机械制造与自动化外文翻译--机械设计.doc

中文译文
机械设计
机械设计是指机械装置和机械系统——机器、产品、结构、设备及仪器的设计。大部分机械设计需要利用数学、材料科学和工程力学知识。
我们对整个设计过程感兴趣。它是怎样开始的?工程师是不是仅仅坐在铺着白纸的桌旁就可以开始设计了呢?当他记下一些设想后,下一步应该做些什么?什么因素会影响或者控制着应该作出的决定?最后,这一设计过程是如何结束的呢?
有时,虽然并不总是如此,工程师认识到一种需要并且决定对此做一些工作时,设计就开始了。认识到这种需要,并且语言将其清楚地叙述出来,常常是一种高度创造性的工作。因为这种需要可能只是一个模糊的不满,一种不舒服的感觉,或者是感觉到了某些东西是不正确的。
这种需要往往不是很明显的。例如,对食品包装机械进行改进的需要,可能是由于噪音过大、包装和重量的变化、包装质量的微小的但是能够察觉得出来的变化等表现出来的。
叙述某种需要和随后要解决的问题之间有着明显的区别。要解决的问题是比较具体的。如果需要干净的空气,要解决的问题可能是降低发电厂烟囱的排尘量,或者是降低汽车排出的有害气体。
确定问题阶段应该制订设计对象所有的设计要求。这些设计要求包括输入量、输出量特性、设计对象所占据的空间尺寸以及对这些参量的所有制约因素。我们可以把设计对象看作是黑箱中的某种东西。在这种情况下,我们必须具体确定黑箱的输入和输出,以及它们的特性和制约因素。这些设计要求将规定生产成本、产量、预期寿命、工作范围、操作温度和可靠性。
还存在着许多由于设计人员所处的特定环境或者由于问题本身的性质所产生的隐含设计要求。某个工厂中可利用的制造工艺和设备会对设计人员的工作有所限制,因而成为隐含的设计要求的一部分。例如,一个小工厂中可能没有冷加工机械设备。因此,设计人员就必须选择这个工厂中能够进行的其他的金属加工方法。工人的技术水平和市场上的竞争情况也是隐含的设计要求的组成部分。
在确定了要解决的问题,并且形成了一系列的书面的和隐含的设计要求之后,设计工作的下一阶段是进行综合以获得最优的结果。因为只有通过对所设计的系统进行分析,才能确定其性能是否满足设计要求。因此,不进行分析和优化就不能进行综合。
设计工作是一个反复进行的过程。在这个过程中,我们要经历几个阶段,在对结果进行评价后,再返回到前面的阶段。因此,我们可以先综合系统中的几个零件,对它们进行分析和优化,然后再进行综合,看它们对系统的其他部分有什么影响。分析和优化都要求我们建立或者作出系统的抽象模型,以便对此进行数学分析。我们将这些模型称为数学模型。在建立数学模型时,我们希望能够找到一个可以很好地模拟实际物理系统的数学模型。
评价是整个设计过程中的一个重要阶段。评价是一个成功的设计的最后检验,通常包括样机的实验室试验。在此阶段我们希望弄清楚设计能否真正满足所有的要求。它是否可靠?在与类似的产品的竞争中它能否获胜?制造和使用这种产品是否经济?它是否易于维护和调整?能否从它的销售或作用中获得利润?
与其他人就设计方案进行交流和磋商是设计过程的最后和关键阶段。毫无疑问,有许多伟大的设计、发明或创造之所以没有为人类所利用,就是因为创造者不善于或者不愿意向其他人介绍自己的成果。提出方案是一种说服别人的工作。当一个工程师向经营、管理部门或者其主管人员提出自己的新方案时,就是希望向他们说明或者证明