应力或屈服强度，材料会开始发生蠕变。若施加的负载持续超过屈服强度就会使材料产生滑移，也就是晶格位移。一段时间后，材料会产生足够的滑移，导致材料断裂。所以若材料在不超过屈服强度的条件下运行，它似乎就不会因过载而失效。我们有时根据屈服强度的几分之一来设计。例如，我们假定一种材料运行时不会超过屈服强度的一半，我们可以认为此时的安全系数为 2。在极限状态下，我们可以允许系统的最大应力达到y/4，这时安全系数是 4。显然在设计过程中，使材料长时间处于临近极限拉应力的状态下是不安全的。另一方面，过大的安
46、全系数会导致设计难以实现，因为没有材料可以达到所需强度。另外，即使满足了强度要求，也无法合理应用材料。使用的材料可能太贵或具有很强腐蚀性，或者在预期时间内，其他方面不稳定。或者除了高强度，还需要高的电传导性。最后让我们来看看材料系统的概念。一个系统普遍意义上是指把各部件或元素布置并且相互联系成一个整体。一台机器就是把各个零件连接在一起的机械系统。材料系统是指一种相联接材料的布置。这个系统可分为在连接处的不同材料，并且在最理想的系统中通过接触面，两零件的联接面，或者通过从一个领域转换到另一个领域来把材料分开的。由于在晶界上可能出现裂纹，因此多晶金属或金属合金都可以看成是一种晶体相互连接的系统。从
47、我们刚刚讨论过的失效问题方面来考虑，你必须要知道失效现象不可能仅出现在一个小范围（相10连接的零件）上，也可能是联接本身。所以接触面也是系统的一部分，我们必须考虑到理论上最薄弱环节的各个联接和墨菲法则。在一个非常复杂的系统中是可以防止失效现象的，但这需要大量的测试，评估和对材料在各种条件下所处状态的初步了解。选择出最佳条件，避免系统零件处在极限状态，引入安全系数的概念，考虑到环境的改变和特殊工作状态这些都能使你成功地应用产品。你只要看看我们周围的科技产品你就会发现能设计出这些有效、可靠、有用的产品和设备是多么的令人感叹啊！十机械设计历史上大多数时期，机械设计这个学科仅仅需要学习机械零件和装配的
48、只是。但在二十世纪早期，电力元件被引进了机械设备。从那时起，学科经历了从纯粹的机械到机电的产品这样一个稳定的转变。不管怎样，无论变成多么电子化的设备，它们始终需要机器制造，装配和壳、套、箱等的机械组成部分。另外，几乎所有的产品都需要人机界面。20 世纪 60 年代和 70 年代时，机电设计这一学科被建立起来，也就是软件设计。现在许多机电产品都有作为控制部分的微处理器。仔细想想，例如，照相机，复印机以及许多“智能”玩具。这些产品都有机械，电力和软件组成部分被称作机电一体化产品。这些设备的设计困难是因为它需要有联系又明显不同的三个学科的领域和设计工艺知识。传统上讲，按机械工程学的各种表面分，我们把
49、它分解成：流体力学，热力学，机械学等。在划分类型的机械设计问题，这一学科为导向的方法是不恰当的。仔细想想，例如，最简单的设计问题，一种选择设计问题。选择设计问题就是从一个有相关要求的选择条目的清单中选择一个（或几个） 。最普通的例子就是从一个轴承一览表中选择正确的轴承，为一个光学设备选择正确的透镜，为制冷设备选择合适的风扇或者是为一个工序选择合适的热交换器。这当中的每一个问题即便学科是非常不同的设计过程都是基本相同的。这篇文章的目的是描述不同的独立学科的设计问题。在开始之前，我们必须认识到最常用的设计情形是混合各种问题。例如，我们也许会设计一种新型消费品，它在一个预定的设计下将一个生蛋打碎，煎炸，然后装盘。既然这是一个新产品，就将会有许多原创性设计的工作已经完成了。无论如何，设计过程进行的时候，我们将找到各种零件必要的配置;分析油炸部分的热传导将需要的参数；选一个传热零件和各种紧固件把各个组成部分连接起来。每一个斜体部分都包含不同种的设计问题，很少能找到完全是一种类型的问题。选择设计 选择设计需要从一系列相似项目中选择一个（或几个） 。我们每一次从目录中选择一个项目然后做这种类型的设计。听起来简单，但是如果一个目录中含有许多个项目或是有许多不同特征的项目，问题就变得十分复杂了。为了解决一个设计问题我们必须从确定的需求开始着手。
