我与机械工程

我与机械工程专业

一、机械工程学的地位

作为一门技术科学，机械工程学学科以自然科学为基础，研究人造的机械系统与制造过程的结构组成、能量传递与转换、构件与产品的几何与物理演变、系统与过程的调控、功能形成与运行可靠性等，并以此为基础构造机械与制造工程中共性和核心技术的基本原理和方法。

胡锦涛在2006年两院院士大会上强调指出，“要高度重视技术科学的发展和工程实践能力的培养，提高把科技成果转化为工程应用的能力。“这充分表明了机械工程学科在国家经济发展布局中的重要战略地位。

在我国经济发展的现阶段，机械工程学科的战略地位更显得尤为突出。

一个国家的制造业水平直接影响到国家的经济实力、国家安全和人民的生活水平。制造工业是在国民经济中起重要作用的基础工业，制造业的发展基于强大的制造工程技术基础和制造科学基础。

我国是一个名副其实的制造大国。制造业占我国GDP比重最高。我国制造业从业人口、上交税金占全部工业的90％。中国是世界上主要的玩具生产和出口基地，占总量的60%；洗衣机占世界总量的24%；冰箱占16%；空调占30%；钢产量、家电总产量、手机产销量世界第一。

然而，我国还不是制造强国。为高技术产业提供重大成套装备仍是我们发展中瓶颈，先进关键制造工艺有很大差距。因此，由制造大国向制造强国的战略转变迫在眉睫！

二、我对机械工程学几个研究领域的了解

1.航天太阳电池阵

太阳能电池是国家发展、国际竞争提供高端装备，重点围绕新兴战略性产业：能源、信息、材料、生物、航空航天与军工交通。

在季林红教授的授课中，我第一次了解到，航天太阳电池与机械工程学，或说是与我们精仪系的联系是如此紧密。

根据物理学研究表明，太阳能电池能量转换效率理论上极限为70%，但实际工业化生产的太阳能电池转换效率却仅有17%，其中主要原因之一是缺少先进的制造技术。例如，太阳能电池的表面间反射结构挑战微纳制造技术，包括陷光吸收、减反和增透等功能微结构设计制等方面。

在实际应用中，我们就需要考虑的更多方面的问题，例如：

太阳能电池阵的展开机构中，连接铰链处容易卡死；在太空中，帆板的正反两面的温度差很大，影响材料的性能，造成帆板的使用寿命下降；卫星星箭分离、太阳能帆板展开过程中，会产生很大的振动，而在太空中振动又很难消除，对卫星的稳定性影响很大。事实上，太阳能电池是绝大多数航天器的动力来源，而一旦产生故障便会导致发射失败或非正常工作。

这些问题，涉及力学，摩擦学，材料学，机械结构设计，热力学等各门学科的相关内容，而其中很多都与机械工程学紧密相连。这也从一个侧面反映了机械工程学对于高新技术产业是起到至关重要的作用。

2.数控机床

数控机床水平高低和拥有数量是综合国力的主要标志，是国际技术与商品贸易的重要组成。数控机床是技术密集型产品，是国防、航空、航天等工业的核心装备，被视为战略物资和战备性工业受到高度重视。“高档数控机床与基础制造装备”已与“大型飞机”、“载人航天与探月工程”等一并成为科技重大专项与重大工程的重点内容。

1987年的“东芝事件”再一次说明了机械工程学的战略地位。1987年5月27日，日本警视厅逮捕了日本东芝机械公司的铸造部部长和机床事业部副部长。而其中原因是，1982年12月-1983年6月，日本东芝机械公司向苏联出口4台MBP-100型大型数控铣床。

本来，美海军的反潜系统可以在数百海里之外探测出前苏联潜艇在水下所发出的噪声。而20世纪80年代，苏方潜艇的噪声降为原来的十分之一，以至美方只能在20海里以内才能探出其行踪。其中奥妙就在于高品质的数控机床使得螺旋桨叶片的加工更加精细。

因此美国需要投资200~400亿美元，改进其反潜系统。

作为事件的结果，1987年6月30日美国参议院通过一项“制裁东芝机械公司的法案”，禁止出口高档数控机床。

在《高档数控机床与基础制造装备04专项》中提到，要重点攻克数控系统、功能部件的核心关键技术，重型、超重型装备与精细装备统筹部署，打造完整产业链，基本满足航天、船舶、汽车、发电设备制造等四个领域的重大需求

纵观我国机床制造业，可以概括为“有需求、有基础、有差距。”

有需求：截止2010年，规模以上企业共45万余家，从业人员9063万人，资产总计约57万亿元，利润总额约3.9万亿元。为培养相关的高技术人员，数控技术培训工程被国家六部委联合列为重点工程。但我国掌握数控技术的机电复合人才仍存在巨大缺口，仅数控机床的操作工就短缺60多万人。具备数控知识的模具技工也因此“身价激增”，月薪飙升至10000元，有的年薪已开到30万元，超过了很多博士的“身价”。

有基础：超精密加工设备已能实现纳米级表面粗糙度的镜面加工。超精密球面加工机床加工的陀螺仪半球和整球零件，加工表面粗糙度达到Ra0.0025μm，使制导系统的精度大幅提高。

有差距：与国外先进水平相比，我国约落后10-15年。高性能五轴联动加工中心、大重型数控机床及超精密数控机床等国内年产量不足千台，不及德国、日本等国家同类产品产量的1/20。在国防建设所需的精密、高效加工装备上，我国仍受制于人；国家经济重点工程所需柔性成套工艺装备主要依赖进口。功能部件开发能力弱，技术含量低，性能与可靠性不能满足。主机的配套；缺少专业化生产和社会化配套体系。高档数控系统和数字伺服驱动的关键技术尚未掌握；国产高档数控机床用数控系统配套比例不足5%。

总的来看，信息、电子、控制、电气技术在机械系统的作用和比重越来越大，信息技术已经或正在把几乎所有的传统工业从机械化提升到自动化——数控一代。这使得机械工业与机械工程发生极为深刻而广泛的变化，令传统工业的面貌日新月异。

3.加工制造技术

高速磨削技术是高效精密磨削的研究热点之一。相比传统磨削速度下的指标，高速末学的磨削能耗、磨削力、磨削温度、磨具磨损、加工表面质量等均明显占优。在其刚出现时被誉为“现代磨削技术的最高峰”。特别是将超高速磨削与计算机数字控制技术、超硬磨料融于一体的高效深切磨削和快速点磨削，更是高效率、高柔性先进磨削加工工艺的代表。

加工制造的核心技术在商业竞争中具有重要地位。例如，在三维立体广告中的关键部件——透光塑料膜，它对形状的准确度要求很高，所以就需要静谧的加工制造。一段时间内，由于我国企业缺少适合的刀具，无法生产用来制造这种塑料膜的辊子，于是只好付出巨大成本向英国进口刀具，导致利润微薄，受制于人，

严重削弱了企业的竞争力。

超精密加工精度的提高关键在于测量技术的进步。传统光学加工具有很高灵敏度，使用也比较方便，但不能数字化表达测量结果。而在最新的激光技术、微电子技术、计算机技术的综合利用下，干涉条纹信息的定量提取成为可能。面形误差和表面粗糙度检测技术获得了飞跃发展，波面干涉仪将检测精度提高到了纳米量级。

高新技术的发展是由一系列重大需求所带动的。例如，美国发射的KH-12对地侦察卫星，其对地观测分辨率要求达到分米量级。为了实现高分辨率的对地观测，空间光学零件的口径将达到2m或以上量级，面型制造精度要求达到10nm。这对加工技术提出了更高的要求。纳米精度、超光滑表面、复杂面型、特殊材料、极端尺度成为高性能平面、曲面零件的重要特征。

加工手段也呈现多样化的趋势。新的物理、化学、电化学等方法被不断应用到制造过程中，以实现高精度、高效率、低损伤等制造要求。例如，电子书、磁流变抛光、化学抛光、电化学机械抛光等方法不断涌现，极大地丰富了制造手段。

在各种新型加工技术中，超声振动加工是比较有代表性的一例。超声振动加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料；或在切削过程中加入超声振动，通过由工业金刚石颗粒制成的刀具对零件表面进行高频连续敲击，使零件表面的材料以微小颗粒的形式分离出来。

超声振动精密加工有其独特的优势。这项技术可广泛应用于各种材料的加工，不受材料导电特性限制，既可加工玻璃、陶瓷、宝石、石英、硅、石墨、金刚石等不导电的非金属材料，又可加工淬火钢、硬质合金、不锈钢、高温合金等硬质或耐热导电的金属材料，特别是加工超硬和脆性材料时具有高效率。由于去除材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，所以工件表面的宏观切削力小、切削温度低，残余应力小，减少表面损伤和微裂纹；具有较高的加工精度和表面质量、

4.表面与摩擦

表面是所有固体和液体都具有的基本属性之一。机械产品中的表面和界面大都发挥着传递运动和能量的作用。表面和界面的行为对机械系统的效率、精度、可靠性和寿命等具有重要影响，有些场合甚至决定了产品的基本功能。

与机械表面界面学科密切相关的一个学科领域是摩擦学。摩擦学是研究相互运动表面之间的相互作用以及相关问题与实践的科学与技术。摩擦学的基本内涵可以概括为与有关摩擦、磨损与润滑三个方面的学问。另外还涉及到摩擦学设计, 摩擦学系统分析、监控, 摩擦与振动, 表面工程等。

机械表面界面科学与摩擦学在解决能源、资源、环境和人类健康这些重大课题方面能够发挥巨大的作用。据估计，全世界三分之一的总能源被各种形式的摩

擦所消耗。2009年发布的中国工程院咨询项目报告指出，2006年我国消耗在摩擦、磨损、润滑方面的资金约9500亿元，而通过正确运用摩擦学知识可节省资金达3270亿元，占国内生产总值的1.55%。除经济效益外，机械表面界面科学研究对于缓解资源枯竭和环境破坏问题也能发挥重要作用。比如通过改进表面增强技术和摩擦学设计，可以延长机械的使用寿命，减少零件更换次数；通过研发高效水基润滑剂、空气润滑和固体润滑技术可以逐步取代矿物油润滑剂，减轻对环境的污染。

在生物医疗及仿生工程中，表面界面科学与摩擦学也占有一席之地。例如人工关节植入人体后的磨损问题；人工心脏瓣膜在生态环境下的耐冲击磨损性能；天然牙过度磨耗的防治；具有生物舒适性的低摩擦系数隐形眼镜的研制。另外，通过对蚯蚓、蝼蛄等具有良好的土壤抗黏着特性的研究，发现了其体表呈现的多种特征的非光滑结构，并由此制备出了具有良好防黏性能的仿生表面，在农业机械、煤炭机械的一些部件觉的减阻表面上得到成功应用。

随着现代交通工具的高速化，高能摩擦制动成为关键技术之一。高能制动的重要特征在于表面层、次表层的形成于破坏。特别是随着高铁产业的兴起，轮轨摩擦学研究也越来越受到重视。作为接触疲劳的一种特殊类型，高速带来的钢轨斜裂纹，直接威胁着列车的行驶安全。如何打磨轮轨、优化轮轨型面、优化材料硬度匹配，以打破高速黏着对高速列车安全的限制，成为一项涉及机械表面界面学与摩擦学的关键科学问题。

实际上，机械表面界面科学与摩擦学的发展水平直接关系到机械工程其他领域的进步，对于机械工程学科的发展具有巨大的支撑和推动作用。例如，机械可靠性设计和寿命预测理论离不开对表面和界面损伤规律的认识；在切削加工、磨削加工，工具和被加工件接触界面的特性决定了加工的表面质量和精度。

小结：机械工程学对人类社会的进步将不断作出巨大贡献。在今天，机械工程学已经发展成为一门涉及机械、电子、电气、控制技术和计算机技术等多学科的综合性学科。机械工程学与其他技术的结合形成了诸多新兴的学科和技术这些新技术将不断给人类社会带来了巨大的影响，也必定促使机械工程学本身的应用领域和研究内容不断地产生变革。机械工程学涵盖极其广泛，学科交叉性很强，包括制造过程及机械系统所涉及的机构学、传动学、动力学、强度学、摩擦学、设计学、仿生机械学、微纳机械学及界面机械学等。所以要想顺应时代对科技发展的需要，有所突破，必须在某一领域深入的同时，不断完善自身知识结构。

如何做一名合格的机械设计工程师

如何做一名合格的机械设计师 摘要： 作为一个机械设计专业的学生，做一名合格的机械设计师，是我们现在最现实的目标。但是，怎样才能成为一名合格的机械设计师呢？首先，我们需要拥有最基本的专业基础知识，以及良好的专业素养。 关键字： 机械设计师合格专业基础知识良好素养 正文： 作为一名机械设计专业的大三学生，相信每一位跟我一样的学生都跟我一样，成为一名合格的机械设计师是我们的梦想。对于即将离开校园踏进社会的我们，必须要清楚一名合格的机械工程师到底需要什么样的条件，而我们要朝着那个方向去改造自己，让自己成为自己想成为的那种人，才对得起我们逝去的青春。现在让我们来分析一下一名合格的机械设计师，需要具备哪方面的条件。 1.熟练掌握专业技能知识 机械设计离不开自己的学习跟工作阅历，但是经验的积累固然可以从前人身上学到不少，对别人的经验，自己没有一定的专业基础，也很难进行吸收学习。一名合格的机械设计师，真正要学会的是把理论和实际结合起来，扎实的专业知识正是这一领域的敲门砖。专业知识的好坏直接影响到自己在机械方向的发展，我们也只有打好扎实的专业知识基础才能在以后的机械设计生涯中有所建树。 2.熟悉行业软件及相关知识 当前在国内机械行业中的主要设计软件有：Por/E，UG NX，AutoCAD等。一名合格的机械设计师，设计能力是需要掌握的核心，直观的形象更易于我们去设计比较新颖的结构和造型。设计人员不但要精通机械设计，还要电器设计和液压设计，这三者是不可分割的。一名优秀的机械设计师设计的产品必须设计合理，体现在制造、使用、维修三个方面。制造方面就是加工工艺性好，制造成本低，便于安装和调试；使用方面是操作简单，使用效率高，使用寿命长，故障率低；维修方面是便于日常维护和保养，便于维修拆卸、安装和调试。设计的产品还必须质量优良，就是还要有大的市场。 3.注重产品的实际制造可行性的影响。 我们设计的目的是要制造出产品来，设计的过程中，受制造的影响很大，作为一名合格的机械设计师还必须了解机械的加工工艺及成本方面的内容，如果你设计的产品满足了产品本身必须的功能，但是设计的结构过于复杂，加工难度

机械工程材料课后习题答案

机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的 答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。 面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。 第二章

1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳； 疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象； 疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度； 断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段； 提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43） 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答：钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，

材料力学与机械工程材料的联系和区别

材料力学与机械工程材料的联系和区别 材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。一般是机械工程和土木工程以及相关专业的大学生必须修读的课程，学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。材料力学与理论力学、结构力学并称三大力学。材料力学的研究对象主要是棒状材料，如杆、梁、轴等。对于桁架结构的问题在结构力学中讨论， 材料力学是固体力学的一个分支，研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。其基本任务是将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。为了确保设计安全，通常要求多用材料和用高质量材料；而为了使设计符合经济原则，又要求少用材料和用廉价材料。 材料力学的目的之一就在于为合理地解决这一矛盾，为实现材料力学的研究内容包括两大部分：一部分是材料的力学性能（或称机械性能）的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆、受弯曲（有时还应考虑剪切）的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为三类：既安全又经济的设计提供理论依据和计算方法。 机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究

和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。机械是现代社会进行生产和服务的五大要素（人、资金、能源、材料和机械）之一，并参与能量和材料的生产。 机械工程材料是用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械制造过程中所应用的工艺材料，并且机械工程材料涉及面很广，按属性可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料包括黑色金属有色金属。有色金属用量虽只占金属材料的5%，但因具有良好的导热性、导电性，以及优异的化学稳定性和高的比强度等用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械制造过程中所应用的工艺材料。非金属此外，还有由两种或多种不同材料组合而成的复合材料。这种材料由于复合效应，具有比单一材料优越的综合性能，成为一类新型的工程材料。材料又可分为无机非金属材料和有机高分子材料 综上所述，根据受力选择适合的材料，或者有材料计算受力范围，是在学习机械时相辅相成的2门重要课程。

中国机械简史

中国机械简史 冯立升 中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。中国机械发展史可分为六个时期：①形成和积累时期，从远古到西周时期。②迅速发展和成熟时期，从春秋时期到东汉末年。⑧全面发展和鼎盛时期，从三国时期到元代中期。④缓慢发展时期，从元代后期到清代中期。⑤转变时期，从清代中后期到解放前的发展时期。⑥复兴时期，解放后的发展时期。每个时期又可分为不同的发展阶段。 （一）传统机械的形成和积累时期 这一时期是中国机械发展的第一个时期，石器的使用标志着这一时期的开始。这是一个十分漫长的时期，经历了三个发展阶段。 第一个阶段相当于旧石器时代。这一阶段的工具主要用石料和木料制作，同时也有一些骨制工具。在工艺方面以石器打制工艺为主，主要是经过敲击和初步修整使石块成石器。这一阶段后期出现了磨制的石器，使工具的形状趋于合理。当时的石器工具的种类有砍砸器、刮削器、石锤、尖状器、石球、石矛和石镞等，这时出现的其他材料的工具有木捧和磨制的骨针等。弓箭的出现表明这时的机械技术已有了一定的水平。 第二个阶段相当于新石器时代。这一阶段在石器制造方面以磨制工艺为主，同时对石器的制造有了一套完整的工艺过程。对石器的选择、切割、磨制和钻孔等都有了一定的要求。这一阶段出现了大量的生产工具、如锛、斧、铲、凿、磨盘、磨棒、杵臼、钻、网坠、纺轮、犁、刀、锄、耘田器等。工具的种类不但有所增加，而且出现了不少专用工具。这时还出现了原始纺织机、制陶转轮等较复杂的机械，反映了这一阶段机械的发展水平有了显著的提高。第三个阶段大约从新石器时代末期到西周时期。从动力方面看，这一阶段已经开始使用畜力和风力作为原动力。古车和风帆的出现标志着新的动力出现。商代已经开始用牛来耕地。这一阶段已广泛使用犁来耕地。农业机械的种类更多，还出现了桔槔、辘轳等复合机械工具。在旧石器时代就已出现铜器，但没有大量使用。商代青铜工具和器械开始得到较广泛的应用，到西周时期，青铜冶铸技术达到了高潮。青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造工艺的诞生。青铜冶铸工艺在这一阶段经历了由低级到高级逐渐成熟的过程。从使用单面范和双面范制作小件器物，发展到用多块范、芯组成的复合范制作大型器件。商中期已广泛使用分铸法等先进工艺。这一阶段后期，陶范熔铸技术得到了进一步的发展。 总的来看，这一时期在动力方面由只利用人力发展为人力、畜力等并用。在材料方面由以石质材料为主发展为以木、铜质材料为主。在结构方面由简单工具发展为复合工具和较为复杂的机械。在原理方面从杠杆、尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。在制造工艺方面经历了由石器制造工艺向铜器和其他机械工艺的转变。这些情况说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。 (二) 传统机械的迅速发展和成熟时期 从春秋时期开始，我国传统机械的发展进入了一个新的时期。这一时期铁器开始得到使用，使古代机械在材料方面取得了重大突破。钢铁技术的产生和发展为制造高效生产工具提供了条件。随着钢铁技术的产生、铸造、锻造和柔化处理等机械热加工技术在这一时期得到了迅速发展。从春秋时期开始，就已用生铁来铸造多种机械，特别是农业机械。这一时期锻造工

第十一章 机械工程材料的选择及应用

第十一章机械工程材料的选择及应用 掌握各种工程材料的特性，正确地选择和使用材料，并能初步分析机器及零件使用过程中出现的各种材料问题，是对从事机械设计与制造的工程技术人员的基本要求，因为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。 许多机械工程师把选材看成一种简单而不太重要的任务。当碰到零件的选材问题时，他们一般都是参考相同零件或类似零件的用材方案，选择一种传统上使用的材料（这种方法称为经验选材法）；当无先例可循，同时对材料的性能（如耐腐蚀性能等）又无特殊要求时，他们仅仅根据简单的计算和手册提供的数据，信手选定一种较万能的材料，例如45钢。这种简单化的处理方法已日益暴露出种种缺点，并证明是许多重大质量事故的根源。所以，选材正在逐渐变成一种严格地建立在试验与分析基础上的科学方法。掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。 在机械制造业中，新设计的机械产品中的每一个机械零件或工程构件、工艺装备和非标准设备，机械产品的改型，机械产品中某些零件需要更换材料，进口设备中某些零配件需用国产零配件代用等，都会遇到材料的选用。一般机械零件，在设计和选材时，大多以使用性能指标作为主要依据。而对机械零件起主导作用的机械性能指标，则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。 §11.1 零件的失效形式与提高材料性能的途径 一、零件的失效与失效分析 零件在工作过程中最终都要发生失效。所谓失效是指：（1）零件完全破坏，不能继续工作；（2）严重损伤，继续工作很不安全；（3）虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。失效分析的目的就是要找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施。现代工业中零件的工作条件日益苛刻，零件的损坏往往会带来严重的后果，因此对零件的可靠性提出了越来越高的要求。另外，从经济性考虑，也要求不断提高零件的寿命。这些都使得失效分析变得越来越重要。失效分析的结果对于零件的设计、选材、加工以至使用，都有很大的指导意义。 1、零件失效的原因 零件的失效可以由多种原因引起，大体上可分为设计、材料、加工和安装使用四个方面，图11-1是导致零

CAD技术在机械工程设计及应用

呼伦贝尔职业技术学院毕业设计 CAD技术在机械工程设计及应用 年级：11机电大专班 学号：20110301007 姓名：包宝音乌拉 专 业：机电一体化 指导教师： ?

二零一四年五月院 系 工业工程 专 业 机电一体化 年 级 ??机电大专 姓 名 包宝音乌拉 题 目 指导教师 评 语 指导教师 ?签章? 评 阅 人 评 语

评 阅 人 ?签章?成 绩 答辩委员会主任 ?签章? 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书 班 级 ??机电大专 学生姓名 包宝音乌拉 学 号 ??????????? 专 业 机电一体化 发题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日 题 目 题目类型：工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发 一、设计任务及要求

二、应完成的硬件或软件实验 三、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实 验装置或产品等） 四、指导教师提供的设计资料 五、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域） 六、设计进度安排 第一部分

（ 周） 第二部分 （ 周） 第三部分 （ 周） 评阅及答辩 （ 周） 指导教师： 年 月 日 系主任审查意见： 审 批 人： 年 月 日 呼伦贝尔职业技术学院 ????年制 摘要 本文以 ??技术为中心，阐述了 ??技术的产生； ??技术的发展经过；还有 ??技术为我们带来的方便。接下来将重点讲述 ??技术在我们工业上、机械设计等领域做出的重大贡献。如 能够节约机械设计时间、提高机械产品的质量、设计和修改都十分方便、遵从了人们的设计思维、以及 ??技术在机械工程设计的应用。 关键词： ??技术；机械设计；机械工程。

机械工程材料基本知识

机械工程材料基本知识 1.1 金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 1.1.1强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为c,单位为MPa 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用③ 表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用c表示。 对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。 1.1.2塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号S表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 1.1.3 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度的测试方法很多，生产

创新机械工程设计思维的探讨

创新机械工程设计思维的探讨 摘要：机械工程产品在工业生产中作用大，因此，在进行机械工程设计的时候 一定要不断应用创新思维，这样才能更好的提高设计质量。同时也要在机械工程 产品模块化发展中取得更好的成果在机械工程设计中，相似性理论的作用是非常 大的，因此，在设计过程中一定要对创新思维进行重视。 关键词：机械工程；设计；创新 一、机械工程设计的发展 1传统机械工程设计 经过上百年的积淀，机械工程设计发展目前已经比较完善，机械工程设计也 在不断的进步中，早期的机械工程设计受到各种条件限制，如：经济发展水平和 生产条件的限制，严重阻碍了机械设计的持续前进。即便实践经验丰富的工程技 术人员，在设计过程中能够节省大量的时间，但还是无法摆脱传统设计理念的影响，犯错误仍然难以避免。因此，早期的机械工程设计仍然经历了比较长的过渡期，而且也限制了生产价值的创造。 在机械工程设计的理念中，传统的机械设计操作过程比较复杂，执行难度比 较大。首先设置专门的市场调查人员，在目标产品的调查过程中使用各种有效的 手段，根据实际的调查结果对市场需求进行预测，采取合适的手段对工程设计存 在的问题进行分析和整理。而且对于存在的问题进行整理，然后进行全面的分析，提出具体的解决方案和设计方案。最后，所有的成员一起进行汇总、评价和分析，从而得出结论，然后制定计划来完成整体的设计。在整个设计过程中，市场调研，模型框架，讨论和测试都是密切联系的，在这一系列的过程中，没有精确的信息 数据和具体的参考的实例，因此，传统设计存在较高的危险系数。 2现代机械工程设计 机械工程设计本身就是具有创造价值和创造力的工作过程。如今，现代工业 具有惊人的发展速度，科学技术也得到了迅速的发展，人们的生活质量也得到了 了显著的改善，各种企事业单位的人才都被重用，尤其是重视他们的创造力和主 动性，占据了社会的主导地位。而且人在机械设计领域发挥着举足轻重的作用， 是机械工程设计的中坚力量，他们通常利用最先进的科技成果，挖掘人的潜力， 有效的利用创新思维，与此同时先进的科学技术在机械设计中得到了广泛的应用，主要有设计技术，设计工具，计算技术，甚至在机械工程设计与制造当中运用最 新的材料等。从而把设计人员的创造活力和热情有效的进行激发，从而改变了单 调而枯燥的机械设计过程，使他们突破设计领域的限制，更多的新产品被开发出来，从而能够创造更多的财富。 二、创新设计与创新思维的同步 机械工程在设计的过程中，是否有创新是设计能否迈向成功的关键。这里提 到的创新并不是表面意义上的简单构思，不仅对基础知识有严格的要求，而且对 经验的考量更深，两者对于创新缺一不可。因此，在机械工程设计中，需要对机 械设计从业人员进行思维和精神两方面的培训。中国有句流行语，心有多大，舞 台就有多大，用在设计中亦如此，想象力有多大，创新就有无限可能，所以，在 一定程度上想象力比知识更加重要。创新想象力与现代化设计理念的联合必定会 对传统的设计思路产生深刻的影响。正如所说，创新是一个民族发展以及进步的 根本动力，因此，想象力在机械工程设计中十分重要的。如果设计流程中缺乏必 要的创新思维，设计就难以进步。创新思维不是逻辑上循序渐进得到的，而是通

机械工程专业毕业要求及指标点分解

机械工程专业毕业要求及指标点分解 依据工程教育认证通用标准中的12条标准和专业补充标准的要求，机械工程专业制定了明确的、公开的、可衡量的毕业要求，能够有效支撑本专业的培养目标，使得毕业生在毕业后若干年能够达到培养目标的预期，并对每项毕业要求进行了指标点分解。 本专业的毕业要求如下： 1.工程知识：掌握工程领域所需的数学、自然科学、工程基础和机械工程学科专业知识，并能够用于解决机械工程领域复杂工程问题。 1-1掌握相关数学知识，并能运用于实际工程问题进行数学建模、求解与数据处理； 1-2掌握相关自然科学的基础原理和思维方法，并能将其应用于解决工程科学和技术问题； 1-3掌握相关机械工程知识，能将其用于解决机械工程装备研究与开发等工程问题； 1-4掌握机械工程专业基础知识，并能用于解决机械产品设计、制造、技术开发、生产组织与管理、设备安装与调试等机械科学和工程技术问题； 1-5掌握机械工程专业知识，并能用于解决机械工程复杂科学和工程技术问题。 2.问题分析：能够应用数学、自然科学、工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析机械装备设计制造、产品质量控制及设备安装与调试、生产组织与管理等复杂工程问题，以获得有效结论。 2-1能基于数学和自然科学原理识别机械工程科学和技术问题； 2-2能够应用机械工程基础知识对研究对象进行正确的表达、分析机械工程问题； 2-3能够综合运用机械工程专业基础理论和研究方法，借助文献寻求机械工程复杂工程问题解决方案，并获得有效结论。 3. 设计/开发解决方案：综合社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素，设计满足机械工程需求的系统、工艺流程和装备，在设计开发环节中体现创新意

机械工程材料的应用及发展前景的展望

机械工程材料的应用及发展前景的展望 发表时间：2016-09-07T15:39:20.750Z 来源：《建筑建材装饰》2015年9月下作者：韩颖颖 [导读] 从而促进机械工程的取得更大的成绩，为我国工业的发展打下坚实的基础。 （天津市工大镀锌设备有限公司，天津300000） 摘要：机械工程材料是机械工程设计与质量的重要前提。因此必须做好机械工程材料的选用工作，并重视机械工程材料的研发，从而促进机械工程的取得更大的成绩，为我国工业的发展打下坚实的基础。 关键词：机械工程；材料应用；发展前景 前言 机械工程材料影响着机械的设计、制造、仿制、维修等方面，可见其是机械工程中不可或缺的重要组成部分，也是节约机械所用成本的关键所在，因此如何在保证既经济又有质量保证的前提下处理好多种工程材料的选择与应用是一个值得探讨的问题。 1机械工程材料选择选择应用的现状分析 1.1从构件失效抗力角度分析 材料失效抗力主要指构建自身是否具备抗磨损、抗变形等能力，通过对构件参量进行表征以避免构件材料在使用前便出现失效的状况。以往失效抗力在研究过程中既需考虑到材料力学性能，也需构建相应的模型确定其在实际工况中的特性。如许多学者关于热作模具钢的失效分析过程中，通过测试材料寿命并分析模具寿命，得出模具设计选材的标准，其具体选材步骤主要体现在：（1）对用于零件成形的机械材料进行确定并结合模具使用条件，以此判断选择哪种模具以及具体抗力要求；（2）通过对模具时效形式的分析对抗力指标进行确定，选择满足指标标准的钢种；（3）对满足抗力指标要求且符合模具类型的钢种确定的基础上，判断是否与首相抗力指标以及其他指标相吻合；（4）进行选材过程中还需考虑到材料的来源、经济性以及是否便于生产管理等因素。这种选材方式的研究很大程度上为热模具的选材奠定理论基础。 1.2从经济适用性角度考虑 在机械工程对于材料的选择应用首先需要关注的就是材料的适用性和经济性。比如，在机械铸造工艺中需要保正材料具备良好的吸气性、收缩性、偏折性和流动性；而在锻造工艺中则要求材料必须具备较好的冲压性、可锻性、冷镦性和断后冷却性；焊接工艺对材料的适用性和敏感性要求较高。机械加工材料的不同特性为机械工程工艺提供了不同的材料选择，在保证满足工艺需求的前提下，把握好工艺需求材料的各种特性，合理化选择材料才是机械工程发展的正确方向。在注重了机械工程材料的适用性后，还需要根据工程预算合理考虑设计材料的经济性。既要做到选材的质量要求达标，也要保证经济实惠的材料价格选择。而对于可循环利用的机械材料，在整个机械工程中应当循环利用，降低资源消耗，减少机械工程成本，提高整体的经济效益。 1.3从环保、节能角度考虑 国家制定的可持续发展战略就是要求生态、环保、节能，任何企业都必须认真贯彻党的战略方案。一般来说，在机械工程的使用材料中，很多原材料都是不可再生能源，如果过度消耗，最终势必会给机械工程行业带来极大的隐患。因此，我们在材料选择与应用工作中要做到环保和节能，尽可能的使得环保要求和使用需求都能满足。 2机械工程材料的应用 2.1钢铁材料及其应用 当前工业仍然是我国经济发展的主体行业，而钢铁材料也一直是使用较多的重要的机械材料。钢铁工业发展呈现产品结构在变化、增长，产业集中度进一步提高等趋势主要应用领域：为电力系统、汽车工业、铁路与桥梁、船舶与海上钻井平台、兵器工业、石油开采机械及输油管道、化工压力容器、建筑钢筋和构架等。 2.2镁、镁合金及其应用 镁具有优良的物理性能和机械加工性能，此外其还具有丰富的蕴藏量，因而被业内公认为最有前途的轻量化材料，其也是21世纪的绿色金属材料。汽车、摩托车等交通类产品用镁合金，镁作为实际应用中最轻的金属结构材料在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视，世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。另外，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业，在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁合金成了厂家的最佳选择，镁合金外壳可使产品更豪华、美观。近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。 2.3铝、铝合金及其应用 密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等都是铝合金的优点，因而其被广泛的应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门。例如，在航空航天领域，铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和卓越的超塑成型性能，被认为是航空航天工业中的理想结构材料。在航天领域，铝锂合金己在许多航天构件上取代了常规高强铝含金，铝锂合金作为储箱、仪器舱等结构材料具有较大优势国外预测，含抗铝一镁合金及其它系列的铝合金有可能成为下一代飞机的重要结构材料。TiAi基合金的板材除了有望直接用作结构材料外，还可以用作超塑性成型的预成型材料，并用于制作近净成型航空、航天发动机的零部件及超高速飞行器的翼、壳体等又如，在汽车领域，汽车用铝合金材料的3/-4为铸造铝合金，主要是发动机部件，传动系部件，底盘行走系零部件变形铝合金主要用于热交换器系统，车身系部件铝基复合材料在某些范围内替代铝合金、钢和陶瓷等传统的汽车材料，用于汽车关键零件，特别是高速运动零件，对减少质量、减少运动惯性、降低油耗、改善排放和提高汽车综合性能等具有非常积极的作用，在汽车领域有着良好的应用前景。 2.4稀有金属材料及其应用 现代机械工程中稀有金属也有着广泛的用途。例如，在电子工业领域，高纯度稀有金属锗是最王要的半导体材料之一，此外铌、钨、铝、钛等也都是电了工业的重要材料；稀有金属钽用以制造比容大、性能稳定的优质电容器，成为航空及航天设备中的重要电子元件。又如，在钢铁工业领域，稀土金属及稀有高熔点金属都是冶炼优质钢的重要添加剂，少量稀土或钒加入到钢中，能大大提高强度和耐

实现机械工程的可靠性优化设计参考文本

实现机械工程的可靠性优化设计参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

实现机械工程的可靠性优化设计参考文 本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 自改革开放之后，中国的工程机械行业得到了前所未 有的发展，经过30多年的不懈努力，机械工程制造业取得 了巨大的发展成果，在国民经济中占有很大的比重。在机 械工程行业里面，对其可靠性进行优化设计是十分必要 的。在本文中，深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的 问题，以便参考。 现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不 仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能 力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产 品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如 今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的

设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法 这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的

机械工程材料复习重点

、解释下列名词 1淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示 2淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力 3相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 4组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 5组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体( Y或A)向马氏体(M)转变时间不一致而产生的应 6热应力：力 由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 7过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象 8过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象 9回火脆性： 10回火稳定性：在某些温度范围内回火时，会岀现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。 11马氏体： 12回火马氏体：碳在a-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。 在回火时，从马氏体中析出的￡ -碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。 13本质晶粒度14实际晶粒度：15化学热处理：:钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度 在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。 将工件置于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。 16表面淬火：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 17固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。 18、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。 19合金强化：20热处理：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度 钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。 21、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相 22、铁素体；碳在a-Fe中的固溶体 23、球化退火；将工件加热到 Ac1以上30―― 50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉 空冷。 24、金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。 25、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程. 26、枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。 27、正火：是将工件加热至 Ac3或Accm以上30?50°C ,保温一段时间后，从炉中取出在空气中冷却的金 属热处理工艺。 28、固溶体：合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这 种新相称为固溶体 29、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。 二、判断题 1. ( x )合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 2. ( y )实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的. 3. ( y )为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。 4. ( y )在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元 化方向发展。 5. ( x )不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 6. ( x ) 40Cr钢的淬透性与淬硬性都比 T10钢要高。 7. ( y )马氏体是碳在a -Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的 奥氏体含碳量相同。 8( x )铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。 9. ( x ) 45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性，韧性下降，强度，硬度上升。 10. ( x )淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。 11. ( x )钢的回火温度应在 Ac1以上。 12. ( x )热处理可改变铸铁中的石墨形态。

机械工程设计中CAD技术的应用

机械工程设计中CAD技术的应用 发表时间：2018-09-12T16:51:24.280Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：潘伟均 [导读] 摘要：随着我国经济的快速发展，CAD 技术在机械工程领域中占据着越来越重要的地位，CAD 技术的操作水平直接影响着机械工程设计的质量与发展进程。 山东洪通集团有限公司山东 272000 摘要：随着我国经济的快速发展，CAD 技术在机械工程领域中占据着越来越重要的地位，CAD 技术的操作水平直接影响着机械工程设计的质量与发展进程。因此，分析 CAD 技术的特点优势，探究 CAD 技术在机械工程设计中的应用是对机械工程适应新时代发出的挑战。本文主要围绕 CAD 技术在机械工程中的应用予以探究。 关键词：CAD 技术；机械工程；应用 CAD（Computer Aided Design）也叫计算机辅助设计，它的强大计算与绘图能力在机械工程设计中占据着十分重要的地位，并逐渐代替了传统的机械设计方法。 CAD 技术是集智能化、标准化等优点与一体，以提高工程设计效率与精准性为目标，在众多工业领域得到普遍应用，提高了这些领域技术水平，促进了这些领域的经济发展。 1 CAD 技术的特点 优势传统的机械工程设计方法阻碍了机械工程的发展，主要是靠静态分析与近似计算方法，并需要大量的人力、物力结合丰富的实践经验来完成。这必然致使设计过程错误、设计周期长、设计成果质量较低等不良问题的出现，使企业在激烈的竞争中难以维持，不利于机械工程的快速发展。CAD技术作为一项新兴技术，不论是在解放劳动力、提高机械工程的设计效率方面，还是在发挥人员的创新思维、促进机械工程快速发展方面都起到了不可替代的作用。CAD技术在机械工程设计方面的具体应用具体表现在以下几个方面。 1.1提高机械产品质量 将 CAD 技术应用与机械产品的设计，从根本上改变了机械产品的质量，打破传统的设计弊端，利用软件系统精确机械产品的实际参数。机械产品与软件系统的融合，提高了产品本身的科技含量。随着科技水平的不断提高，CAD 技术在机械产品设计过程中，能够极大的提高模型与产品的统一度，保证机械产品的设计水平，提高机械产品的生产质量。 1.2降低设计工作强度，提高设计工作质量 CAD 技术引入现代面对对象和分布设计的理念，借助于计算机完成智能绘图，有效的避免了传统的设计方法存在的错误、实现设计的参数化、提高绘图质量。在三维模型的建立过程中，设计人员可以调节模型的设计尺寸与结构，最大程度的缩小与实物之间的差距，得到完美设计成果。 1.3促进 CAD 技术的集成 在 CAD 技术的发展过程中，仿真模拟、图形编辑、曲面造型、三维绘图、动态显示及数控加工等共同构成了 CAD 技术的主要功能。 CAD 技术系统的集成可以避免传统的设计方法造成设计中的混乱，让设计模型真正地实现现代化、集成化、数字化，提升机械设计工作效率，进而促进机械工程的发展。 2 CAD 技术在机械工程设计中的应用 2.1 工程建模 机械设计工程中最核心的部分是三维建模工作，实体模型、表面模型以及线框模型是三维模型中应用最普遍的三种形式，实现设计的参数化、变量化、集成化是 CAD 技术在工程建模中的目标。CAD 技术通过本身所拥有的基本体系，完成机械零件在三维实体中的建模，其基本体系主要包括：圆柱体、立方体、球体及环状体等多种体系。对于复杂的机械零件，基于这些基本体系，将其划分然后制作简单的模型，最后通过三维造型的拼合得到最终零件。通过 CAD 的建模技术，可以根据具体的零件实物来设计更精确的尺寸，并可以随时调整模型、修改尺寸。 2.2 工程绘图 工程绘图功能是 CAD 技术最早在机械工程中的应用，同时也是最基本的。传统的绘图方法是纯手工操作，与计算机辅助技术相比在规范性、准确性与美观性等方面都远远不如。CAD 技术中本就存在的绘图命令与图形库，通过图形编辑、填充剖面、区分层次等功能实现模型与实物的完美贴近。其绘图功能简单、快捷、准确从而减少大量人员，节约成本，并且利用 CAD 技术的绘图功能使得打印图纸易于保存。 2.3 工程结构分析 产品自身的性能与结构设计机械工程设计的关键环节，做好这一环节是产品零件质量的保证。在科技快速发展的新形势下，越来越多的设计方法得到应用，CAD 技术的优化与完善是适应当下形势的必然要求。如今大部分软件利用软件分析功能，根据分析结果，得出改进方案。不断完善的 CAD 技术，可以在竞争越来越激烈的机械工程设计行业占据更大的优势。 2.4在机械工程模具设计中地应用 模具一般工作在高压、高温环境下，如冷挤压模具就是在高压状态下工作，使得强度、稳态等方面的校核工作尤为重要。为此，冷挤压模具时，必须认真核算、校准强度、刚性等属性参数，确保模具质量安全，保证最终形成的产品符合使用标准。 （1）对于凸模，首先借助UG软件赋予凸模材料属性、边界、负载等条件，再有限元方法进行网格划分最后结合具体的给定条件去求解计算，得出模具不同部位的应力值。其中，最大的应力值为364MPa。 （2）对于凹模，其强度核算前先要确定预应力值，而预应力值的确定以过盈量数值为依据。过盈量数值通过CAD软件分析获得。首先，设定一个的预应力值；然后，利用CAD软件分析得出变形量，将其与之前设定的过盈量进行核对，查看是否吻合。反复操作这一过程，就可以求解出正确的预应力值。按照此方法得出该筒型工序件的中圈变形量为0.24mm，内圈变形量为0.07mm，与之相对应的预应力值分别为600MPa、665MPa。 （3）对于组合凹模，因为零部件过多，其整体强度核算不同于单个零部件的强度核算。组合凹模强度核算时，除了对每一个零部件进行有限元网格划分外，还要对外圈与中圈、内圈与外圈进行曲面接触网格划分，然后再赋予预应力。根据以上考虑，经计算，内圈凹模承受的最大应力为1684MPa，中圈凹模承受的最大应力为502MPa，外圈凹模承受的最大应力为482MPa。经过以上几种情况的计算分析后，得

中国矿业大学机械工程专业

机械工程专业2014版 “卓越工程师教育培养计划”本科阶段培养方案机械工程专业是中国矿业大学具有矿山机械工程特色、办学实力很强和办学水平国内领先的专业，为国家级特色专业建设点，江苏省品牌专业。本专业紧密围绕国家经济社会发展的重大需求，追踪矿山机械大型机电装备前沿理论与技术，依托机械设计及理论国家重点学科，机械工程江苏省一级学科国家重点学科培育建设点，机械工程江苏省一级学科重点学科，机械工程博士后科研流动站，机械工程一级学科博士点，国家能源煤矿采掘机械装备研发（实验）中心，机械工程、机械基础与CAD 2个江苏省实验教学示范中心，矿山机械工程国家煤炭工业重点实验室，以及混凝土机械、矿山机械电液控制、特种电梯、矿用特种车辆等4个江苏省工程技术研究中心，着眼于未来经济社会发展对矿山机械领域卓越工程师的人才需求，制定应用型卓越工程师人才培养方案。 一、培养目标 本专业培养基础宽、能力强、素质高，德、智、体、美全面发展，具有社会责任感和国际视野，秉承“好学力行、求是创新”精神，能为国家富强和社会进步做出贡献的、具有较强的工程实践能力和动手能力、跨文化交流能力、以及创新意识和创新能力，能在机械工程领域特别是矿山机械重大装备领域从事制造、运行维护、管理、设计及科学研究等方面工作的高级机械工程师和矿山机械管理人才。 二、基本要求 1．热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导，掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论和“三个代表”重要思想的基本原理；具有高尚的人格、强烈的民族使命感和社会责任感，有为祖国富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感。 2．具有宽厚的人文社会科学、现代科技、经济管理、法律、国防和自然科学知识。 3．掌握扎实的机械工程专业基础理论及必要的专业技术知识。 4．熟练运用英语进行听、说、读、写；具有现代信息获取及处理能力。 5．具备初步的跨文化交流能力、熟悉国际规则、具有一定的国际竞争能力。 6．具备团队合作、协调、管理、竞争与合作的初步能力，能够在工程实施中进行协调、管理与合作，并在团队中发挥骨干和领导作用。 7．掌握科学的思维方法和终身学习能力，具有创新意识和创新能力。 8．具有健康的身体和良好的心理素质，了解体育运动的基本知识，掌握必要的体育锻炼技能。 三、培养模式 中国矿业大学机械工程专业“卓越工程师教育培训计划”本科阶段采用3+1校企联合培养、双导师制的模式。即校内前3年是本科课程学习阶段，与四年制本科的模块共用，第四年到企业实践学习，完成毕业设计。“卓越工程师教育培训计划”本科班计划2个班，60人左右规模。在大学三年级上半学年（即2.5学年）结束前，选定校内指导老师（每3名学生配备一位指导老师），三年级学期末选定企业指导教师。 四、学制、学分与授予学位 学制：标准学制4年，修业年限3-7年 学分：最低修读189学分，其中课内教学环节必须修满138学分，实践教学环节必须修满51学分。