12.机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册.pdf

.最新机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册发行：银声音像出版社开本：!#$%&$($)开印张：$%字数：*%千字版号：+,-.!/*)/0!*/定价：$%1%元（$23 4 手册四卷）版权所有翻印必究.最新机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册彭志源主编卷一银声音像出版社.最新机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册彭志源主编卷二银声音像出版社.最新机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册彭志源主编卷三银声音像出版社.最新机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册彭志源主编卷四银声音像出版社.最新机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册编委会编委会主编：彭志源特邀编委（以姓氏笔画为序）：马友车鸣王宗平王洪臣史红邓斌孙建国孙福利石世峰厉志刚史爱国冉启恕叶木枝田志刚刘军刘勇李健李小利任永惠任金生成小峰牟玉科向清玉江富春.前言本书吸收了近年来机械工程成熟的新技术成就与发展动向，采精摘要，面向生产实际。以实用、便查为特点，为机械工程师现场备查引据使用，也适合广大工程技术人员和院校师生的案头浏览，提示方向，扩大知识面，综合处理问题之用。本书内容编排以数据表格为主，对机械构造设计的重点参数和计算方法引表表述，让人一目了然，方便易查。同时也极具针对性地提出了机械设计与制造的关键问题和关键因素。本书全部内容包括：第一编机械设计基础第二编机械工程师常用测量与控制技术第三编机械联接与紧固结构设计参数与计算方法第四编机构传动结构设计参数与计算方法第五编轴、轴承、联轴器和离合器设计参数与计算方法第六编其他机械结构设计参数与计算方法第七编机械制造工艺参数与计算方法第八编机械可靠性设计参数与计算方法第九编机械制造工艺禁忌最后，由于编者水平有限，在本书的编写过程中难免会有错误和疏漏之处，请读者见谅！编者!#年$月.目录第一编机械设计基础第一章机械设计概论（!）!概述（!）!#产品规划（）!$方案设计（#$）!%技术设计（#）!&评价和决策（#%）!现代设计方法（&）第二章机械设计制图和公差（&%）#!机械制图（&%）#极限与配合（(）#$形状和位置公差（)%）#%表面粗糙度（!）第三章常用机械构造（*!）$!连杆机构（*!）$#凸轮机构（#$）!+!间歇和步进运动机构（#(）第四章摩擦、磨损与润滑（#）%!摩擦定律（#）%#磨损与磨损定律（#&(）%$润滑状态（#&）.第二编机械工程师常用测量与控制技术第一章测量基础知识（!）!测量方法（!）!#测量系统特性（!#）第二章控制技术基础（!$#）#!综述（!$#）#控制方式（!$%）#$控制系统（!#$）第三章机械几何量测量（!&#）$!长度、角度及形状的工作基准（!&#）$#测量长度的通用仪器仪表（!）$测量角度的仪器仪表（!(）$%表面粗糙度、波度和形位误差测量（!%)）$&螺纹测量（!%$）$齿轮测量（!%(）$(长度自动测量（*)%）$)尺度测量（*%）$*位移测量（*）第四章机械量测量（*%）%!振动测量（*%）%#力和力矩测量（*&)）%$转速测量（*#）%温度测量（*%）%&压力测量（)&）%流量测量（)(）%(物位测量（!）*目录.第三编机械联接与紧固结构设计参数与计算方法第一章螺纹和螺纹联接设计参数与计算方法（!#）!螺纹副中力的关系（!#）!#螺栓组联接的设计（!$）!$螺栓的强度计算（!%）!%螺纹紧固件的力学性能等级及许用应力（!&）!&螺栓联接的防松（表!(#）（!）!联接螺纹的基本尺寸（表!($）（!)）第二章键、花键和销联接设计参数与计算方法（!*）#!键联接（!*）#花键联接（!)&）#$销联接（!)!）第三章过盈联接设计参数与计算方法（!)#）$!圆柱面过盈联接（!)#）$#圆锥面过盈联接（!)+）第四编机构传动结构设计参数与计算方法第一章齿轮传动结构设计参数与计算方法（!#*）!齿轮传动的类型和适用范围（!#*）!#渐开线圆柱齿轮传动（!#%）!$圆弧圆柱齿轮传动（!+(）!%锥齿轮传动（)&*）!&蜗杆传动（)&）!齿轮材料与热处理硬度选配（)!$）第二章带传动结构设计参数与计算方法（)(）#!传动带的类型、特点与应用（表)(）（)(）#摩擦型带传动的作用力、滑动率和效率（)）!目录.!#一般工业用!带传动（#）!$平带传动（#$）第五编轴、轴承、联轴器和离合器设计参数与计算方法第一章轴设计参数与计算方法（%$）%传动轴（%$）%!心轴（%）%#转轴（%#）%$轴的结构设计（%&）%&钢丝软轴（&）第二章滚动轴承设计参数与计算方法（&#）!%滚动轴承的类型和代号（&#）!滚动轴承的选用（&(）!#滚动轴承组合设计（)）!$滚动轴承的润滑（(）!&滚动轴承过早损伤及其预防（($）第三章滑动轴承设计参数与计算方法（(#）#%滑动轴承的类型、特性与选用（(#）#!液体动压轴承（(&）#液体静压轴承（#*）#$粉末冶金含油轴承（#*%）#&无润滑轴承（#*(）#普通滑动轴承轴瓦形式与材料（#+*）#(滑动轴承用润滑剂（#+）第四章联轴器设计参数与计算方法（#+#）$%联轴器的选择（#+#）$!刚性联轴器（#+%）$#无弹性元件挠性联轴器（#+&）$金属弹性元件挠性联轴器（#+）$&非金属弹性元件挠性联轴器（#$）目录.!#万向联轴器（!#）!$安全联轴器（!$）第五章离合器设计参数与计算方法（!%&）%&离合器设计概述（!%&）%牙嵌离合器（!%）%(圆锥摩擦离合器（!%(）%!圆盘摩擦片离合器（!%)）%离心离合器（!%$）%#安全离合器（!*）%$超越离合器（!&）第六编其他机械结构设计参数与计算方法第一章制动器设计参数与计算方法（!）&制动转矩的确定（!）&制动摩擦材料（!(）&(外抱块式制动器（!)）&!内张蹄式制动器（!#）&%带式制动器（!$）&#盘式制动器（!&）第二章弹簧设计参数与计算方法（!%）&弹簧的类型及其特性（!%）螺旋弹簧（!#）(板弹簧（!)(）!碟形弹簧（!#&）%环形弹簧（!#%）第七编机械制造工艺参数与计算方法第一章铸造工艺参数与计算方法（!#$）&铸造方法分类、特点及应用（!#$）!目录.!#铸造工艺设计（!#）!$铸件缺陷及防止措施（$%）第二章锻压工艺参数与计算方法（$&!）#!锻压方法的分类、特点及应用（$&!）#热锻（$&）#$冷锻与温锻（$($）第三章机械装配工艺参数与计算方法（$(）$!装配工艺方案的选择（$(）$#装配工艺规程编制（$#）$典型部件装配（$#）$%机械装配要则（$!#）第四章机械制造自动化工艺参数与计算方法（$(）%!概述（$(）%#组合机床与自动线（$）%$数控机床与数控加工（$）%)*+、,-+与,-.（$/!）%&自动装配（$0&）第五章冲裁、冲压和弯曲工艺参数与计算方法（$0/）冲裁（$0/）&!冲裁件的搭边量（$0/）&#多排交错排列圆形冲裁件的中心距（$00）&$多排交错排列圆形冲裁件的排样条料宽度（$0）&%多排交错排列圆形冲裁件的材料利用率（$%）&钢在常温状态的冲裁力（平刃凸模）（$&）&钢在加热状态的冲裁力（平刃凸模）（$）&(有色金属的冲裁力（平刃凸模）（$(）&)非金属材料的冲裁力（$#）&*单面斜刃的冲裁力（!）（$!）&!+单面斜刃的冲裁力（）（$）&!+附表（$/）&!斜刃的冲裁力（/%&）$目录.!#$圆形冲裁件单面斜刃的冲裁力（!#）!#%圆形冲裁件双面斜刃的冲裁力（!$）!#&矩形冲裁件的冲裁力（!%）!#!平刃冲裁力和冲裁能量（!&）!#冲裁力的冲裁能量（!）!#(冲裁消耗的能量（!）!#)精冲件的压边力（!(）!#*冲裁时的卸件力和顶件力（!)）!$+冲裁凹模厚度（!）（!*）!$#冲裁凹模厚度（）（!*）!$冲裁凹模厚度和壁厚（!*#）!$%复合凸凹模的最小壁厚（!*$）!$&精冲件的环宽和孔径、孔边距（!*%）!$!精冲件的圆角半径、槽宽和边距（!*&）!$精冲件的最小孔径、孔边距和槽宽、槽边距（!*）!$(精冲件的最小孔径和孔孔之间的距离（!*!）!$)精冲件的倒角和齿轮模数（!*(）!$*精冲槽的最小宽度（!*)）!%+精冲件的最小圆角半径和精冲模的刃口间隙（!#）!%#冲裁模双面间隙（!#*）!%$卸件力和橡胶垫的尺寸及压缩程度（!#）!%卸件橡胶垫高度、压缩程度和工作行程（!#$）!%&圆柱形凸模抗弯刚度校核（!#%）!%!无导向圆形冲裁凸模的最大自由长度（!#&）!%冲裁模的刃口单位负载和模具材料（!#）冲压（!#!）!%(圆弧段的展开长度（!#!）!%)*+弯曲件的展开长度（!#(）!%*不同弯曲角弯曲件的展开长度（!）（!#)）!&+不同弯曲角弯曲件的展开长度（）（!$）!&#不同弯曲角弯曲件的展开长度（#）（!$*）!&$!形弯曲件的展开长度（!$#）!&%,形弯曲件的展开长度（!$）!&钩形弯曲件的展开长度（!$%）!&!冲压旋转体的坯料直径（!$&）!&!（-）圆环的当量坯料直径（!$）!目录.!#!（!）无底圆筒的当量坯料直径（#）!#!（$）截头锥体的当量坯料直径（#%）!#!（&）半球、球缺或球带的当量坯料直径（#）!#!（(）四分之一凸球环的当量坯料直径（)*）!#!（+）四分之一凹球环的当量坯料直径（),）!#!（-）凸形旋转体的当量坯料直径（).）!#!（/）凹形旋转体的当量坯料直径（)#）!#!（0）圆弧曲率中心在对称轴外侧旋转体的当量坯料直径（)）弯曲（)1）!#$退火和正火板材的最小弯曲半径（)1）!#%中性层的弯曲半径（)2）!#&冷作硬化板材的最小弯曲半径（)）!#大弯曲半径钢板冲压件的半径回弹量（)%）!(大弯曲半径钢板冲压件的角度回弹量（)）!)大弯曲半径钢板冲压件的半径回弹量和角度回弹量（1*）!*3 形弯曲件的角度回弹量（!）（1,）!+3 形弯曲件的角度回弹量（）（1.）!#形弯曲件的回弹角（1#）!板材自由弯曲的弯曲力（!）（1)）!$板材自由弯曲的弯曲力（）（11）!%板材自由弯曲的弯曲力（#）（12）!&钢板辊弯的回弹系数和辊子半径（1）!弯管时芯轴的选择（1%）第六章挤压和旋压工艺参数与计算方法（1）挤压（1）$)正挤压实心件的挤压压强（1）$*黑色金属正挤压实心件的挤压压强和挤压力（!）（2*）$+黑色金属正挤压实心件的挤压压强和挤压力（）（2,）$#正挤压空心件的挤压压强（2.）$!黑色金属正挤压空心件的挤压压强和挤压力（2#）$反挤压的挤压压强（2)）$%黑色金属反挤压的挤压压强和挤压力（!）（21）$&黑色金属反挤压的挤压压强和挤压力（）（22）$一些钢材的冷挤压力（2）$)(几种钢材挤压的单位面积变形力（2%）%目录.!#热态金属正挤压的挤压力（!#）!#$热态金属正挤压的挤压压强和挤压力（!$）!#%热态金属反挤压的挤压力（!）（!%）!#&热态金属反挤压的挤压力（）（!&）!#几种金属温热挤压时的挤压压强（!）!#!冷挤压凸模的结构参数（!）!#(冷挤压组合凹模内压和外环许用应力（!）!#)滚丝轮滚压螺纹时的径向滚压力（!(）!#*压印工序的压印力和压印功（!#）旋压（!($）!$+用板料旋压筒形件时的坯料直径（!($）!$#旋压薄壁筒形件坯料的厚度和长度（!(%）!$旋压薄壁筒形件时支撑环宽度和滚珠直径（!(&）!$%旋压薄壁筒形件时支撑环的外径和内径（!(）!$&旋压薄壁筒形件时的滚珠分离器直径（!()）!$旋压薄壁筒形件时的滚轮直径和宽度（!(*）!$!旋压件的直径与转速（!(）!$(滚轮支撑环的内外径和旋压道次（!(!）!$)管坯旋压的轴向压力（!(）!$*摆辗压强和压力（!(#）第七章拉紧和翻边、缩口工艺参数与计算方法（!#%）拉深（!#%）(#球面板的展开尺寸（!#%）($小圆角圆筒形拉深件的展开直径（!）（!#&）(%小圆角圆筒形拉深件的展开直径（）（!#）(&大圆角圆筒形拉深件的展开直径（!）（!#)）(大圆角圆筒形拉深件的展开直径（）（!#*）(!带凸缘圆筒形拉深件的展开直径（!#）(带球缺圆筒形拉深件的展开直径（!#!）()带半球圆筒形拉深件的展开直径（!#(）(*带凸缘筒形件的首次拉深直径（!#）(#+带凸缘圆筒形拉深件各尺寸之间的关系（($）(#圆锥形件一次拉深的最大深度（($&）(#$方锥形件一次拉深的最大深度（($）(#%锥形件一次拉深成形极限（($)）#目录.!#$截锥形拉深件的展开直径（!#）!#%带球缺截锥形拉深件的展开直径（!$）!#&带半球截锥形拉深件的展开直径（!%）!#!带圆筒小圆角截锥形拉深件的展开直径（!）!#带凸缘截锥形拉深件的展开直径（!&）!#(凸形平封头的展开尺寸（!）!)*带圆角凸形平封头的展开尺寸（!）!)#带直边圆角平封头的展开尺寸（!(）!)带平边圆角平封头的展开尺寸（!)）!)+带直边弧形封头的展开尺寸（!#,!)）（!*）!)$带直边弧形封头的展开尺寸（!#-!)）（!#）!)%带凸缘弧形封头的展开尺寸（!$）!)&带或不带凸缘球缺拉深件的展开直径（!%）!)!椭圆封头的展开尺寸（!）!)带直边椭圆封头的展开尺寸（!(）!)(带直边半球形封头的展开尺寸（!(）!+*带凸缘半球形封头的展开直径（!）（!(）!+#带凸缘半球形封头的展开直径（）（!()）!+)非变薄拉深件的最大壁厚（!(*）!+拉深时最大直径减缩比（!(#）!+$根据直径减缩比求半成品直径和拉深次数（!($）!+%圆筒件的拉深次数（!(%）!+&根据毛坏直径求半成品直径和拉深次数（!(!）!+!根据拉深件尺寸求半成品直径、展开直径和拉深次数（!(&）!+根据拉深相对高度求拉深次数（!)）!+(拉深件的总拉深系数（!)）!$*圆筒形件的拉深系数（!)(）!$#无凸缘圆筒件的拉深系数（有压边圈）（!)）!$)无凸缘圆筒件的拉深系数（无压边圈）（!)*）!$+拉深钢板各道次极限拉深系数（!)#）!$圆筒件和方筒件的拉深力（!)$）!$%变薄拉深筒形件的拉深力（!）（!)%）!$&变薄拉深筒形件的拉深力（）（!)!）!$!非变薄拉深筒形件的拉深力（!)&）!$无压边拉深筒形件的拉深力（!*）!$(有压边拉深筒形件的拉深力（!*）目录.!#$圆筒形拉深件的压边力（!）（!#）!#%圆筒形拉深件的压边力（）（!$）!#&圆筒形拉深件的压边力（#）（!）!#拉深压边的单位面积压边力（!%）!#(板材不变薄拉深的压边力（!&）!#拉深的拉深力和拉深功（!）!#)是否采用压边圈的选择（!%(）!#!拉深模的圆角半径（!%)）!#*拉深压力机行程内任意点的压力（!%#）翻边（!%$）!#+翻边件的展开宽度（!%$）!)$直角凸缘翻边尺寸及变形率（!%）!)%任意角凸缘翻边尺寸及变形率（!%）!)&一个工步内孔的最大翻边高度（!%&）!)圆锥孔的最大翻边高度（!%）!)(圆形件的翻边力（!%!）!)#圆孔翻边的首次翻边系数（!%*）缩口（!&(）!)软铝件的缩口力（!&(）!)!半硬铝件的缩口力（!&)）!)*软铜件的缩口力（!&#）!)+半硬铜的缩口力（!&$）!$软钢件的缩口力（!&）第八编机械可靠性设计参数与计算方法第一章机械可靠性设计原理与可靠度计算（!&）%应力,强度分布干涉理论与可靠度的一般表达式（!&）%&应力分布的确定（!)）%强度分布的确定（!）%(已知应力与强度的分布时的可靠度计算（!)）%#用数值积分法求可靠度（!*）%)用图解法求可靠度（!*）%!用蒙特卡罗模拟法求可靠度（*(）%*随机变量函数的变差系数（*(%）)目录.第二章机械静强度可靠性设计参数与计算方法（!）!#安全系数与可靠度（!）!设计参数数据的统计处理与计算（!#!）!$机械静强度可靠性设计（!$%）第三章机械疲劳强度可靠性设计参数与计算方法（!%#）$#疲劳强度设计参数数据的统计处理与计算（!%#）$!%及#%!%疲劳曲线（!&$）$机械零件的疲劳极限分布（!）$&机械零件的无限寿命可靠性设计（!(）$机械零件的有限寿命可靠性设计与寿命预测（!）第四章机械摩擦零件的可靠性设计参数与计算方法（#!）&#磨损的基本规律和磨损寿命线图（#!）&!给定寿命时零件耐磨性的可靠度计算（#）&$给定可靠度时零件耐磨寿命的计算（#)）第五章机械零部件的可靠性设计参数与计算方法（#&）#概述（#&）!螺栓连接的可靠性设计（#$#）$圆柱螺旋弹簧的可靠性设计（#%#）&轴的可靠性设计（#($）圆柱齿轮轮齿强度的可靠性设计（#&$）(滚动轴承与滑动轴承的可靠性设计（#*）)蜗杆%蜗轮传动承载能力的可靠性设计（#*#）第九编机械制造工艺禁忌第一章铸造禁忌（#*&）#铸造工艺规程设计中的禁忌（#*&）#!造型材料及工艺方法的禁忌（#)）#$制芯工艺及方法的禁忌（#$&）#&浇注系统设置的禁忌（#%）#目录.!#冒口、出气孔、冷铁和铸肋设置的禁忌（!#）!$铸造工艺装备结构工艺的禁忌（!$%）!%砂型、型芯烘干及合箱工艺的禁忌（!&%）!&铸造合金及熔炼工艺的禁忌（!&!(）!浇注、落砂及清理工艺的禁忌（!&#(）!(特种铸造工艺的禁忌（!&$）第二章锻造禁忌（!(!）)!锻造用材下料的禁忌（!(!）)锻前加热、锻后冷却与热处理的禁忌（!(!$）)*自由锻造的禁忌（!(&#）)+锤上模锻的禁忌（!(%）)#螺旋压力机上模锻的禁忌（!()&）)$曲柄压力机上模锻的禁忌（!%）)%平锻机上模锻的禁忌（!%!#）)&切边与冲孔的禁忌（!%&)）)冷挤压的禁忌（!%(）第三章冲压禁忌（!%!）*!冲压材料使用的禁忌（!%!）*)冲裁工序的禁忌（!%&）*弯曲工序的禁忌（!%*）*+拉深工序的禁忌（!%$#）*#成形工序的禁忌（!%)%）*$厚板成形工序的禁忌（!#(）*%曲面零件成形的禁忌（!#$）*&软模成形的禁忌（!#!&）第四章切削加工禁忌（!#!#）+!车削工艺的禁忌（!#!#）+)钻、扩、铰、镗削工艺的禁忌（!#()）+*锯、刨、铣削工艺的禁忌（!#*)）+拉削工艺的禁忌（!&）(!目录.附录附录一：金属材料力学性能检测参数（!#$）硬度试验（!#$）拉伸、弯曲和扭转试验（!%）冲击试验（!&$）管材试验（!）超声试验（!）附录二：机械加工工时计算（!#）车削工时（!$）镗削工时（!(!）刨削工时（!($）插削工时（!$)#）铣削工时（!$)）齿轮加工工时（!$!$）钳工加工工时（!$#(）磨削工时（!$%#）&!目录.第一编机械设计基础.第一章机械设计概论!概述!机械设计的定义机械设计是设计人员为满足社会和人们对机械产品的需求，运用科技知识和方法对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方式及外观等进行构思、分析和计算、并将之转化为具体的描述，作为制造依据的工作过程。机械设计具有多解性、系统性和创新性的特点。机械学科日益受到材料、电子、计算机、光学和生物等众多学科的影响，机械产品向着自动化、系统化、集成化、柔性化和智能化的方向发展。机电一体化的研究方法、手段和内容将渗透到机械设计中去。此外，机械设计目前正处在由静态设计到动态设计、由单机到系统、由依靠单学科知识经验到多学科知识与技术综合，由传统设计方法到现代设计方法的发展过程。!#机械设计的类型机械设计按其创新程度可以分为开发性设计、适应性设计和变参数设计（变型设计）三类。!开发性设计在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下、运用成熟的科学技术所进行的新型机械系统或产品的设计。这类设计有很强的创新性，它要求产品的主功能、主功能的工作原理或主功能载体的结构三者之中至少有一项是首创的。如最初的蒸汽机车就属于开发性设计。#适应性设计在主功能的实现原理或者结构方案保持基本不变的情况下，增补或减少产品的某些功能、或局部更改某些功能的原理和结构，使产品适应特定使用条件或者用户的特殊要求的设计。$变参数设计（变型设计）在功能、原理和结构都保持不变的情况下，变动产品部分零部件技术性能和结构尺寸参数，扩大规格或补齐系列，以满足更大范围功能参数需要的设计。变参数设计是产品系列化的手段。!$机械设计的进程表!%!%!为机械新产品开发的基本程序。该程序适合于大批量生产，对小批生产和一次性生产的大型产品，开发的基本程序中某些环节可合并或没有。机械设计阶段是机械产品开发进程的一个组成部分。通常，机械产品的设计过程$第一章机械设计概论.由三个相互影响的步骤组成，称为方案设计阶段（或称概念设计阶段）、技术设计阶段（或称初步设计阶段）和施工设计阶段（或称详细设计阶段）。图!表示了机械设计进程的一般模式。图!机械设计进程的一般模式#第一编机械设计基础.表!机械新产品开发的基本程序阶段工作程序工作内容决策阶段市场调查和预测根据社会需要，通过对市场和用户的调查研究，预测国内外产品的发展动态和进行水平对比，寻求产品开发的方向和目标；根据市场需求或用户订货，提出新产品市场预测报告技术调查通过调查、分析、对比，写出调查报告，其内容：国内外产品水平与发展趋势；功能分析；采用新原理、新结构、新技术、新材料、新工艺的论述；经济效果初步分析；用户要求；对同类产品质量信息的分析和归纳；新产品的性能、安装布局应执行的标准或法规等设想；根据需要提出攻关课题及先行试验大纲先行试验根据先行试验大纲进行先行试验，并写出先行试验报告可行性分析进行产品设计制造的可行性分析，并写出可行性分析报告，其内容：分析确定产品的总体方案；分析产品的主要技术参数；提出攻关项目并分析其实现的可能性；技术可行性分析；产品经济寿命分析；分析提出产品设计周期和制造周期；企业生产能力的分析；产品成本预估和利润预估开发决策对可行性分析报告等文件进行评审，提出评审报告及开发项目建议书；批准开发项目建议书设计阶段方案设计总体方案设计并编制技术任务书提出对所设计的机器的工作要求，提出多种设计方案；进行技术!经济指标论证，对多种设计方案加以比较；选择最优方案研究试验根据提出的攻关项目及需要编制研究试验大纲，进行新材料、新结构、新原理试验绘制总图绘制草图（总图）方案设计评审对方案设计进行评审，并编写方案设计评审报告技术设计研究试验根据需要提出研究试验大纲，进行主要零部件结构试验，并编写研究试验报告设计计算根据需要，进行设计计算，并编写计算书技术经济分析根据需要，进行技术经济分析，并编制技术经济分析报告修正总体方案修正并绘制总图，提出技术设计说明书主要零部件设计绘制主要零部件草图第一章机械设计概论.阶段工作程序工作内容设计阶段技术设计提出特殊外购件和特殊材料编制特殊外购件清单和特殊材料清单技术设计评审对技术设计进行评审，编写技术设计评审报告施工设计全部零部件设计及编制设计文件提出全部产品工作图样；包装图样及设计文件图样及设计文件审批对图样进行标准化审查和工艺性审查；按规定程序对图样及设计文件进行审批试制阶段样机试制工艺方案设计编制试制工艺方案工艺规程、工艺定额及工装设计工艺规程设计，编制试制工艺文件；必要的工装设计；编制材料及工时定额生产准备原材料准备；外购外协件准备；工装准备；设备准备样机试制加工，装配，调试；编写样机试制总结报告用户试用试用，并编写试用报告样机试制鉴定进行样机试制鉴定，编写样机试制鉴定书设计改进，最终设计评审并定型按样机试制鉴定意见，研究并提出设计改进方案；对设计改进方案及设计文件进行最终设计评审并编写评审报告；产品图样及设计文件修改并定型小批试制工艺方案设计及评审编制试制工艺方案；工艺方案评审，并编写工艺方案评审报告；初步确定工序质量控制点工艺规程、工艺定额及工装设计工艺规程设计，编制工艺文件；设计工装；编制材料定额；编制工序质量控制点文件生产准备原材料准备：外购件准备；工装制造；检测工具。仪器准备；设备准备；设置工序质量控制点小批试制验证工艺规程，工序能力及工装；加工，装配和调试；编写小批试制纵结报告型式试验通过产品型式试验，编制型式试验报告小批试制践定进行小批试制鉴定，编写小批试制鉴定书试销收集用户试销产品意见；故障分析；编写产品质量信息反馈报告完善设计按小批试制鉴定意见和反馈的质量信息。修改产品图样及设计文件!第一编机械设计基础.阶段工作程序工作内容定型投产阶段工艺文件定型工艺文件改进并定型；材料定额定型；工时定额定型、工序质量控制点文件完善并定型工艺装备定型刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具等的必要改进并定型设备的配置与调试主要生产设备（如机床、加热炉等）的配置与调试检测仪器的配置与标定产品主要检测仪器的配置与标定外协点的设置主要外协点的选定与设置!#产品规划!#!产品规划的任务产品规划的任务是在掌握技术发展和市场走向的基础上，系统地寻找和选择有前途的产品作为开发对象，进而明确开发目标和要求，并制订企业产品开发的远期和近期计划，如图!#所示。图!$!$#产品规划的内容和步骤$第一章机械设计概论.!#产品规划的步骤和方法!分析形势利用市场学、预测学、技术经济学及信息工程等方法和手段、在调查研究的基础上，对产品开发的形势进行预测分析，主要包括市场分析、环境分析和企业分析。图!#!#$表示了市场调查和分析的内容，表!#!#%为企业分析的内容。环境分析包括对国内外经济和政治形势的分析、新技术新材料新工艺对产品影响的分析、环境净化及生态平衡和保护的要求的提高带来的影响以及对新的技术标准，规范及各种限制条件影响的分析。图!$!$%市场调查的内容表!$!$#企业内部调查的主要内容开发能力生产能力采集能力销售能力信息已开发的产品水平与经验教训开发新产品、新技术的能力已取得和将取得的科研成果、专利权和许可证产品开发的组织管理方法和经验掌握情报资料的能力等制造产品的工艺水平与经验教训毛坯制造、加工、材料处理、检测和装配的能力生产过程的组织管理方法与经验动力供应能力设备维修能力生产协作能力等开辟资源和建立供货关系的能力谈判供货条件的能力与经验选择材料、外购件和生产手段的能力与经验采购的组织管理方法与经验等宣传和开辟市场的能力与经验联系用户的能力为用户服务的能力销售的组织管理方法与经验等&第一编机械设计基础.开发能力生产能力采集能力销售能力手段情报手段试验研究手段设计、制图辅助手段建筑及其它永久性设施生产与检测设备起重、运输设备信息手段存储、运输手段信息手段存储运输手段信息手段包装手段人员试 验、研 究、设计、制图和管理人员的素质与数量生产、技术、管理和辅助人员的素质和数量采 购、技 术、管理与辅助人员的素质和数量销 售、技 术、管理与辅助人员素质和数量资金资金筹措、积累与偿付能力!确定产品领域在分析形势基础上，通过开发策略的决策（表#$#$%）以及对企业追求目标、企业优势、周围环境的综合分析权衡，确定产品的领域。%选择开发对象产品规划的核心是确定开发的对象，并提出可行性研究报告。可行性研究是针对新产品的设想对其市场适应性，技术适宜性，经济合理性和开发的可能性进行的综合分析研究和全面的科学论证。&定义产品经可行性研究并经企业决策部门确定的产品，必须给出确切、全面的定义作为设计师进行产品设计的依据。首先要明确产品应有的功能和功能水平，但对作用原理、结构方案和制造工艺仅仅提出原则性的限制要求，避免束缚设计者的思路。此外，还要根据环境、资源、经济、时间等条件制订设计的约束空间。这一步骤的工作结果是提出产品开发建议书和产品开发任务书。表!#产品开发策略开发策略开发类型决策#改进型有参考样机，把握大、花费少、风险小；但进步不大，无突破，效益可能不显著!引进型引进先进的产品和技术，可促进企业技术进步，但需考虑企业消化吸收能力和资金能力%政策型开发适应政策要求的产品，如节能和减少环境污染的产品&迂回型避开实力雄厚企业的锋芒或针对其它企业尚没注意到的市场，开发具有特色产品 风险型瞄准先进水平，开发高水平产品，一般需投资大、周期长、有风险，但开发成功后可获高效益(第一章机械设计概论.开发策略功能成本决策!既提高产品功能，又降低成本#提高产品功能，而成本保持不变$成本虽有所提高，而功能大为提高%功能不变，降低成本&功能减少或略有降低，而成本大幅下降!#方案设计方案设计阶段的主要任务是根据计划任务书，在经调研进一步确定设计要求的基础上，通过创造性思维和试验研究，克服技术难关，经过分析、综合与技术经济评价，使构思和目标完善化，从而确定出产品的工作原理与总体设计方案。方案设计的步骤见图!。!#!明确设计要求在产品开发任务书的基础上，进一步收集来自市场、用户、政府法令、政策等的要求和限制以及企业内部的要求和限制，抽象辨明对产品的技术性、经济性和社会性的具体要求及设计开发的具体期限，并以设计要求表的形式予以确认。在设计要求表中，设计要求可分为“必达”和“期望”两类。必达要求对产品给出严格的约束，只有满足这些要求的方案才是可行方案。期望要求体现了对产品的追求目标，只有较好地满足这些要求的方案才是一较优的方案。设计要求表所包括的内容见表!%。表!$!$%主要设计要求设计要求主要内容!功能要求功能是系统的用途或能完成的任务，包括主要功能、辅助功能和人机功能的分配等#使用性能要求如精度、效率、生产能力、可靠性指标等$工况适应性要求指工况在预定范围内变化时，产品适应的程度和范围，包括作业对象特征和工作状况等的变化，如物料的形状、尺寸、理化性质、温度、负载、速度等，提出为适应这些变化的设计要求(!第一编机械设计基础.设计要求主要内容!宜人性要求系统符合人机工程学要求，适应人的生理和心理特点，使操作简单、准确、方便，安全、可靠。为此需根据具体情况提出诸如显示与操作装置的选择及布局、防止偶发事故的装置等要求#外观要求包括外观质量和产品造型要求、它是产品形体结构、材料质感和色彩的总和$环境适应性要求指环境在预定的范围内变化时，产品适应的程度和范围，如温度、粉尘、电磁干扰、振动等在指定范围内变动时，产品应保持正常运行%工艺性要求为保证产品适应企业的生产条件、应对毛坯和零件加工、处理和装配工艺性提出要求&法规与标准化要求对应遵守的法规（如安全保护、环境保护法等）和采用的标准以及系列化、通用化、模块化等提出要求 经济性要求对研究开发费用，生产成本以及使用经济性提出要求()包装与运输要求包括产品的保护、装璜以及起重、运输方面的要求(供货计划要求包括研制时间、交货时间等!#$功能分析技术系统由构造体系和功能体系构成。建立构造体系是为了实现功能要求。对技术系统从功能体系入手进行分析，有利于摆脱现有结构的束缚，形成新的更好的方案。功能分析阶段的目标是通过分析，建立对象系统的功能结构，通过局部功能的联系，实现系统的总功能。(功能的含义功能是对于某一产品的特定工作能力的抽象化描述。当人们把机械、设备、仪器看作一个系统时，功能就是一个技术系统在以实现某种任务为目标时其输入量和输出量之间的关系。输入和输出可以抽象为能量、物料和信息三要素。其中能量包括机械能、热能、电能、光能、化学能、核能、生物能等，物料可分为材料、毛坯、半成品、固体、气体、液体等；而信息往往表现为数据，控制脉冲及测量值等。能量、物料、信息三要素在系统中形成能量流、物料流和信息流。系统的输入量和输出量出现不同，说明在系统内部物理量发生了转换。实现预定的的能量、物料(第一章机械设计概论.和信息的转换就体现了机械系统的功能。表!#黑箱模型黑箱模型三要素内容能量：机械能，热能，电能，光能，化学能，核能物料：材料，毛坯，气体，液体等信息：数据，控制脉冲，信号，波形，指示值等实例目标使物质、能量与信息有序地最佳地流动；金属机床加工出优质产品，包装机械完成优质的包装任务，印刷机械印出好的印刷品一种产品中必然有一种转换是该产品主要使用目的所直接要求的，它就构成了该产品的主要功能，简称主功能。为实现产品主功能服务的、由产品主功能所决定的一种手段功能称为辅助功能。产品实现的全部转换，包括全部主功能和辅助功能称总功能。!功能分析确定总功能，将总功能分解为分功能、并用功能结构来表达分功能之间的相互关系，这一过程称为功能分析。功能分析过程是设计人员初步酝酿功能原理设计方案的过程。这个过程往往不是一次能够完成的，而是随着设计工作的深入而需要不断修改，完善。#总功能分析构思的抽象，建立黑箱模型。将设计的对象系统看成是一个不透明的、不知其内部结构的“黑箱”，只集中分析比较系统中三个基本要素（能量、物料和信息）的输入输出关系、就能突出地表达系统的核心问题一系统的总功能。如表$%$%&所示。!$第一编机械设计基础.!功能分解构思的扩展，建立树状功能图和功能结构图。总功能可以分解为分功能、分功能继续分解，直至功能元。功能元是不能再分解的最小功能单位，是直接能从物理效应，逻辑关系等方面找到解法的基本功能。功能分解可用树状结构予以图示，称为功能树（或称树状功能图）。功能树起于总功能、分为一级功能、二级功能，直至能直接求解的功能元。前级功能是后级功能的目的功能，后级功能是前级功能的手段功能。图#$#$%给出了一个用功能树方法对一个陆地运输工具进行功能分解的例子。图!#功能树示例上述功能树方式不能充分表达各分功能之间的分界和有序性联系。用功能结构图来表示各分功能之间关系，其中各功能之间用矢量连接，矢尾端所在功能块的输出正是矢头端功能块的输入，功能结构图表明了总功能要求的转换是如何逐步得以最终实现的，它反映了设计师实现产品总功能的基本思路和策略。建立功能结构对于复杂产品的开发是十分必要的，图#$#$&表示了虾仁分档机功能结构的建立过程。!$%$%功能原理设计把总功能分解成一系列分功能（功能元）之后，构思的着重点在以下方面：（#）确定这些分功能，即工艺动作的运动规律，不同的运动规律匹配不同的机构；（）同一种运动规律，可用（选用或创造）不同的机构形式来实现；（(）同一种功能，可选用不同的工作原理，不同的机构来满足功能要求；(#第一章机械设计概论.图!#虾仁分档机功能结构的建立过程（!）同一种工作原理，可选用、创造不同的机构及其组合来实现。（）将以上求得的分功能（或功能元）的原理解按照功能结构组合成总功能原理解。（#）在多个可行总功能原理解中确定出最佳原理方案。功能原理设计的落脚点是为不同的功能、不同的工作原理、不同的运动规律匹配!$第一编机械设计基础.不同的机构、这就是通常说的型、数综合，而且通过上述的排列组合，会出现非常多的功能原理解，产生很多的运动方案，这就为优选方案提供了基础。机构的型、数综合是一项难度大、富于创造性的工作，涉及到如何选定工作原理、运动规律，如何选择或创造不同机构形式来满足这些功能或运动规律要求，如何从功能、原理、机构造型的多解中优化筛选出好的方案。表!#列出了进行创造性设计的几种方法。表!$为应用形态矩阵由功能元解组合成总功能原理解的例子。方案设计阶段的每一个步骤都为设计师提供了产生多解的机会，产生多解为得到新解，进而为实现产品创新奠定了基础。表!%对产生多解的方法进行了系统描述。表!#创造性设计的几种方法方法目标特征或特例集智法在很短的时间内建立许多概念，获得多种设想、方案，而不管其实用性集体努力，各抒己见，自由发言，提出各种新思路、新概念、新方案，不深入讨论，不限制“异想天开”，不评论别人的设想推理法构成创意性的概念设计或经改变以改良设计以提问方式询问设计能否：改善、变更、重新配置、反向、允许新的使用、变大、变小、组合功能、更方便、更安全、更轻等形态矩阵法考虑所有可能的选择，搜索出好的设计方案把系统分解成几个独立因素，并列出每个因素所包含的几种可能状态（作为列元素）构成形态矩阵，通过组合，找出可实施的方案联想创造法通过启发、类比、联想、综合创造出新的设计方案由相似类比、齿轮啮合传动发展为同步齿形带传动；受滑动轴承发展到滚动轴承的启发，把丝杠发展到滚子丝杠抽象类比法把问题加以抽象，对其实质进行类比，以扩大思路寻求解法如要发明一种开罐头的新方法，先抽象出“开”的概念：打开、拧开、撕开、割开，然后获得开的设想仿生法通过自然界生物机能的分析和类比，创造出新的设想如已创造出了仿人手的机械手，仿动物行走的四足步行机器人组合法把已有知识和现有的成果进行新的组合，从而产生新的方案例：日本本田摩托车是对国外几十种摩托车进行剖析研究后，综合其优点而设计出来的&!第一章机械设计概