1.機械設計過程機械設計的最終目標是生產一種滿足客戶需求的有用產品，而且這種產品安全，高效，可靠，經濟，實用。當回答這個問題時，廣泛地思考，我將要設計的產品或系統的客戶是誰？在產品設計之前，了解所有客戶的期望和期望是至關重要的。營銷專業人員經常被用來管理客戶期望的定義，但是設計師可能會把他們作為產品開發團隊的一部分。許多方法被用來確定客戶想要什么。一種被稱為質量功能部署或QFD的流行方法尋求（1）識別客戶期望的所有特征和性能因素，以及（2）評估這些因素的相對重要性。QFD過程的結果是產品的一組詳細功能和設計要求。考慮設計過程如何配合為客戶提供令人滿意的產品所必須發生的所有功能以及在產品的整個生命周期中為產品提供服務也很重要。事實上，重要的是考慮產品在使用壽命后如何處置。影響產品的所有這些功能的總和有時被稱為產品實現過程或PRP。PRP中包含的一些因素如下：?營銷功能來評估客戶的要求?研究確定可在產品中合理使用的可用技術?可以包含在產品中的材料和組件的可用性?產品設計和開發?性能測試?設計文件?供應商關系和采購職能?考慮全球材料采購和全球營銷參加工作的技能?物理工廠和設施可用?制造系統的能力生產計劃和生產系統的控制?生產支持系統和人員?質量體系要求?銷售操作和時間表?成本目標和其他競爭性問題?客戶服務要求?產品在生產，操作和處置過程中的環境問題? 法律要求?金融資本的可用性你可以添加到這個列表嗎？您應該能夠看到，產品的設計只是綜合過程的一部分。在本文中，我們將更加注意設計過程本身，但必須始終考慮設計的可生產性。產品設計和制造過程設計的同時考慮通常被稱為并行工程。2.機械設計所需的技能產品工程師和機械設計師在日常工作中使用廣泛的技能和知識。這些技能和知識包含在以下內容中：?素描，技術制圖和計算機輔助設計?材料的性質？材料加工*和制造過程?化學的應用，如腐蝕防護，電鍍和噴漆靜力學動力學材料的強度，運動學和機制流體力學，熱力學和傳熱?流體動力，電氣現象的基本原理和工業控制?材料和機械系統的實驗設計和性能測試?壓力分析?齒輪，皮帶傳動，鏈傳動，軸，軸承，鍵，花鍵，聯軸器，密封件，彈簧，連接（螺栓連接，鉚接，焊接，粘接），電動機，直線運動等機械元件行為的專業知識裝置，離合器和制動器?創造力，解決問題和項目管理

口頭溝通，聽力，技術寫作和團隊合作技巧3.功能，設計要求和評估標準第1節強調了在開始設計機械設備之前仔細確定客戶的需求和期望的重要性。您可以通過制定清晰，完整的功能，設計要求和評估標準來制定這些要求：?函數告訴我們設備必須做什么，使用一般的，非定量的語句，這些語句使用諸如“支持負載％”來提升一個箱子“，”發送功率“等動作短語，把兩個結構成員連在一起等等?設計要求是詳細的，通常是預期的定量報表性能水平，設備必須操作的環境條件，空間或重量的限制，或可用的材料和組件。?評估標準是設計的理想質量特性的陳述，可幫助設計人員確定哪種替代設計是最佳的-也就是說，最大限度地利益，同時最大限度地減少缺點的設計。這些元素可以被稱為設計的規格。大多數設計在一個活動周期中的進展如圖1所示。1.你通常應該提出多個可能的替代設計概念。這就是創造力被用來制作真正新穎的設計的地方。每個設計概念必須滿足功能和設計要求。應該完成對每個設計概念的理想特征，優點和缺點的批判性評估。那么一個合理的決策分析技術應該使用評估標準來決定哪個設計概念是最優的，因此應該被生產出來。2由于其高強度，高剛度，耐用性和相對易于制造的特性，鋼材可能是機械元件使用最廣泛的材料。術語鋼是指鐵，碳，錳和一種或多種其他重要元素的合金。碳對任何鋼合金的強度，硬度和延展性都有很強的影響。其他元素影響高溫下的淬透性，韌性，耐腐蝕性，機械加工性和強度保持性。存在于各種合金鋼中的主要合金元素是硫，磷，硅，鎳，鉻，鉬和釩。1.碳的重要性盡管大多數鋼鐵合金的碳含量低于1.0％，但由于其對鋼鐵性能的影響，被列入名稱。如圖1.2所示，最后兩位數字表示百分之一百的碳含量。隨著碳含量的增加，在相同的加工和熱處理條件下，強度和硬度也會增加。由于延性隨著碳含量的增加而降低，選擇合適的鋼材涉及強度和延展性之間的一些折衷。指定的一般形式面向AISIXXXX了丨丨i夢j21i__碳含量...組中的t?-特定合金-合金組：表示主要的合金元素0.40％的碳鎳和鉻加入指定濃度的鉬合金鋼圖1.2鋼鐵指定系統的特定需求。設計者控制下的因素如下：?基體樹脂或金屬?增強纖維的類型?復合材料中含有的纖維量?纖維的方向?材料的整體厚度?層的方向相對于彼此?兩種或更多種復合材料的組合典型地，填料是強硬的材料，而基質具有相對低的密度。當兩種材料粘合在一起*的承載能力很大復合材料由填充材料制成。基體用于將填料保持在與加載方式相關的有利取向，并將填料分配給填料。其結果是具有高強度和高剛度且重量輕的優化復合材料。4.矩陣材料以下是更常用的基質材料：?熱塑性聚合物聚乙烯，尼龍，聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺?熱固性聚合物聚酯，環氧樹脂，酚醛聚酰亞胺?陶瓷和玻璃?碳和石墨?金屬鋁，鎂，鈦5.填充材料的形式使用許多形式的填充材料：

連續纖維束?短切股線（0.75mm至50mm或0.03in至2.00in）?漫游一組平行股?由粗紗或股線制成的機織物?金屬絲或金屬絲固體或中空微球?金屬，玻璃或云母片?材料的單晶晶須，如石墨，碳化硅和銅。第四課文本齒輪是齒形的，圓柱形的齒輪用于將運動和動力從一個旋轉軸傳遞到另一個旋轉軸。驅動齒輪的齒精確地嚙合在從動齒輪上的齒之間的空間內。驅動齒推動從動齒，施加垂直于齒輪半徑的力。因此，扭矩被傳遞，并且因為齒輪正在旋轉，所以動力也被傳遞。1.齒輪幾何漸開線齒形最廣泛使用的正齒輪齒形是全深度漸開線形式。其特征形狀如圖1.4所示。漸開線是稱為共軛曲線的一類幾何曲線之一。當兩個這樣的齒輪嚙合并旋轉時，它們之間存在恒定的角速度比。從最初的接觸時刻到分離時刻，主動齒輪的速度與被驅動的速度成比例。由此產生的兩個齒輪的動作非常平滑。否則在接合過程中會加速或減速，由此產生的加速度會引起系統中的振動，噪音和危險的扭轉振動。可以看到一個漸開線曲線，取一個圓柱體，并在其圓周上纏繞一根弦。系一個鉛筆到字符串的末尾。然后開始用鉛筆靠在圓筒上，并將繩子拉緊。將鉛筆從圓筒上移開，同時保持繩子拉緊。繪制的曲線是漸開線。圓柱表示的圓稱為基圓。請注意，在曲線上的任何位置，該字符串表示一條與基圓相切的線，同時垂直于漸開線。在同一中心線上繪制另一個基圓，使得所得漸開線與第一個漸開線相切，這表明在接觸點處，與基圓相切的兩條線是重合的，并將保持與基圓旋轉。這是兩個齒輪嚙合時發生的情況。運動學的基本原理是研究運動，即如果在接觸點垂直于兩個旋轉體的表面繪制的線總是在相同的位置處與兩個物體之間的中心線相交，則角速度比兩個機構將是不變的。這是一個齒輪的聲明。正如這里演示的那樣，?23?2.斜齒輪幾何螺旋齒輪和正齒輪的特點是齒的方向。在正齒輪上，齒是直的并且與齒輪的軸線對齊。在斜齒輪上，齒是右旋螺旋線與軸成傾斜角度，該角度稱為螺旋角。如果齒輪非常寬，左手螺旋會出現牙齒以連續的螺旋形路徑纏繞在齒輪坯上。但是，實際的圖1.5斜齒輪的考慮限制了齒輪的寬度，齒通常看起來只是相對于軸線傾斜。圖1.5顯示了兩個市售螺旋齒輪的例子。斜齒輪齒的形式與正齒輪所討論的非常相似。基本的任務是考慮螺旋角的影響。3.螺旋角度給定檔位的螺旋可以是左手或右手。當齒輪躺在平坦的表面上時，右斜齒輪的齒似乎向右傾斜。相反，左斜齒輪的齒會向左傾斜。在正常安裝中，斜齒輪將安裝在平行軸上。為了實現這種安排，要求一個齒輪應該是右側設計，而另一個齒輪是左側相等的螺旋角。如果網格中的兩個齒輪都是同一只手，那么軸將相互成90度角。這種齒輪稱為交叉斜齒輪。用于斜齒輪的平行軸布置是優選的，因為對于給定尺寸的齒輪，其比交叉的螺旋布置導致更高的動力傳遞能力。螺旋齒輪相對于正齒輪的主要優點是接合更平穩，因為給定的齒逐漸承擔其負荷而不是突然的。接觸開始于尖端附近的牙齒的一端，并且沿著通過該瀝青線的路徑越過該表面前