Mechanical Design
Abstract:
A machine is a combination of mechanisms and other components which transforms, transmits, or utilizes energy, force, or motion for a useful purpose. Examples are engines, turbines, vehicles, hoists, printing presses, washing machines, and movie cameras. Many of the principles and methods of design that apply to machines also apply to manufactured articles that are not true machines, from hub caps and filing cabinets to instruments and nuclear pressure vessels. The term 'mechanical design' is used in a broader sense than 'machine design' to include their design. For some apparatus, the thermal and fluid aspects that determine the requirements of heat, flow path, and volume are separately considered. However, the motion and structural aspects and the provisions for retention and enclosure are considerations in mechanical design. Applications occur in the field of mechanical engineering, and in other engineering fields as well, all of which require mechanical devices, such as switches, cams, valves, vessels, and mixers.
Keywords: Mechanical Designmechanisms Design Process Tolerance
Design process
The design begins from real of or the demand of imagination.The existing instrument may need to take in to improve on the enduring, efficiency, weight, speed or the cost.May need new instrument to complete before function done by person, such as Assemble or maintain.The target is all or partly after making sure, design of the next move is to conceive outline the organization that can complete the function needed and it arranges for this, drawing grass diagram to be worth barehanded biggest, it isnt only one personal record of viewpoint with with others discussion of assistance means, and be suitable for to communicate with own viewpoint particularly, is the stimulant which creates sex way of thinking to still need extensive knowledge concerning parts, because a the set new machine usually from be familiar with of each kind of spare parts reschedule or substitute but become, changed size and material perhaps.Regardless at conceive outline process in still after, a design will carry on a fast or rough calculation or analyze to make sure regulation size and possibility.When some concerning need or can use amount of space of viewpoint assurance after, can start pro rata painting grass diagram.
Finally, 1 completed according to the design of the function and the credibility, can make kind machine.If test satisfied, and if the device wants mass production, will to the first design carry on a certain modification to insure with lower cost mass-produce.Later on several years of make and use a period, design probably because of conceive outline new viewpoint perhaps according to test and experience foundation of further analytical the change shown but change.Sell attraction, customers satisfaction and manufacturing costs to all have something to do with design, the success which designs ability and engineering investment is closely related.
Some design standards
At this part, someone suggests the attitude of the usage creation carries on of analysis, this kind of analysis can cause a graveness improvement and to back up the product conceive outline with perfect, perhaps the product function is more, more economic and more enduring.Creating the stages needing not is first with independent stage.Although analyze personnel the whole probably irresponsible design, he isnt only the right answer of[with] problem that can be from the numeral put forward wanting him to resolve only, not only only is give should dint value, the size works to limit perhaps.He can put forward more extensive views, for the purpose of improvement norm or project.Because in the analysis the front or the analysis the process, he will acquaint with to equip and its work condition, he is fully placed in a beneficial position which conceives outline to choose a project.Best he can put forward a suggestion change shape to Elimination moment of force or should dint concentration, not allow to set up to have to cut the organization that noodles and excessive dynamic state carry a lotus greatly best is he discards his meticulous of design but is not see a machine discard afterwards.
For stiring up to create sex thinking, the suggestion designs a personnel and analytical the personnel use following standard.6 ex- standards are particularly applicable to an analysis personnel, although he may involve to all this 10.
1.Create the physical function that sex land utilization need when using combine the control dont need.
2.Know practical carry lotus and its importance.
3.Consider in advance there is no function carrying a lotus.
4.Invent to add to carry a condition more beneficially.
5.Provide minimum weight the most beneficial of distribute in response to the dint with rigid.
6.Use a basic and square distance calculation a comparison and make size superior to turn.
7.Select by examinations material to acquire a function combination.
8.At spare parts and integrated spare parts careful choice.
9.Modify a function design with the orientation production line and decline low cost.<br
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苏州科技学院
毕业设计（论文）外文文献翻译
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系 部 |
机械工程学院 |
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专 业 |
机械设计制造及其自动化 |
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学生姓名 |
孙营春 |
学号 |
11200136206 |
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指导教师 |
蒋全胜 |
职称 |
副教授 |
2014年 3 月
附录A 外文译文
机械设计
摘要
机器是机构与其他零件的有机组合，为了达到预定的要求而转换、传递或利用能量、力或者运动。生活中像这样的实例非常之多，常见的如发动机、涡轮、车辆、卷扬机、印刷机、洗衣机和电影摄影机等机器设备.在机器设计上用到的许多基本原理和方法许也适用于不是真正机器的制成品，从轮毂盖和档案橱柜到仪表和核压力容器。现今为大众所接受的“机械设计”这一术语比“机器设计”应用更为广义，机械设计的本身便包括机器设计，即机器设计是机械设计的一部分。而对于某些仪器，在确定热、流动线路和体积的热力以及流体方面的问题我们有必要拿出来单独考虑。但是，运动和结构方面的问题是进行机械设计时主要考虑的重点，以及保存和封装的规定要求。在机械工程领域以及其他工程领域应用机械设计，都需要诸如开关、凸轮、阀门、容器和搅拌器等机械装置。
关键词：机械设计机构设计过程工差
设计过程
设计是从实际生产真正所需要的或想象的需要开始。现今的许多仪器为了更加适应发展需求可能需要在耐用性、效率、重量、速度或成本上加以改进。一些新的仪器被设计出来代替完成以前由人做的一些工作，如装配或保养。等到计划被全部或部分地确定以后，设计的下一步工作就要开始构思能够实现预期功能的的机构及其布置的要求，徒手画草图的价值是极大的，它不但是一个人思维的记录和与其他人交流讨论的辅助手段，而且尤其适于与自我思考历程的交流，作为创造性思路的兴奋剂还需要有关于部件的广泛渊博的知识，因为一台新机器常常由熟知的各类零件重新安排或替换而成，也许仅仅是改变了尺寸和材料，功能就会完全不同。无论在构思过程中还是之后，一个设计者都会进行快速或粗略的计算或分析以确定一般尺寸和可行性。当这些关于所需或可用空间量的想法确定后，便可以开始按比例画草图了。
最后，一项基于功能和可靠性的设计便初步完成了，就可以制造样机了。如果测试满意，而且如果装置要大量生产，就要对最初的设计进行一定的修改调整以确保以较低成本大量生产。在随后几年的制造和使用期间，设计有可能因构思了新想法或者基于测试和经验基础上的进一步分析所显示的改变而改变。销售吸引力、客户满意度和制造成本都与设计有关，设计能力与工程投资的成功密切相关。
一些设计准则
在这一部分，有人建议运用创造性的态度进行分析，通过这种分析可以引起重大改进以及对备用产品的构思和完善，也许产品功能更多、更经济、更耐用。创造阶段无须是最初和独立的阶段。虽然分析人员可能并不负责整个设计，但是他不仅仅是能从数字上提出要他解决的问题的正确答案，不仅仅是给出应力值、尺寸或者工作限制。他可以提出更广泛的意见和建议，以便改进规范或方案。由于在分析前或分析过程中，他会熟悉装置及其工作条件，他就处于一个构思备选方案的有利位置。最好他能提出建议改变形状来消除力矩或应力集中，而不是允许构建具有大截面和过多动态载荷的机构，最好的结果是通过的他细致和严密的设计完成对机械的完善而不是后来看到机械报废。
为了激发创造性思维，建议设计人员和分析人员使用以下准则。前6条准则尤其适用于分析人员，虽然他可能涉及到所有这10项。
1.创造性地利用所需的物理性能并控制不需要的。
2.认识实用载荷及其重要性。
3.预先考虑没有作用的载荷。
4.发明更有利的加载条件。
5.提供最小重量的最有利的应力分布和刚性。
6.用基本方程计算比例并使尺寸最优化。
7.选取材料以获得性能组合。
8.在备件和集成零件间仔细选择。
9.修改功能设计以适应生产过程和降低成本。
10.考虑装配中使部件精确定位和互不干扰。
机械设计
整个机械设计是一个特别复杂的过程。设计人员必须在这样的领域，如静力学、运动学、动力学和材料力学都具有良好的素养，除此以外，还必须熟悉制造材料和制造工艺。设计人员必须能够有机的组合所有相关的事实，进行校核、制作草图和制图来把制造要求传递到车间。
任何产品设计的第一步工作之一是对所需制造加工的部件进行选择合适的材料。今天的设计人员在面临选材时可得到无数的选择。在选择时，产品的功能、外观、材料成本和制造成本都是非常重要的。在任何计算开始之前必须仔细评估材料的性能。
为了确保设计的有效性，必须进行必要仔细的计算.计算从不出现在图上,而是由于各种原因被存起来。一旦任何一个部件失效，就要弄清楚在最初设计这个有缺陷的零件时做了什么；而且，从对过去的项目的计算中可以获得一份经验文件。当需要类似的设计时，过去的记录会有极大的帮助。
计算（和图上尺寸）的核对检查是尤为重要的。一个小数点放错位置可以毁掉一个本来可以接受的项目，从而造成极大的损失。例如，如果一个人要设计一个能支撑100磅的托架，而它本应该能支撑1000磅，结果毫无疑问肯定会失败。必须检查再检查设计工作的方方面面。
计算机对于设计工作人员来讲是一个非常实用的工具，它可以帮助减轻乏味的计算并且对现有数据提供扩展分析。基于计算机性能的交互系统使计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM)成为可能。通过这样的系统，就可能把一个初步构思传送到打孔纸带用于数字加工控制而无须绘制正式的施工图。
实验室测试、模型和样机对于机械设计同样很有帮助。实验室提供了很多建立基本概念所需的信息，同时，还可用它们获得一些关于产品在现场会如何工作的认识
最后，一个成功的设计人员应尽最大努力跟上时代步伐。现今每天都会出现新材料和生产方法。绘图和设计人员如果不熟悉现代方法和材料就无法最大化的发挥自我的作用。一个好的设计人员应该养成经常阅读技术期刊的习惯从而跟上时代新的发展
工程工差
固体由其表面边界确定界限。典型地，设计人员给一个零件指定公称尺寸以使其满足其需要。实际上由于表面不规则以及固有的表面粗糙度，各个零件不能重复地做成公称尺寸必须允许尺寸有一些变化以确保能够制造。但是，所允许的变化一定不能太大以至于使装配件的性能变差。单个零件所允许的变化称为公差。
公差这一术语不仅适用于由制造工艺产生的部件尺寸的可以接受的范围，而且适用于机械或加工的输出。例如，一个给定型号的内燃机的功率每台都有所变化。实际上，我们常常发现这种变化模型会是频率分布曲线，例如t.态分布（又叫高斯分布）。设计人员的工作之一就是给一个零件指定尺寸和允许的变化，这个值能够产生可以接受的性能。
零件公差
当图中没有指定确切尺寸时，大多数组织都有适用于尺寸的通用公差。对于加工尺寸，通用公差可能是plusmn;0.5毫米。因此，被指定为15.0毫米的尺寸的范围可以是14.5毫米到15.5毫米之间。其他通用公差可以适用于如角度、钻孔和冲孔，铸件、锻件、焊缝和焊角等情形。
在给一个零件指定公差时，可以参考以前的图或一般的工程实践。典型的公差被指定为英武成JSO标准所定义的幅度。对于一个给定公差，比如H7/s6，对于正在研究的零件尺寸就有一组与图表对应的数值可用。下面这段将给出关于装入孔内的轴或柱形配合的具体例子。
孔和轴的标准配合
一项标准的工程工作是确定一个柱形零件的公差，比如安装在一个相应的筒形零件或孔内的．或者是在其内部旋转的轴配合的松紧取决于应用例如，一个定位在轴上的齿轮就需要“紧”的静配合，这里轴的直径实际上比齿轮毅的内径稍微大一些以便能传递所需的扭矩。再者，滑动轴承的直径必须大于轴的直径以使其旋转。假定从经济上讲不能把部件制造成精确的尺寸，轴和孔尺寸上的大小变化就必须确定。但是，变化的范围不应太大以免装配时受损
为了不至于有无穷无尽的被指定的公差尺寸，已经制定了国家和国际标准确定了公差带，比如hll/cll。为了使用这一资料，给出了传统公差使用中的定义。通常使用的是基孔制，因为这会使公司内部所需的钻头、绞刀、拉刀和计量工具种类的减少。
尺寸：以专用单位表示尺寸数字值的数。
实际尺寸：通过测量得到的部件尺寸。
尺寸极限：零件允许的最大和最小尺寸。
最大尺寸极限：两个尺寸极限中较大的。
最小尺寸极限：两个尺寸极限中较小的
基本尺寸：用以固定尺寸极限的参考尺寸
偏差：一个尺寸与其对应的基本尺寸的代数差
实际偏差：实际尺寸与其对应的基本尺寸的代数差。
上偏差：最大尺寸极限与其对应的基本尺寸的代数差
下偏差：最小尺寸极限与其对应的基本尺寸的代数差
公差：最大尺寸极限与最小尺寸极限的差值。
轴：指定一个部件所有外部特征的惯用术语
孔：指定一个部件所有内部特征的惯用术语。
初步设计产生满足指定需求的解决方案。初步设计可以代表组成整个系统的所有子系统和零部件的总和。Ion和Smith把初步设计描述为由一系列形成和评估阶段组成的一个反复的过程，各阶段合在一起形成好的解决方案。在反复的每一阶段，构思更加详细，可以更全面的评估。
产生尽可能多的或经济便利的构思和想法是重要的。有一种诱惑，让你接受第一个有希望的构思并进行详细的设计直到最终产品。应该抵抗这种诱惑，因为这样结果总会更好些。值得一提的是，或早或晚你的设计会不得不与那些来自其他制造商的设计竞争，因此产生研制的思想应谨慎。
产生了想法和构思后，下一步就是对它们进行评估并选择最佳构思．一种评估方法是使用列表矩阵。矩阵由一系列准则组成．构思必须借助它们打分。如果合适，准则的重要性可以加权，最适合的构思会具有最高总分。这一方法提供了组织的评估技术．而且使团队内的个人很难推行他们自己的不合理的想法。
产生了初步的解决方案，下一步就是表达它们，以便它们能与所有涉及总体设计过程的人交流。实际上，这一步可以采用绘制草图或三维模型的形式，既可是物理模型也可是计算机生成的模型。到总草图己经完成并进行计算来确定解决方案对于产品设计规范的兼容性时，细节设计阶段的基础就已建立起来了。
系统化设计方法
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221技术系统和产品的开发设计方法。
1．将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
2．将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。
3．将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分（单元）及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。 4．设计元素法
用五个设计元素（功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数）描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。
5．图形建模法
研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。
将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。
6．“构思”—“设计”法
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