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1、铸件和焊接件应用都很广泛，哪种形式最好由给定条件下的成本来决定。铸铁：几乎所有传统机床的床身都是由铸铁制成，因为其他方式难以获得的形状都能铸造而成。铸件有好的刚度与重量比和好的减震（damp）性能。各种壁厚都容易浇注而成。尽管铸铁是一种便宜的材料，但是每个铸件都需要一个铸型。铸型要用螺栓紧固联接，且铸件需要退火处理使得大尺寸铸件受到限制，这些条件也使得大尺寸铸件制作困难，花费大。尺寸小，大批量生产的机床由于分担的铸型费用较低，常使用铸铁床身。单件小批生产的机床结构用焊接或许是经济的。焊接钢结构：当铸件不容易实现时，常用焊接钢结构制作床身。由于钢具有高的模数，常设置肋提高刚度。焊接件的数量是设计

2、时需权衡的因素。焊接容易得到大尺寸零部件，而且既使最初的设计完成后也可以添加一些特征，但是（焊接产生的）热量会引起变形，增加费用。焊件也有助于削弱振动传递。制造有时通过冷却液循环和在床身空腔内加铅和沙子，来抑制热变形和减振。复合材料：包括高分子材料、（优质）金属材料、陶瓷在内的这些新材料引起了机床设计的显著变化。基体和强化材料都能满足某一具体轴线方向的强度要求。陶瓷：二十世纪八十年代，日本制作了陶瓷床身的试验机床。陶瓷具有足够的强度、刚度，尺寸稳定，耐腐蚀，低表面粗糙度，但脆性大，费用高。低的传导率有时是优点，有时是缺点。复合材料和陶瓷的应用是有限的。钢筋混凝土：尽管普通预应力混凝土在简易零件

3、中增大了质量，减轻了振动，另一种形式应用更广，这是一种碾碎的混凝土或花岗石粘接到高分子基体上而成的高分子基复合材料。这种复合材料较铸铁有好的减震性能，几乎能浇注成各种形状，不需消除应力处理，可以嵌入紧固件和设置横档。但它强度不如金属高、散热性能较差。设计者必须考虑相联的复合材料件和金属件的不同膨胀系数。这些材料常用于高精度机床和磨床。Paragraph 11基础主要保证机床的刚度，吸振和隔振是次要因素。机器本身刚度不足时必须让基础弥补。选择基础时，设计者必须考虑机器的重量，产生的力，精度要求及相邻机器传到基础上的载荷。由于地质条件的时常变化会影响机器的稳定，因此也是需要考虑的问题。Paragr

4、aph 12:如果一个小机床具有足够的刚度，它就不需要由基础再补充。载荷较小时，机床只需152203mm厚的混凝土基础。安装到机床基础上的弹性件常有助于隔离车间的其它力源。浇筑到车间地板上的独立固定的板支撑较重的机床。大多数复杂的结构是固定板坯来与车间其它部分隔离，且该板坯上安装有主动和被动的振动隔离装置。Paragraph 13:床身设计的主要考虑因素有：载荷、阻尼、孔、热变形、噪声。Paragraph 14载荷：搞清机器产生的静载和动载是必不可少的。基本静态载荷，有机床及其工件的重量。动载是机器运转时产生的所有载荷。它包括加、减速，刀具切削产生的力，不平衡因素产生的不规则载荷。力和振动相互

5、作用产生的自激载荷。Paragraph 15阻尼：尽管床身材料和设计应具有和考虑阻尼，但阻尼器常作为床身的一部分来处理一些具体问题。阻尼器最好设在几乎没有动载的机床位置，且只有设计者彻底搞清了所有涉及到的载荷，它们（阻尼器）才能有效工作。例如一个在静载条件下工作良好的阻尼器在动载条件下弊大于利。Paragraph 16孔：每个床身本应是实体的，但机器需要装配和维护。设计者必须处理好孔的数量、尺寸与刚度、强度的关系。Paragraph 17热力因素：来自内部和外部的热量是床身变形的主要原因。外部热源源包括：周围车间条件，冷却、润滑介质和阳光。机器也有它自己的热源：电机、机器运动产生的摩擦，刀具对

6、工件的切削加工。理想的床身温度要尽量低且保持恒定。Paragraph 18噪音：从健康和安全方面考虑，降低噪音是人们近来相当关心的问题。来自于运动部件和风扇的空气涡流是一特殊问题。机壳阻止声音传递，声音阻尼材料有助于减少有害声音。Paragraph 1螺纹紧固件起着定位、加紧、调整和从一个机器零件向另一个传递力的作用。它们已经完全标准化，且通常用于大批量生产的机器上。尽管存在其它先进的联接方式，螺纹紧固件的应用仍保留了机器设计和制造过程中基本的装配方法。因此，设计者在满足使用要求时应用标准类型和尺寸的螺纹紧固件。Paragraph 2:螺纹紧固件是这样一个装置，在切线方向上施加一个较小的力，能

7、在轴线方向上有效地产生并保持一个较大的力。所有这些都是基于单头螺纹螺钉的，它是一个简单机械，可以在最小的空间内产生很大的机械增益，而且在理论上是自锁的。而这一有效应用，要借助两个其它简单机械：杠杆和轮轴机械。扳手是一种基本杠杆；螺丝刀是一种轮轴机械。Paragraph 3:螺纹紧固件是尺寸较小，承受高拉应力的零件。螺纹是通过在圆柱形棒料上切削加工或冷压成型的沟槽形成的螺旋凸起物，这样产生了大家所知的螺钉、螺栓、双头螺柱。螺纹也可在孔的内圆柱表面上生成，这就形成了螺母。内外螺纹匹配是所有螺纹紧固件装配的关键。相对静止的螺栓，螺母的旋转运动会产生一个沿螺栓轴线方向的直线运动。受到阻力时，螺纹产生轴

8、向力的现象可由斜面原理来解释。再进一步旋转需要增加扭矩（torque）同时轴向力也增大。这样只要没有像振动、温度变化这些外部因素改变初始条件，这种联接就能维持紧固的状态。统一标准（unified shandard）螺纹有三个基本系列的直径螺距组合。统一标准粗牙螺纹系列是最普通的，推荐用于一般的装配场合振动较小，频繁拆卸。统一标准细牙螺纹系列具有较大张紧力，较适用于精密调整的场合。该系列常用于航空器的装配。统一标准超细牙螺纹用于薄壁零件的外螺纹配合。该系列用于要求抗振动性强的场合，及更精密调整的场合。统一标准螺纹用一个简化符号标识在图形零件的细表等场合。该符号包括：尺寸，螺纹系列，配合等级，内外

9、螺纹符号（A外螺纹，B内螺纹）及旋向。如标示：，表示：一外螺纹零件，公称直径英寸，20牙/英寸的统一粗牙螺纹，公差等级2，及右旋螺纹。右旋螺纹由于是标准旋向，其右旋标示常省略。另一例子：表示：内螺纹，左旋，公称尺寸（直径）英寸，统一细牙螺纹16牙/英寸，公差等级2。ISO标准包含许多直径螺距组合系列，但推荐的美国标准指定了单一的直径螺距组合系列。公制螺纹标示为：字母M后接公称直径（mm）X螺距（mm）。例如M40.7表示公制螺纹公称直径4mm，螺距0.7mm。垫片经常与螺纹紧固件一同使用，为螺母和螺栓头提供一个较好的支撑面；为在大的清洁的孔和狭槽上提供一个支撑面；为了在较大的面上分布载荷；为装

10、配时免于零件损坏；为了改善扭矩张紧比（通过减少摩擦），为了在某些情况下通过弹簧（垫片）作用提供自锁。平垫圈是薄的环片，主要用于提供支撑面，分布载荷，无自锁性能。弹簧垫片实际是在载荷作用下变平的单圈螺旋形弹簧。弹簧作用有助于维持螺栓受力，同时开口咬入支承面提供自锁作用。锁紧垫圈通常由淬硬钢（hardened steel）制作。碳钢和合金钢是紧固件最常用的材料。在要求较好抗腐蚀性能的场合，许多不锈钢（stainless）也常用于螺纹紧固件。像蒙乃尔铜合金和因科合金，这样的镍高温合金常用于高温下强度不变及抗腐蚀性能好的紧固件。铝（aluminum）、青铜（bronze）、黄铜（brass）也用于螺纹

11、紧固件。在腐蚀环境中且强度要求不高时，尼龙和其它塑性材料制作的紧固件既适用又经济。工作图是将设计变为实际产品所依据的图样。所有的正投影（orthographic projection）原理和绘图技术都可用来在工作图中表达项目中的细节。零件图（detail drawing）是在一整套工作图中一个零件（或细节）的工作图。技术要求（specificaion）是工作图中所附的文字说明部分。当一个设计方案需要用几张图纸来表示时，通常将技术要求以统一（consolidate）的格式写在工作图上 。所有的零件都必须在某种程度上与其他零件相互影响，以产生设计方案中要求的功能。在绘制零件图之前，设计人员应该对工

12、作图进行透彻的分析，以保证每个零件与其他零件有适当的配合，所标注的公差（tolerance）准确无误，接触表面具有适当的粗糙度，零件之间可以产生正确的运动。在准备工作图时，大部分工作由绘图员来完成，但设计人员通常是工程师，要对图纸的正确与否负责。正是工作图使产品得以生产或建造出来。工作图是法律合同，记录了在工程师的指导下，制定的设计细则和技术要求。因此图纸必须尽可能地清楚、准确和详尽。对于一个项目，在生产或建造时进行修改（revision）或更改（modification）所付出的代价远比在设计初始阶段进行这项工作花费更多的费用。质量较差的工作图将会浪费时间和资源，且会增加实施成本。为了在经济

13、上有竞争优势，图纸必须尽可能地没有差错（error-free）。英寸是英制的基本单位，实际上在美国所有的生产图纸中却用英寸来标注尺寸。Paragraph 7毫米是公制的基本单位。标注尺寸时可以省略去数字后面公制单位的缩写，因为标题栏附近的SI符号表明所有单位却是公制的。有些工作图同时使用英寸和毫米两种单位标注尺寸，通常将用毫米标注的尺寸放在圆括号或方括号中。单位也可以先用毫米给出。然后换算成英寸，并且将其放在方括号中表示，两种单位之间的换算会产生必须舍入的数位误差。每张图纸所用的主要单位制，必须在标准栏中加以说明。Paragraph 10 在实践中标题栏中通常包括标题或零件名称、制图员、日期、

14、比例、公司和图号。另外，还可以包含公差、审核者和材料等信息，在第一次制图之后，任何为改进设计方案而做的修改和更正都应该在修改栏中标明。根据项目复杂度的不同，一套工作图和图纸数量少则一张，多至一百多张。因此在每张图纸上标注上序号和这套图纸的总数是重要的。例如6张一套中的第2张，6张一套中的第3张，等等。Paragraph 12 在零件明细表中，零件的序号和名称必须与工作图中的同一个零件一致。还要给出所需要的图样零件的数量和制造零件所用的材料。Paragraph 13如果一套工作图中每一张图纸都采用同一种比例，只要在每张图的标题栏中标明一次即可。如果一张工作图上有几个不同比例的零件图，要在每组视图

15、上标明其比例。在这种情况下，在标题栏中对应比例的位置上标明“如图所示”。当图纸没有按照比例绘制时，将缩写NTS（不按比例）放在标题栏中。Paragraph 14 零件名称和序号给每个零件一个名称和序号，所用的字母和数字的高度为1/8英寸（3mm）。将零件序号放在圆圈内，这种圆圈称balloons（气球），其直径大约是数字高度的4倍。将零件的序号放在该零件视图附近，以便清楚地表明它们之间的关系（association）。在装配图中，圆圈是非常重要的，以为同样的零件序号将用在零件明细表内。图纸的审核人员应该具有特殊的素质，他们能够发现图中的错误，提出修改和改进意见，以便制造出物美价廉的产品 。审核

16、人员可以是在制图和加工工艺方面有丰富经验的主任制图员，或是创始该项目的工程师或者设计人员。在一些较大的公司中，图纸要由有关的各个生产车间会同评审，确保为每个零件指定最有效的生产方法。审核人员从不审核原图，而是用彩色铅笔在蓝图上进行修改。并将修改后的图纸退还给制图员，让其对原图进行修改，并准备另一张图纸供最后核准用。审核人员通过工作图、零件图检查设计方案是否正确无误。此外他们还负责检查图纸的完整性、质量、易读性和清晰度 。Paragraph 19除了（in addition to）对每处修改却做好记录外，制图员应该记录整个项目期间所做的一切更改。随着项目的进行，制图员应该将所有的更改日期和有关人

17、员记录下来。这样的记录使得任何人员在将来对项目进行复核时，很容易清楚地了解获得最后设计方案所经理的过程。Paragraph 20在图纸的准备过程中，经常要进行许多计算。如果计算结果丢失或者计算工作完成的不好，则必须重新进行计算，因此，它们作为记录的永久组成部分 。工程设计是一个系统（systematic）的过程，通过它可以解决人类需要解决的问题。这一过程被用于解决许多变化的复杂性的问题。例如，机械工程师应用这一设计过程去找到一种有效的高效的方法，把用于动力传送系统（drive train）的内燃机中的往复运动转化为旋转运动；电力工程师应用这一设计过程去设计用落水做动力源的发电系统；材料工程师应

18、用这一设计过程研制烧蚀材料，使宇航员能安全地重返地球（大气层）。现代高技术社会的大量复杂问题的解决，不是取决于单一的工程学科，而是取决于由工程师、科学家、环境保护专家、经济学家、社会学家和法律专家组成的团队。解决问题不仅依靠技术的合理应用，而且要考虑通过政府法规和政治影响引起的大众情绪。作为工程师被授权利用专门技术来研究和改进产品和系统，但同时我们必须知道我们的行为一般对社会和环境的影响，并考虑所有相关因素，尽责的工作，找出最好的解决办法。设计是工程教育过程的制高点；正是这一显著特征把（工程设计）和其他职业区分开来。工程设计的正式定义可以在工程技术鉴定合格委员会（ABET）的课程指导方针中找到

19、。ABET安排工程学校的课程，ABET的成员人数来自各种工程专业协会。每一门授权的课程有一个解释清楚的设计部分，该部分包含在ABET指导方针中。ABET对设计的解释如下：工程设计是设计系统、元件的过程，或者是满足希望要求的过程。它是一个决策指定的过程（经常需要反复），在此过程中为了达到规定的目标，最佳地应用基础科学、数学和工程科学，把它们转化成资源。课程的工程设计部分必须包括以下大部分特性：学生创造性的培养、能适应未来发展的问题使用、现代设计理论和方法的发展和应用、设计问题的陈述和详细说明、其它解决问题方法的考虑、可行性研究、生产过程、并行工程设计以及详细的系统描述。另外，还必须包括许多实际约

20、束，如经济因素、安全、可靠性（reliability）、美学（aesthetis）、道德（ethics）和社会反响等。如果说二十世纪下半叶可以提到的大的事情，那就是信息的爆炸。对大多数课题可以揭示的数据量是势不可挡的。在大部分组织的高层次人才都配有助手，这些助手把他们必须读到、听到和看到的大部分事情进行精简。当你查找一些信息资料时，如果这些资料很重要，做好准备浏览大量资料并记下它们的位置，这样做你能容易地获得。可得到的一些资源如下：1、现有的解决方案。如果实际的产品可以被确定、研究，以及在某些情况下可以买到以用于详细的分析，则从现有的解决方案到特定的需要可以知道许多事情。除非完全理解现有的解决

21、方案，否则不能找到一个改进的或革新的解决方案。你的图书馆。许多大学设有教你如何使用你的图书馆的课程。这些课程与化学和微积分学课程相比是容易的，但不能低估它们的重要性。在图书馆里有很多资源能帮你找到你所要搜索的信息。在一个索引中可以找到你想要的东西，例如在工程索引中。你的问题的性质将直接告诉你谁可以帮助你。不要不好意思请求图书管理员的帮助。你应该充分利用图书馆的计算机数据库（database）和经常通过光盘只读存储器（CD-ROM）来获取信息。专业组织。美国机械工程师协会（The American Society of Mechanical Engineers）是一个技术协会，它对机械专业的学生

22、非常有吸引力。你学院的每一个专业不仅与一个而且经常与好几个这样的会有联系 国家专业工程师协会是一个组织，大部分工程方面的学生最终要加入这一组织，以及至少一个技术协会如美国土木工程师协会（ASCE）、美国电气与电子工程师协会（IEEE）或十二个协会中的任何一个都对许多专业技术感兴趣，专业实践似乎与这些专业有非常紧密的联系。.政府设立了一个消费者保护机构。许多工程师是几个协会和学会的会员。行业杂志（trade journal）。行业杂志有几百种，通常研究一定级别的产品和服务。Paragraph 12钱和经济是工程设计和决策制定的一部分。我们生活在一个以经济和竞争为基础（be based on）的社

23、会。许多好的想法不能实施无疑（no doubt）是真的，因为这些想法被认为在经济上是不可行的。我们中的大部分人都知道我们每天的生活条件。我认为帮助穷人是我的职责。我们的父母给我们解释为什么我们不能得到某些我们想要的东西，是因为这些东西太贵。同样，我们也不能把某些非常渴望的东西加入到我们的设计中，因为我们获得的价值与它的成本相比（in relation to）不能获得足够的效益。工业正在不断地寻找（look for）所有类型的新产品。某些产品是渴望的，因为现有的产品在市场中不具有很好的竞争力。其它的产品被简单的试做，因为似乎人们将买它们。生产厂商如何知道其生产的新产品是否受欢迎呢？他们很少能知道

24、确切答案。在市场分析时，统计数字是重要的考虑。你们中的大部分人将会发现，概率和统计是你们所选课程的一个整体部分。数学领域的技术可以使我们做出推论，即多大人群将根据少数人的反应而反应。工程材料和应用材料的系统工程设计最初都会涉及材料的墨菲法则和材料应用法则。墨菲法则：如果任何材料有可能出问题，它（系统）终将出问题。材料应用法则：（1）任何材料都是不牢固的；（2）材料系统的强度和牢固程度仅仅像它最薄弱的、最不牢固的部分。虽然这些法则是显见的、不容置疑的，我们还要详细描述这些法则，特别是材料应用法则。所有材料确实是不牢固的。即使像白金（platinum）这样的材料在特殊环境中也会性能减弱。在压力作用

25、下，所有材料都会有变化。蠕变（creep）是一个例子。在蠕变压力作用下，若有足够的时间，所有材料一定会产生屈服。蠕变：在恒定温度恒定拉伸载荷下，试件变形随时间缓慢增大的现象。压力和环境共同（in concert）作用会造成屈服，例如，应力腐蚀裂纹。蠕变温度影响和应力温度影响都会导致性能降低、零件和系统失败。设计过程通常从解决方案的详细描述开始。有时我们把设计过程说成是设计循环，但它或许是一个设计循环外加依赖于设计而进行实际生产的设计实施过程。他没提你的名字, 但是我确信他是暗指你的。设计循环涉及最初的构想、草图、在详细描述阶段绘制工作图的知识。计算机辅助设计现在已用于设计过程，各种设计和设计思

26、想能被检验和仿真。即使在早期的设计循环中，具有一些材料的概念也是有用的。除非开发出新的材料，否则由于材料不具有必要的性能而不能实现的设计只能是一个永远不能成为现实的概念。他们未能赢得所必须的2/3 多数票。在制造之前必须依据设计要求给出材料的技术要求（specification）。如果现存的材料不具备必要的性能，或者只有新材料开发出来才能制造，在设计仿真阶段就必须改动这些材料的技术要求。在设计中材料是现实的。图1所示为一个包括设计实施的设计过程简图由于材料使设计成为现实，因此其地位当然是至关重要的。图1示意图或许不能描述最终产品。设计之初或许要构想一个用于检验和进一步完善的原型，以开发最终产品。一般来讲，最终产品要求工作可靠、经济（有利可图）和安全。安全系数常用于估算和考虑用于设计中的材料强度。安全系数一般用于材料的