机械制造与自动化外文翻译-机械设计

中文译文

机械设计

机械设计是指机械装置和机械系统一一机潜、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木、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。亳无疑问,

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

或者证明自己的方案是比较好的。只有成功地完成这项工作，为得出这个方案所花

贽的大量时间和精力才不会被浪费掉。

人们基本上只有三种表达自己思想的方式，即文字材料、口头表述和绘图。因

此，一个优秀的工程师除了掌握技术之外，还应该精通这三种表达方式。如果一个

技术能力很强的人在上述三种表达方式中的某一种的能力较差，他就会遇到很大

的困难。如果上述二种能力都较差，那将永远没有人知道他是一个多么能干的人！

机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术

科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本

构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。

进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者设计工程师。机械设计

是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创新性，还必须在机械制图、

运动学、动力学、工程材料、材料力学和机械制造工艺等方面具有深厚的基础知识。

如前面所述，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和

科学知识本身是并不一定能给人类带来益处，只有当它们被用在产品上才能产生

效益。因而，应该认识到在一个特定产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要

这种产品。

应当把机械设计看成是设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和

制订产品的制造工艺的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为

重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定。另一

方面，应该认真精确地进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会

使正确的设计变成错误的。

一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新

的方法不适用时，就恢复采用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所

花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求摒充许多陈旧的，

为人们所熟知的方法。由于许多人易于墨守成规，这样做并不是一件容易的事情。

一位设计工程师应该不断地探索改进现有产品的办法，在此过程中应该认真选择

原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。

新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被

解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时,

也伴随较高的风险。应该强调的是，如果设计木身不要求采用全新的方法，就没有

必要仅仅为了变革的目的而采用新办法。

在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使

产生了许多不切合实际的想法，也会在设计的早期，艰险绘制生产图纸之前被改

正掉。只有这样，才不至于堵塞创新的思路。通常要提出几套设计方案，然后加以

比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。

心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是

努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对

所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。

另一个重要问题是，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在

开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这

一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流，需要解决下

列问题：

（1）所要设计的这个产品是否真正为人们所需要？

（2）此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？

（3）生产这种产品是否经济？

（4）产品的维修是否方便？

（5）产品有无销路？是否可以盈利？

只有时间才能时上述问题给出正确的答案。但是，产品的设计、制造和销售只能在

对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图,

与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。

通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更

改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保

证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设

计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一人动态过程。总是存在着更好的方

法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。

外文原文

MechanicalDesign

Shigle..E.Mechanica.Engineerin.Design.Ne.York.McGraw-HilL2001

Mechanica.desig.mean.th.desig.o.thing.an.systein.o..mechanica.nature一

ducts.structures.devices.an.instruments.Fo.th.mos.par.mechanica.desig.utiliz

e.mathematics.th.material.sciences.an.th.engineering-mechanic.sciences.

Teres.t.us.Ho.doe.i.begin.Doe.th.enginee.simpl.si.dow.a.hi.

des.wit..blan.shee.o.paper.And.a.h.jot.dow.som.ideas.wha.happen.next.Wha.factor.influen

c.o.contro.th.decision.whic.hav.t.b.made.Fces.end?

Sometimes.bu.no.always.desig.begin.whe.a.enginee.recognize..nee.an.decide.t.d.so

methin.abou.it.Recognitio.o.lh.nee.an.phrasin.i.i.s.man.word.ofte.constitul..highl.creativ.a

c.becaus.lh.nee.ma.b.onl..vagu.discontent..feelin.o.uneasiness.o..sensin.tha.somethin.i.no.

right.

Th.nee.i.usuall.no.eviden.a.all.Fo.example.th.nee.t.d.somethin.abou..food-packagin.

machin.ma.b.indicate.b.th.nois.level.b.th.variatio.i.packag.weight.an.b.sligh.bu.perceptibl

.variation.i.th.qualit.o.th.packagin.o.wrap.

Tble.w

hic.fbIlow.thi.statement.Tble.i.mor.specific.Lble.migh.b.th

a.o.rcducin.th.dus.discharg.fro.powcr-plan.stacks.o.rcducin.th.quantit.o.irritant.fro.autom

otiv.exhausts.

Dble.mus.includ.al.th.specification.fo.th.thin.tha.i.t.b.designed.Th.sp

ecification.ar.th.inpu.an.outpu.quantities.th.characteristic.an.dimension.o.th.spac.th.thin.

mus.occup.an.al.th.limitation.o.thes.quantities.I.thi.cas.w.mus.specif.th.input.an.output.o.t

h.bo.togethe.wit.thei.characteristic.an.limitations.Th.specification.defin.th.cost.th.numbe.

t.b.manufactured.th.expecte.life.th.range.th.operatin.temperature.an..h.reliability.

Ther.ar.man.implie.specification.whic.resul.eithe.fro.th.designer*.particula.environ

ble.itself.Tcesse.whic.ar.available.togethe.w

it.th.facilitie.o..certai.plant.constitut.restriction.o..designerJ.freedom.an.henc.ar..par.o.th.

implie.specifications..smaLpIant.fo.instance.ma.no.ow.cold-workin.machinery.Knowin.th

is.th.designe.seiect.othe.metal-processin.method.whic.ca.b.perfbrme.i.th.plant.Th.labo.ski

11.pctitiv.situatio.als.constitut.implie.specifications.

Able.ha.bee.define.an..se.o.writte.an.implie.specification.ha.bee.obtained.t

h.nex.ste.i.desig.i.th.synthesi.o.a.optimu.solution.No.synthesi.canno.tak.plac.withou.bot.a

nalysi.an.optimizatio.becaus.th.syste.unde.desig.mus.b.analyze.t.determin.whethe.th.perf

plie.wit.th.specifications.

Tcee.throug.severa.steps.evaluat.th.results.an.t

cedure.Tponent.o..system.an

alyz.an.optimiz.them.an.retur.t.synthesi.t.se.wha.effec.thi.ha.o.th.remainin.part.o.th.syste

m.Bot.analysi.an.optimizatio.requir.tha.w.construc.o.devis.abstrac.o.th.syste.whic.wil.ad

mi.som.fbr.o.mathematica.analysis.W.cal.thes.model.inathematica.models.I.creatin.the.i.i.

ou.hop.tha.w.ca.fin.on.whic.wiLsimulat.th.physica.syste.ver.well.

Ecess.Eo.o..success

totyp.i.th.laboratory.Her.w.wis.t.discove.i.th.

dcsig.rcall.satisfic.th.ncc.o.nccds.I.i.reliable.Wpct.successful!,ducts.

Li.economica.t.manufactur.an.t.use.I.i.easiLmaintaine.an.abjustcd.Cfi.b.mad.fro.it.s

al.o.use?

Corncess.Undoubted!,man.g

rea.designs.inventions.an.creativ.work.hav.bee.Ios.t.mankin.simpLbecaus.th.originator.we

r.unabl.o.unwillin.t.explai.lhei.accomplishment.t.others.Presentatio.i..sellin.job.Th.engine

er.whe.presentin..ne.solutio.t.administrative.manageiTient.o.supervisor.persons.i.attemptin

.v.t.thc.tha.thi.solutio.i..bcttc.onc.Unlcs.thi.ca.b.don.succcssfully.th.timan.cffo

r.spen.o.obtainin.th.solutio.hav.bee.largel.wasted.

Bmunicatio.available.us.Thes.ar.th.written.th.ora

I.an.th.graphica.fbrms.Therefor.th.successfu.enginee.wiLpeten.an.versatil

.i.aLpeten.perso.wh.lack.abilit.i.an.on.o.thes.f

orm.i.severel.handicapped.Labilit.i.aLpelen.t

ha.perso.is!

Tpctcn.enginec.shoul.no.b.afrai.o.th.possibilit.o.no.succccdin.i..presentation.I.

fact.occasiona.failur.shoul.b.expecte.becaus.failur.o.criticis.seem.t.accompan.ever.reall.cr

eativ.idea.Ther.i..grea.dea.t.b.learne.fro..failure.an.th.greates.gain.ar.obtaine.b.thos.wiHin.

t.ris.dcfcat.I.th.fina.analysis.th.rca.failur.woul.li.i.dccidin.no.t.mak.th.prescntatio.a.all.

Mduct.fo.th

.purpos.o.satisfyin.huma.needs.I.i..vas.fiel.o.engineerin.technolog.whic.no.onl.concern.its

duc.i.term.o.term.o.it.size.shap.an.constructio.details.b

duci.

PeopLwh.perfor.th.variou.function.o.machin.desig.ar.typicalLcalle.designers.o.desig.

engineers.Machin.desig.i.basican..creativ.activity.Ho\vever.i.additio.t.bein.innovative..des

gince.mus.als.hav..soil.backgroun.i.th.arca.o.mechanica.drawing.kincmatics.dynami

cs.materiaLcesses.

A.duc.whic.wil.serv..nee.fo.

man.Inventions.discoverie.an.scientifi.knowledg.b.themselve.d.no.necessaril.benefi.peopl

duc.wil..benefi.b.derived.LshouLb.recognized.th

duc.i.designed.

Goo.dcsign.rcquir.tryin.nc.idca.an.bcin.\viHin.t.tak..ccrtai.amoun.o.risk.knowin.tha.i.

th.ne.ide.doe.no.wor.th.existin.metho.ca.b.reinstatcd.Thu..designe.mus.hav.patience.sinc.t

her.i.n.assuranc.o.succes.fo.th.tim.an.eftbr.expended.Cpletel.ne.desig.generall.

require.tha.man.ol.an.well-establishe.method.b.thrus.aside.Thi.i.no.eas.sine.man.peopl.cli

n.t.familia.ideas.technique.an.attitudes..desig.enginee.shoul.constantl.searc.fo.way.t.impr

ve.concept.shoul.b.use.an.wha.mew.untrie.i

dea.shouLb.incorporated.

Ne.design.generall.have“bugs

blem.whic.mus.b.worke.ou.befor.th.superio.characteristic.o.th.ne.design.c

a.b.enjoyed.Tduct.bu.onLa.highe.risk.I.shoul.b.emphasize.t

hat.i..desig.doe.no.warran.radica.ne.methods.suc.niethod.shoul.no.b.applie.merel.fo.th.sa

k.o.change.

Durin.th.beginnin.stage.o.design.creativit.shoul.b.allowe.t.flouris.wilhou..grea.numb

e.o.constraints.Eve.thoug.man.impractica.idea.ma.arise.i.i.usuall.eas.t.eliminat.the.i.th.ear

Lstage.o.dcsig.bcfor.fir.dctail.ar.require.b.manufacturing.I.thi.way.innovativ.idca.ar.no.inh

ibited.Qpare.agains.ea

c.other.I.i.entirel.possibl.tha.th.desig.whic.i.ultimatel.accepte.wil.us.idea.existin.i.on.o.th.

mise.

Psychologist.frcqucntLtal.abou.tryin.t.fi.pcopLt.th.machine.thc.opcrate.l.i.essentialLt

h.responsibilit.o.th.desig.enginee.t.striv.t.fi.machine.t.people.Thi.i.no.a.eas.task.sinc.ther.i

.reaH.cedure.a