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Shigley的机械工程设计
机械工程设计简介
基础知识部分
章节大纲
1-1设计[4]
1-2机械工程设计[5]
1-3阶段和设计过程的相互作用[5]
1-4设计工具和资源[8]
1-5设计工程师的职业责任[10]
1-6标准和规范[12]
1-7经济学[12]
1-8安全和产品责任[15]
1-9应力和强度[15]
1-10不确定性[16]
1-11设计因素和安全[17]
1-12可靠性[18]
1-13尺寸和公差[19]
1-14单位[21]
1-15计算和有效数字[22]
1-16设计主题相互依赖[23]
1-17输电案例研究规格[24]
机械工程设计
机械设计是一个复杂的过程,需要很多技巧。广泛复杂的关系需要被细分为一系列简单的任务。复杂的设计过程在于要逐步按一定的规则去展现。
我们一般首先解决设计的本质,然后在机械工程设计中尤为如此。设计是有许多交互阶段的迭代过程。设计师需要许多资源的支持,包括许多来源丰富的信息和计算设计工具。设计师不仅要发展在自己领域的能力,他们也必须培养责任意识,并有专业的职业道德。
在设计过程中扮演比较重要角色规范和标准往往是经济性,安全性和产品责任的考虑。机械零件能否工作往往与应力和强度有关。无论是一个确定性的或者统计性的形式,不确定的因素在工程设计中无法排除,通常由设计因素和安全系数处理。后者,统计方法,能处理与设计的可靠性问题并且需要良好的统计数据。
在机械设计,其他考虑因素包括尺寸和公差,单元和计算。该书由四部分组成。第1部分,基础知识,首先解释一些差异和分析,并围绕引入一些基本概念来写的。它延续了3个章节,审查材料特性,应力分析,和刚度强度分析,对于这本书余下的部分这是必要的原理部分。
第2部分,预防失效,包括两章关于预防机械部件故障和为什么机器零件会发生故障,以及如何可以避免设计中失效的问题,所以我们用两章来回答这些问题,一是关于预防由于静载荷而发生的疲劳失效,而另一种预防由于载荷随时间变化和循环载荷的疲劳失效。
在第3部分,机械零件的设计,第1部分和第2部分的概念可用于分析,选择特定的机械元件,例如轴的设计,紧固件,焊接件,弹簧,滚动轴承,油膜轴承,齿轮,传动带,
链,和钢丝绳。
第4部分,分析工具,介绍两个重要的方法来进行机械设计,有限元分析和统计分析。可以用这两种方法来选择和研究材料,实例1〜3说明了如何使用这些工具。
在书的最后有两个附录。附录A包含了许多有用的表遍布整本书的引用。附录B包括了怎样选尾章的问题。
1-1 设计
设计是为满足某一指定的需要或解决问题制定一个计划的具体问题。如果制定的计划具有现实意义,那么该产品必须是功能齐全,安全,可靠,有竞争力,可用,可制造,有市场性的。
设计是一个创新的,高度迭代的过程。它也是一个决策的处理。有时决策只需要少量的信息,偶尔只有正确的信息数量,或用过量的部分矛盾信息。决定有时会做出试探性地用正确的预留调整随着越来越多的为人所知。有一点是,工程设计人员必须亲自参与决策,了解如何正确的解决问题。
设计是一个通信密集型活动,其中既有文字和图片的使用,又有书面和口头形式使用。工程师们进行有效的沟通并与许多学科的人工作。这些都是重要的技能,以及一个工程师的成功取决于它们。
一个设计师的个人资源包括创造力、交际能力,和解决问题技能与知识的技术和第一原则。工程工具(如数学,统计,计算机,图形和语言)被组合以产生一个计划,当进行时,会产生一种产品,是功能性的,安全,可靠,有竞争力,可用,可制造和销售,而不管是谁建造,或谁使用它。
1-2机械工程设计
机械工程师为能源生产和有关加工提供生产工具,使运输工具和技术自动化。技能和知识基础是广泛的。运用的基础形态是固体和液体,质量和动量运输,制造的力学过程,以及电气和信息论。机械工程设计涉及机械工程的所有学科。
真正的问题抵制条块分割。一个简单的滑动轴承涉及流体流动,传热,摩擦,能源运输,材料选择,热处理,统计描述,等等。建筑物的环保控制。加热,通风和空调的考虑是足够的专门一些讲供暖,通风和空调的设计中,就好像它是独立的与机械工程设计截然不同。同样地,内燃机设计,涡轮机的设计,和喷气发动机的设计有时被认为是离散实体。在这里,字设计前述字句的领先字符串仅仅是一个产品描述符。同样,也有短语,如机械设计,机械元件设计,机器组件设计,系统设计和流体动力设计。所有的这些话是有点机械工程设计更有针对性的例子。他们都吸取知识的同一机构,类似组织,并要求类似的技能。
1-3阶段和设计过程的相互作用
什么是设计过程?它是如何开始的?请问工程师简单地坐到用一张白纸一张桌子,并记下一些想法? 接下来发生什么? 什么因素影响