第一篇：機(jī)械工程材料教案1

第一章材料的性能

一、教學(xué)目的及要求

通過本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握材料的力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能以及工藝性能，為以后各章中研究結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系打下良好的基礎(chǔ)。

二、主要內(nèi)容

1． 材料的力學(xué)性能； 2． 材料的物理化學(xué)性能； 3． 材料的工藝性能。

三、學(xué)時(shí)安排：2學(xué)時(shí)

四、教學(xué)重點(diǎn)：

1． 材料的力學(xué)性能指標(biāo)及其物理意義； 2． 不同硬度指標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合。

五、教學(xué)難點(diǎn)：

材料的性能。

六、教學(xué)過程：(見講稿)

七、思考題：

1． 零件設(shè)計(jì)時(shí)，選取σ0.2（σS）還是選取σb，應(yīng)以什么情況為依據(jù)？ 2． δ與ψ這兩個(gè)指標(biāo)，哪個(gè)能更準(zhǔn)確地表達(dá)材料的塑性？ 3． 常用的測(cè)量硬度的方法有幾種？其應(yīng)用范圍如何？

4． 有一碳鋼制支架剛性不足，有人要用熱處理強(qiáng)化方法；有人要另選合金鋼；有人要改變零件的截面形狀來(lái)解決。哪種方法合理？為什么？ 5． 舉例說明機(jī)器設(shè)備選材中物理性能、化學(xué)性能、工藝性能的重要性。

八、作業(yè)題

1． 一銅棒的最大拉應(yīng)力為70MPa，若要承受2000kg的載荷，它的直徑是多少？

2． 有一鋼棒在無(wú)塑性變形時(shí)所能承受的最大載荷11800kg，問它的強(qiáng)度是多少。

3． 1根2米長(zhǎng)的黃銅棒溫度升高80℃，要使該棒有同樣的伸長(zhǎng)，問需要作用多少力？ 4． 一根焊接鋼軌在35℃時(shí)鋪設(shè)并固定，因此不能發(fā)生收縮。問當(dāng)溫度下降到9℃時(shí)，鋼軌內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力有多大？

九、教學(xué)參考書

1.金屬力學(xué)性能.束德林.機(jī)械工業(yè)出版社，1997年10月

第二篇：機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教案

第一章 緒論

[教學(xué)內(nèi)容]

1．控制理論學(xué)科的發(fā)展概況

2．控制理論的研究對(duì)象

3．控制系統(tǒng)的工作原理及基本要求

4．學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)方法

[教學(xué)安排]

安排的教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)

[知識(shí)點(diǎn)及基本要求]

了解機(jī)械控制工程理論的由來(lái)和發(fā)展，了解其在機(jī)械制造領(lǐng)域中的作用。熟悉有關(guān)“反饋與反饋控制”的基本概念。學(xué)習(xí)分析具體控制系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)，知道系統(tǒng)的被控對(duì)象、被控量、擾動(dòng)量、控制量等，會(huì)畫工作原理方框圖。

[重點(diǎn)和難點(diǎn)]

反饋與反饋控制；

控制系統(tǒng)的概念；

[教學(xué)法設(shè)計(jì)]

應(yīng)用多媒體課件，開展案例教學(xué)。

第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

[教學(xué)內(nèi)容]

1．控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)微分方程的建立以及非線性方程的線性化；

2．傳遞函數(shù)的概念及傳遞函數(shù)方塊圖的簡(jiǎn)化方法；

3．典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；

[教學(xué)安排]

本章安排的教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)

2.1.1 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)；2.1.2 線性系統(tǒng)微分方程的列寫；2.1.3系統(tǒng)非線性微分方程的線性化。安排2學(xué)時(shí)。

2.2.1 傳遞函數(shù)的定義；2.2.2傳遞函數(shù)的常見形式；2.3.1控制系統(tǒng)的基本聯(lián)接方式；2.3.2擾動(dòng)作用下的閉環(huán)控制系統(tǒng)。安排2學(xué)時(shí)

2.3.3 傳遞函數(shù)方塊圖的繪制；2.3.4傳遞函數(shù)方塊圖的變換；2.3.5傳遞函數(shù)方塊圖的簡(jiǎn)化。安排2學(xué)時(shí)。

2.4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。安排2學(xué)時(shí)。

[知識(shí)點(diǎn)及其基本要求]

2.1 控制系統(tǒng)的微分方程

線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)，以質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)等為例引出線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)的概念，讓學(xué)生對(duì)概念有明確的理解；

線性系統(tǒng)微分方程的列寫，是本次課的重點(diǎn)，通過力學(xué)、電學(xué)等方面的實(shí)例讓學(xué)生掌握動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模的方法；

系統(tǒng)非線性微分方程的線性化，讓學(xué)生理解非線性動(dòng)態(tài)微分方程線性化的處理方法。

2.2 傳遞函數(shù)

傳遞函數(shù)的定義，是本次課的重點(diǎn)講解內(nèi)容，通過實(shí)例讓學(xué)生理解為什么要引入傳遞函數(shù)表述動(dòng)態(tài)系統(tǒng)；

傳遞函數(shù)的常見形式，讓學(xué)生了解它的多種表達(dá)方式；

控制系統(tǒng)的基本聯(lián)接方式，主要掌握串聯(lián)、并聯(lián)和反饋控制等基本聯(lián)接方式；

擾動(dòng)作用下的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3.3傳遞函數(shù)方塊圖的繪制；

傳遞函數(shù)方塊圖的變換，是學(xué)生掌握的重點(diǎn)和難點(diǎn)；

傳遞函數(shù)方塊圖的簡(jiǎn)化，通過大量的訓(xùn)練能熟練掌握。

2.4典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

了解每一個(gè)典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)的含義，并能熟練掌握傳遞函數(shù)的表達(dá)式。

[重點(diǎn)和難點(diǎn)]

傳遞函數(shù)的定義；

傳遞函數(shù)方框圖的變換和簡(jiǎn)化。

[教學(xué)法設(shè)計(jì)]

多種實(shí)例分析貫穿本章教學(xué)始終，做到舉一反三，全面理解和熟練應(yīng)用。

[應(yīng)用]

以例子穿插講解。

[板書設(shè)計(jì)]

結(jié)合多媒體課件，進(jìn)行教學(xué)。

第三章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析

[教學(xué)內(nèi)容]

1．時(shí)間響應(yīng)的基本概念及其組成，幾種典型的輸入信號(hào)；

2．一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)；

3．控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；

4．控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

[教學(xué)安排]

本章安排的教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)

3.1.1 時(shí)間響應(yīng)及其組成；3.1.2 典型輸入信號(hào)；3.2一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)。

安排2學(xué)時(shí)。

典型輸入信號(hào)：?jiǎn)挝浑A躍信號(hào)、單位斜坡信號(hào)、單位加速度信號(hào)、單位脈沖信號(hào)、單位脈沖信號(hào)、單位正弦信號(hào)；

一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)介紹一階系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)和單位脈沖信號(hào)輸入下的響應(yīng)。

3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)。安排2學(xué)時(shí)

介紹二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及二階系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)和單位脈沖信號(hào)輸入下的響應(yīng)。

3.5 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。安排2學(xué)時(shí)。

介紹欠阻尼狀態(tài)下的二階系統(tǒng)在單位階躍輸入的響應(yīng)下瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)：上升時(shí)間、峰值時(shí)間、最大超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間，并舉例求響應(yīng)的響應(yīng)指標(biāo)。

3.6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。安排2學(xué)時(shí)。

穩(wěn)定性的基本概念及線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，Routh（勞斯）穩(wěn)定判據(jù)

[知識(shí)點(diǎn)及其基本要求]

3.1 時(shí)間響應(yīng)與典型輸入信號(hào)

時(shí)間響應(yīng)的概念，以質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)為例介紹時(shí)間響應(yīng)的組成：瞬態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，為單位反饋系統(tǒng)時(shí)，其偏差與誤差相等。

選取典型輸入信號(hào)的基本原則，單位階躍信號(hào)、單位斜坡信號(hào)、單位加速度信號(hào)、單位脈沖信號(hào)、單位脈沖信號(hào)、單位正弦信號(hào)等典型信號(hào)的產(chǎn)生與數(shù)學(xué)表達(dá)式及其拉氏變換；

3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

一階系統(tǒng)的微分方程及其傳遞函數(shù)，一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)及其性能參數(shù)，一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)。

3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

二階系統(tǒng)的微分方程及其傳遞函數(shù)，分情況討論欠阻尼系統(tǒng)、臨界阻尼系統(tǒng)、過阻尼系統(tǒng)、零阻尼系統(tǒng)。

二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，討論二階系統(tǒng)在不同阻尼情況下的單位階躍響應(yīng)。二階系統(tǒng)在不同阻尼情況下的單位脈沖響應(yīng)。

3.5 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)

瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)，根據(jù)欠阻尼狀態(tài)下的二階環(huán)節(jié)對(duì)單位階躍輸入的時(shí)間響應(yīng)，性能指標(biāo)包括上升時(shí)間、峰值時(shí)間、最大超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間。舉例進(jìn)行介紹如何理解與求解這些性能指標(biāo)。

3.6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性

穩(wěn)定性的基本概念，線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，判斷控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有兩大類：直接求解系統(tǒng)特征方程，根據(jù)極點(diǎn)分布來(lái)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性，另一類是不求解特征方程的間接方法—Routh（勞斯）穩(wěn)定判據(jù)。

[重點(diǎn)和難點(diǎn)]

二階系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)；

控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。[教學(xué)法設(shè)計(jì)]

時(shí)間響應(yīng)基本概念以及典型輸入信號(hào)通過直接法給出；

通過實(shí)例分析計(jì)算控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)以及時(shí)間性能指標(biāo)的計(jì)算，Routh（勞斯）穩(wěn)定判據(jù)的計(jì)算。

[應(yīng)用]

以例子穿插講解。

[板書設(shè)計(jì)]

結(jié)合多媒體課件，進(jìn)行教學(xué)。

第四章 控制系統(tǒng)的頻域分析

[教學(xué)內(nèi)容]

（1）頻率特性的基本概念

（2）頻率特性圖示方法（典型環(huán)節(jié)Nyquist圖和Bode圖）

（3）頻率特性的特征量、最小相位系統(tǒng)

（4）系統(tǒng)穩(wěn)定性的初步概念、Routh判據(jù)

（5）Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)和Bode穩(wěn)定性判據(jù)、（6）系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性 [教學(xué)安排]

計(jì)劃學(xué)時(shí)數(shù)：8 學(xué)時(shí)

（1）頻率特性的基本概念，2學(xué)時(shí)；

（2）頻率特性圖示方法（典型環(huán)節(jié)Nyquist圖和Bode圖），4學(xué)時(shí)；

（3）頻率特性的特征量、最小相位系統(tǒng)，2學(xué)時(shí)；

（4）系統(tǒng)穩(wěn)定性的初步概念、Routh判據(jù)，2學(xué)時(shí)；

（5）Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)和Bode穩(wěn)定性判據(jù)，4學(xué)時(shí)；

（6）系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，2學(xué)時(shí)；

[知識(shí)點(diǎn)及其基本要求]

了解頻率特性的定義及求法；熟悉典型環(huán)節(jié)頻率特性的Nyquist圖和Bode圖；掌握一般系統(tǒng)Nyquist圖和Bode圖的畫法（注意畫圖步驟和圖面標(biāo)注）；能應(yīng)用代數(shù)判據(jù)和幾何判據(jù)完成系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別；理解系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)及其與時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系；理解什么是相對(duì)穩(wěn)定性，掌握穩(wěn)定裕量的計(jì)算方法。

[重點(diǎn)和難點(diǎn)]

典型環(huán)節(jié)的Nyquist圖和Bode圖；

穩(wěn)定性的幾何判據(jù)；

穩(wěn)定裕量的計(jì)算

[教學(xué)法設(shè)計(jì)]

通過工程實(shí)例引入頻率特性的概念；

使用MATLAB仿真案例

[板書設(shè)計(jì)]

結(jié)合多媒體課件，進(jìn)行教學(xué)。

第五章 控制系統(tǒng)的誤差分析

[教學(xué)內(nèi)容]

1．控制系統(tǒng)的誤差與偏差以及兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

2．瞬態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程、瞬態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)誤差、靜態(tài)誤差與動(dòng)態(tài)誤差；

3．靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差的計(jì)算。

[教學(xué)安排]

本章安排的教學(xué)時(shí)數(shù)：6

5．1 誤差的概念；5．2 系統(tǒng)的類型。安排2學(xué)時(shí)。

結(jié)合定義強(qiáng)調(diào)誤差與偏差的不同以及兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

結(jié)合定義強(qiáng)調(diào)各誤差不同、影響因素；

5．3 靜態(tài)誤差；5．4 動(dòng)態(tài)誤差。安排2學(xué)時(shí)。

不同類型系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)、不同輸入信號(hào)作用下的靜態(tài)誤差；結(jié)合實(shí)例進(jìn)行控制系統(tǒng)的靜態(tài)誤差的計(jì)算。

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算；結(jié)合實(shí)例進(jìn)行控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差的計(jì)算。[知識(shí)點(diǎn)及其基本要求]

5．1 誤差的概念

一、誤差與偏差

控制系統(tǒng)的誤差是系統(tǒng)的實(shí)際輸出與期望輸出的差；控制系統(tǒng)的偏差是系統(tǒng)的輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的差。兩者定義是不同的，但是它們都是表示控制系統(tǒng)精度的量，都反映控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，并且它們之間具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系?？刂葡到y(tǒng)為單位反饋系統(tǒng)時(shí)，其偏差與誤差相等。

二、瞬態(tài)過程與瞬態(tài)誤差

瞬態(tài)過程反映控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性這兩個(gè)方面；對(duì)于穩(wěn)定的系統(tǒng)，實(shí)際上瞬態(tài)誤差在時(shí)間大于調(diào)整時(shí)間后可以認(rèn)為基本衰減為零。

控制系統(tǒng)的誤差主要是穩(wěn)態(tài)誤差。

三、穩(wěn)態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)誤差

穩(wěn)態(tài)過程反映控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)性能，它主要表現(xiàn)在系統(tǒng)跟蹤輸入信號(hào)的準(zhǔn)確度或抑制干擾信號(hào)的能力上；穩(wěn)態(tài)誤差是評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的主要指標(biāo)，是隨時(shí)間變化的量，與系統(tǒng)及其輸入信號(hào)的特性有關(guān)。它分為靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩類。

四、靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差

靜態(tài)誤差是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的極限值，其大小取決于系統(tǒng)靜態(tài)誤差系數(shù)；動(dòng)態(tài)誤差是控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的過程量，反映穩(wěn)態(tài)誤差的變化規(guī)律，其大小取決于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)和輸入信號(hào)及其各階導(dǎo)數(shù)。

5．2 系統(tǒng)的類型

靜態(tài)誤差為零的系統(tǒng)是無(wú)差系統(tǒng)，系統(tǒng)是有差系統(tǒng)還是無(wú)差系統(tǒng)取決于系統(tǒng)的類型和輸入信號(hào)的形式。

5．3 靜態(tài)誤差

一、不同類型系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)

二、不同輸入信號(hào)作用下的靜態(tài)誤差

三、結(jié)合實(shí)例進(jìn)行控制系統(tǒng)的靜態(tài)誤差的計(jì)算。

5．4 動(dòng)態(tài)誤差

一、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算

二、結(jié)合實(shí)例進(jìn)行控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差的計(jì)算。

[重點(diǎn)和難點(diǎn)]

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算；

控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差的計(jì)算。

[教學(xué)法設(shè)計(jì)]

采用對(duì)比分析各定義的異同，逐步引出靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差；

通過實(shí)例分析計(jì)算控制系統(tǒng)的靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差。

[應(yīng)用]

例1：已知系統(tǒng)1和系統(tǒng)2的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為

試計(jì)算其靜態(tài)誤差系數(shù)和動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)。

例2：對(duì)于上例，試計(jì)算當(dāng)控制輸入信號(hào)分別為

時(shí)的靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差。

[板書設(shè)計(jì)]

結(jié)合多媒體課件，進(jìn)行教學(xué)。第六章 控制系統(tǒng)的綜合與校正

[教學(xué)安排]：

教學(xué)時(shí)數(shù) 6；

教學(xué)手段：多媒體教學(xué)與仿真試驗(yàn)；

教輔工具：仿真軟件MATLAB與MULTISIM；

教學(xué)法：形象比喻、設(shè)疑、思考、啟發(fā)、仿真演示與結(jié)論；

[知識(shí)點(diǎn)及其基本要求]

滯后與超前的含義；

滯后容易理解，但系統(tǒng)為什么能做到超前（因?yàn)橄到y(tǒng)信號(hào)是有規(guī)律的）；

系統(tǒng)為什么不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的實(shí)質(zhì)是什么：系統(tǒng)反映過慢，對(duì)高頻不能做出及時(shí)響應(yīng)。

系統(tǒng)要穩(wěn)定，有兩種情況，（1）系統(tǒng)反映很快，在高頻時(shí)，幅值與相位誤差均很??；（2）系統(tǒng)反映較慢，在高頻時(shí)，幅值與相位誤差均很大，既對(duì)高頻不敏感。比喻：大雪天不摔跤的兩種人：反映快或反映慢走路很小心的人。

然后搞清楚校正的實(shí)質(zhì)是什么？

舉例說明超前順饋校正提高穩(wěn)定性與響應(yīng)快速性的方法。

[重點(diǎn)和難點(diǎn)]

掌握系統(tǒng)不穩(wěn)定的實(shí)質(zhì)；

校正的實(shí)質(zhì)。

[教學(xué)法設(shè)計(jì)]

一、用matlab仿真：（1）相位差超過180度，而幅值仍然大于1的系統(tǒng)；（2）觀察這種情況下的反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性；分析原因，提出解決方案，同時(shí)理解校正的概念；

用電路仿真，學(xué)生觀察信號(hào)的超前與滯后，并理論計(jì)算超前角與滯后角，與仿真結(jié)果相比較；

二、設(shè)計(jì)PID校正，并分析輸入與輸出的關(guān)系；

用電路仿真，觀察輸入與輸出的情況，比對(duì)學(xué)生的思考。

[應(yīng)用]

超前順饋校正舉例說明提高穩(wěn)定性與響應(yīng)快速性的方法。

第三篇：機(jī)械工程英語(yǔ)翻譯

Unit 1 材料的種類

（1）材料的分類方法很多?？茖W(xué)家常用的典型的方法是根據(jù)它們的狀態(tài)分類：固體，液態(tài)或氣態(tài)。材料也分為有機(jī)（可再生）和無(wú)機(jī)材料（不可再生）。

（2）工業(yè)上，材料劃分為工程材料或非工程材料。工程材料用于制造和加工成零件的材料。非工程材料是化學(xué)藥品，燃料，潤(rùn)滑劑和其它用于制造又不用來(lái)加工成零件的材料。

（3）工程材料可進(jìn)一步細(xì)分為：金屬，陶瓷，復(fù)合材料，聚合材料，等。Metals and Metal Alloys 金屬和金屬合金

（4）金屬有好的導(dǎo)電好導(dǎo)熱性，很多金屬有高的強(qiáng)度，高硬度和高的延展性。象鐵，鈷，鎳這些金屬有磁性。在非常低的溫度下，一些金屬和金屬互化物變成超導(dǎo)體。

（5）合金和純金屬有什么區(qū)別？純金屬在元素周期表的特殊區(qū)域。例如用于制造電線的銅和做鍋和飲料罐的鋁。合金含有兩種以上的金屬元素。改變金屬元素的比例可以改變合金的性質(zhì)。例如，合金金屬的不銹鋼，是由鐵，鎳，和鉻組成。而黃金珠寶含有金鎳合金。

（6）為什么要使用金屬和合金？很多金屬和合金有很高密度并用在要求質(zhì)量與體積比高的的場(chǎng)合。一些金屬合金，象鋁基合金，密度低，用在航空領(lǐng)域可以節(jié)省燃料。很多合金有斷裂韌度，可以承受沖擊，且耐用。金屬有哪些重要屬性？

（7）【密度】 質(zhì)量除以體積叫做密度。很多金屬有相對(duì)高的密度,特別的，象聚合體。高密度的材料常是原子量很大，象金或鉛。然而一些金屬，像鋁或鎂密度低，就常常用在要求有金屬特性而又要求低質(zhì)量的場(chǎng)合。

（8）【斷裂韌性】 斷裂韌度用來(lái)描述金屬抗斷裂的能力，特別的，當(dāng)有裂紋時(shí)。金屬通常都有無(wú)關(guān)緊要的刻痕和凹坑，且有耐沖擊性。足球隊(duì)員關(guān)注這一點(diǎn)當(dāng)他確信面罩不會(huì)被擊碎的時(shí)候。

（9）【塑形變形】 塑性變形表述的是材料在斷裂之前彎曲變形的能力。作為工程師，我們通常設(shè)計(jì)材料使得能夠在正常情況下不變形。你不會(huì)想要一陣強(qiáng)烈的西風(fēng)就把你的車刮得往東傾斜。然而，有時(shí)，我們可以利用塑性變形。汽車的承受極限就是在徹底破壞之前靠塑形變形來(lái)吸收能量。

（10）金屬的原子鍵也影響它們的性質(zhì)。金屬中，外層電子屬于所有原子，并且可自由移動(dòng)。因?yàn)檫@些電子的屬能導(dǎo)電，導(dǎo)熱，所以可以用這些金屬做烹飪鍋、電線。透過金屬不可能看的見，因?yàn)檫@些價(jià)電子吸收到達(dá)金屬的光之。沒有光子通過。

（11）【合金】 合金有兩種以上金屬組成。增加其他金屬可以影響密度，強(qiáng)度，斷裂韌度，塑性變形，導(dǎo)電性和導(dǎo)致環(huán)境退化。例如增加少量的鐵到鋁中可以增加它的強(qiáng)度。還有，在鋼中添加鉻可以減緩生銹，但是這將使它更脆。Ceramics and Glasses陶瓷和玻璃

（12）廣義上說，陶瓷是指所有無(wú)機(jī)非金屬材料。根據(jù)這個(gè)定義，陶瓷材料包括玻璃。然而，有些材料科學(xué)家給陶瓷加了定語(yǔ)，陶瓷要是晶體的。

（13）玻璃是無(wú)機(jī)非金屬材料，但是它沒有晶體結(jié)構(gòu)。這種材料被稱作非晶體。Properties of Ceramics and Gasses陶瓷和玻璃的特性

（14）高熔點(diǎn)，低密度，高強(qiáng)度，高剛度，高硬度，高耐磨性和抗腐蝕性是陶瓷和玻璃的常用特性。一些陶瓷是電和熱的絕緣體。一些陶瓷有特別的性質(zhì)：有些是磁性材料；有些是壓電材料；而有些特殊陶瓷在低溫下是超導(dǎo)體。陶瓷和玻璃有一個(gè)主要的缺點(diǎn)是脆性高。

（15）陶瓷不是典型的從融化狀態(tài)形成的。這是因?yàn)樵诶鋮s溫度以上時(shí)，陶瓷會(huì)大面積出現(xiàn)裂紋。因此用于玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)的簡(jiǎn)單有效的方法，象鑄造和吹塑，這些要設(shè)計(jì)融融狀態(tài)的方法都不能用于晶體陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)。取而代之，燒結(jié)或烘烤方式是典型的工藝。燒結(jié)時(shí)，陶瓷粉末被加工成有緊密形體，并且接著把溫度升到熔點(diǎn)一下。在這個(gè)溫度下，粉末立即反應(yīng)，去除空隙，并得到嚴(yán)實(shí)的物品。

（16）光導(dǎo)纖維有三層：核心有高純玻璃制成，該玻璃是高折射指數(shù)光傳輸材料；中間層是低折射指數(shù)玻璃，是保護(hù)核心玻璃表面不被擦傷或表面完整性被破壞的所謂覆層；最后外層是塑料（聚合體）護(hù)套，可以保護(hù)光導(dǎo)纖維不受損。為了使核心玻璃表面的折射率高于覆層，核心玻璃摻少量的，可控的雜質(zhì)，用來(lái)減慢光的傳播，但是不吸收光。因?yàn)楹诵牟ＡУ恼凵渎矢哂诟矊樱灰庠诤诵牟ＡШ透矊臃纸缑娴慕嵌却笥谂R界角，會(huì)一直在核心玻璃中傳播。全部的內(nèi)部反射和高純的核心玻璃能是光傳播很遠(yuǎn)的距離而強(qiáng)度降低很少?！緩?fù)合材料】

（17）復(fù)合材料由兩種或多種材料組成。如包括聚合物陶瓷和金屬陶瓷復(fù)合材料，復(fù)合材料被使用，因?yàn)閺?fù)合材料的所有性能比單一元素高，例如聚合物陶瓷復(fù)合材料比聚合物復(fù)合材料的模量大，但它沒有陶瓷脆

（18）兩種符合材料為：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料

（19）（纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由金屬、陶瓷、玻璃和已經(jīng)碳化的聚合物構(gòu)成，因也被稱為碳纖維。纖維增大了材料基質(zhì)的模量，沿纖維長(zhǎng)度方向的較強(qiáng)的共價(jià)鍵在這個(gè)方向上產(chǎn)生了較高的模量，因?yàn)橐驍嗷蚶炖w維，共價(jià)鍵必須被破壞或移動(dòng)。

（20）纖維很難加工成復(fù)合材料，制造纖維增強(qiáng)復(fù)合材料非常昂貴。他被用于一些先進(jìn)的因此也很昂貴的體育器材如賽車有熱固性的聚合物基質(zhì)中的碳纖構(gòu)成。賽車和許多汽車的車身由具有熱固性基質(zhì)的玻璃纖維復(fù)合而成。

（21）纖維沿他的軸線有較高的模量，但沿軸線垂直方向模量較低，為了避免各個(gè)方向模量不同，纖維復(fù)合材料制造者經(jīng)常旋轉(zhuǎn)纖維層以避免模量定向變化。

（22）（顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料）被用來(lái)增強(qiáng)的顆粒包括陶瓷和玻璃如小的礦物顆粒，金屬粒子如鋁及非晶體材料包括聚合物和碳黑。（23）粒子被用來(lái)增加基質(zhì)的模量，減少基質(zhì)滲固性和延展性粒子增強(qiáng)復(fù)合材料的一個(gè)例子汽車輪胎，在他有碳黑粒子在聚異丁烯，彈性聚合物基質(zhì)中。

（24）(聚合物)聚合物有重復(fù)的結(jié)構(gòu)，通常以碳的結(jié)構(gòu)骨架做為基本單元。這種重復(fù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了三大鏈狀分子，聚合物非常有用，因?yàn)樗麄冑|(zhì)輕，抗腐蝕，在低溫下易加工而且通常比較便宜。

（25）聚合物的一些重要特征包括：尺寸（分子量），軟化和熔點(diǎn)，結(jié)晶度以及結(jié)構(gòu)。聚合物的機(jī)械性能包括低強(qiáng)度，高韌性，通過使用增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，他們的強(qiáng)度被改善。（26）聚合物的重要特征

尺寸大?。?jiǎn)我痪酆衔锓肿恿吭?0000克每摩爾和1000000克每摩爾之間，根據(jù)聚合物結(jié)構(gòu)他有超過2000個(gè)重復(fù)單元，分子量對(duì)聚合物的機(jī)械性能有重要影響，分子量大的機(jī)械性能較好。

熱傳遞：聚合物軟化點(diǎn)和融化點(diǎn)決定他的使用場(chǎng)合，這些溫度通常決定聚合物使用的上限溫度，例如許多重要工業(yè)聚合物有玻璃轉(zhuǎn)化溫度接近水的沸點(diǎn)（100攝氏度，212華氏溫度）。他們通常在室溫下使用，一些特殊工程聚合物能承受300攝氏度（572華氏溫度）的高溫。

晶狀結(jié)構(gòu)：聚合物可能是晶體或非晶體，但是他們通常是晶體和非晶體的混合結(jié)構(gòu)（半結(jié)晶）。

內(nèi)部鏈相互反應(yīng)：聚合物鏈能夠自由滑到另一個(gè)（熱塑性材料）或是彼此十字交叉連接（熱固性或彈性材料），熱塑性材料能從新成型回收，而熱固性材料和彈性材料不能。

Unit 2 金屬熱處理

（1）金屬熱處理包含在廣義的冶金學(xué)研究領(lǐng)域里。冶金學(xué)是綜合化學(xué)，物理和從礦石提取到最后產(chǎn)品相關(guān)的金屬工程的一門學(xué)科。熱處理是對(duì)固態(tài)金屬進(jìn)行加熱和冷卻處理來(lái)改變金屬物理性能的一種工藝。根據(jù)使用的場(chǎng)合的，提高鋼的強(qiáng)度可以它的耐切削性和耐磨性，或者使鋼軟化以便于機(jī)械加工。正確的熱處理可以去掉內(nèi)應(yīng)力，減小晶粒大小，韌性增加或者在較好的材料表面給形成一個(gè)高強(qiáng)度的表面。分析鋼的成分是很有必要的，因?yàn)樾“俜直鹊哪撤N元素就會(huì)對(duì)鋼的物理性能產(chǎn)生很大的影響，特別地，碳這種元素。

（2）合金鋼的性質(zhì)取決于含有的除碳以外的其它的一種或幾種元素，如：鎳，鉻，錳，鉬，鎢，硅，釩和銅。改善了性能的鋼可以有很多的商業(yè)用途，碳鋼是不能比的。

（3）下面主要介紹普通商業(yè)用鋼像總所周知的普通碳素鋼的熱處理。在這個(gè)過程中冷卻速率是關(guān)鍵因素，在臨界溫度以上時(shí)快速冷卻可得到堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，然而，非常慢的冷卻會(huì)有相反的影響。一張簡(jiǎn)化的鐵-碳相圖

（4）我們經(jīng)常用一張簡(jiǎn)單的相圖來(lái)研究鋼這種材料，對(duì)工程人員來(lái)說，鐵-碳相圖中的近鐵素體區(qū)和含碳量大于2%的部分并不重要，所以這兩部分被刪掉。如表2-1所示；它表述的是共析區(qū)，這張圖對(duì)研究鋼的性能和鋼的結(jié)晶過程是相當(dāng)有用的。

（5）這張圖表明，一個(gè)重要的轉(zhuǎn)變是隨著溫度的降低，單相的奧氏體分解成兩相的鐵素體和碳化物。控制這個(gè)反應(yīng)，可以是奧氏體和鐵素體的C溶解性有很大的不同，這樣通過熱處理就可以得到一系列的機(jī)械性能。

（6）首先研究這個(gè)過程，在圖2-1中，在含碳0.77%沿著線x-x’降低溫度，考慮鋼的共析化合物。在高溫時(shí)，只有奧氏體，溶0.77%的碳是溶解在溶體狀態(tài)鐵中。當(dāng)溫度下降到727C(1341F)時(shí)，數(shù)個(gè)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。鐵需要從面心立方奧氏體轉(zhuǎn)變成體心立方鐵素體結(jié)構(gòu)，但是鐵素體只能容納固溶體狀態(tài)0.02%的碳。析出的碳形成碳較富裕的滲碳體，也就是形成合成物Fe3C?；旧?，這個(gè)共析轉(zhuǎn)變是：

奧氏體 ——〉 鐵素體 + 滲碳體

0.77%C 0.02%C 6.67%C

0

0

（7）在固體狀態(tài)里，碳的成分發(fā)生化學(xué)分離，形成了有好的機(jī)械性能混合物，鐵素體和滲碳體。這種結(jié)構(gòu)由兩種截然不同的狀態(tài)組成，但它本身有一系列特性，且因與低倍放大時(shí)的珠母層有類同之處而被稱為珠光體。

（8）亞共析鋼比共析鋼含碳量要少的多，亞共析鋼含碳量少于0.77%?，F(xiàn)在考慮在圖2-1中沿y-y’降溫材料特征的轉(zhuǎn)化。在高溫時(shí)，成分是奧氏體，但在冷卻線上進(jìn)入一個(gè)有鐵素體和滲碳體組成的穩(wěn)定的區(qū)域。由截線和杠桿定理分析可知，低碳鐵素體成核并不斷長(zhǎng)大，余下含碳量高的奧氏體。溫度在727C(1341F)時(shí)，奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，繼續(xù)降溫，奧氏體轉(zhuǎn)化成珠光體。最終的產(chǎn)物是鐵素體和珠光體的混合物。

（9）過共析鋼含碳量比共析鋼多。在圖2-1中沿z-z’線冷卻，和亞共析過程差不多。只是其中一相現(xiàn)在是滲碳體而不是鐵素體。達(dá)到共析溫度727C的時(shí)候，隨著富碳相的形成，奧氏體含碳量減少。同樣的余下的奧氏體在通過這個(gè)溫度是都要轉(zhuǎn)化成珠光體。（10）相圖中表示的轉(zhuǎn)化需要平衡條件，就是近似看作需要緩慢冷卻。隨著慢慢加熱，過程是相反的。然而，合金冷卻迅速，將得到完全不同的產(chǎn)物，因?yàn)闆]有足夠的時(shí)間完成正常的相轉(zhuǎn)化，在這種情況下，相圖就不再適用于這個(gè)工程分析了。

（11）【淬火】 淬火是把鋼溫度升到臨界溫度或以上并迅速冷卻這樣一個(gè)過程。如果知道了碳含量，就可以用鐵-鐵碳化合物相圖來(lái)選擇正確的淬火溫度。然而，如果不知道鋼的成分，可以用逐步實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定溫度范圍。好的處理工藝是通過對(duì)大量試件在各種溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析得到的，分析的方式可以是強(qiáng)度測(cè)試也可以用精密的測(cè)試。用合適的溫度對(duì)鋼進(jìn)行熱處理后，鋼的強(qiáng)度和其它的機(jī)械性能都有很大的改善。

12）熱處理效率在熱處理中是非產(chǎn)重要的。熱以一定的速率從外部傳到內(nèi)部。如果鋼將加熱的太快，零件的外面比里面溫度高，將得不到一致的晶體結(jié)構(gòu)。如果零件的形狀是不規(guī)則的，考慮到零件的扭曲變形，就要用慢速加熱的方式。質(zhì)量越大的部分，越需要多的時(shí)間來(lái)加熱，從而得到成分均勻的產(chǎn)物。當(dāng)溫度達(dá)到恰當(dāng)?shù)臏囟群?，要保持足夠的一段時(shí)間，使零件最厚的部的溫度是一致的。（13）淬火的速率，含碳量和零件的尺寸決定了淬火獲得的硬度。對(duì)合金鋼來(lái)說，金屬元素的量和種類決定淬硬的深度（淬透性）。除了未變硬和部分淬硬的鋼，不影響硬度。

（14）低碳鋼的淬硬性好，在含碳量低于0.6%時(shí)，隨著含碳量的升高，淬硬性也在升高。含碳量高于這個(gè)點(diǎn)，淬硬性增加不顯著，因?yàn)楣参鰷囟纫陨系匿撛谠谕嘶饡r(shí)是由珠光體和滲碳體組成。珠光體的熱處理性比較好，包括珠光體在內(nèi)的多數(shù)鋼都可以轉(zhuǎn)化成硬鋼。

（15）隨著零件尺寸的增大，即使所有的條件都一樣，表面硬度要降低。鋼的熱傳遞速率是有限的。無(wú)論冷卻液溫度有多低，大零件內(nèi)部的冷卻速度比可能快于臨界冷卻速度，內(nèi)部硬度有一定的限制。然而，鹽水或水冷卻液可以迅速把淬火零件表面的溫度降低到冷卻液的溫度，保持或逼近它。在這種環(huán)境下，不管零件尺寸大小淬硬的深度是有限制的。在用油淬火時(shí)，就是在臨界淬火期間表面溫度可能較高這種情況就不正確了。

（16）【回火】 快速淬火得到的鋼是脆的，大部分情況不適合直接使用。通過回火，可以降低硬度和脆性來(lái)達(dá)到使用要求。隨著這些性能的降低，強(qiáng)度降低，鋼的延展性和柔韌性增加.回火就是把淬硬的鋼加熱到零界溫度以下，然后以任一速率冷卻。盡管回火可以使鐵變軟，但它與退火不同。退火是使鋼盡量靠近控制物理性能，并且多數(shù)情況下沒有把鋼變軟到退火本應(yīng)達(dá)到的程度。淬硬的鋼完全回火后得到的組織叫回火馬氏體。

（17）回火可以消除馬氏體的不穩(wěn)定。300F-400F(150C-205C)低溫回火,不降低鋼的硬度又可以釋放內(nèi)應(yīng)力。隨著回火溫度的升高，馬氏體加速分解。.在大約600F（315C）淬火鋼組織快速向回火馬氏體轉(zhuǎn)化?；鼗疬^程就是快速結(jié)合或滲碳體化合。滲碳體在600F（315C）迅速形成，它的硬度有所降低。溫度升高時(shí)，隨著碳化合物持續(xù)形成，硬度在降低。

（18）回火時(shí)，還要考慮溫度以外的其它事情。盡管在到達(dá)回火溫度的前幾分鐘完成軟化，但是如果溫度的延續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)，硬度會(huì)降低的更多。通常的做法是把鋼的溫度升高到期望值，并保持一段合適的時(shí)間，均勻的加熱。

（19）用局部淬火方法的兩種特別的工藝是回火的一種形式。在這兩個(gè)過程中，用鹽水淬火的鋼在冷卻之前要先保持一段時(shí)間的低溫。這些工藝,眾所周知等溫回火可以得到想要的物理性能。

（20）【退火】

退火的主要目的就是使鋼變軟，以至于可以用來(lái)機(jī)械加工或冷加工。把溫度緩慢加熱到臨界溫度以上一點(diǎn)，保持一定的時(shí)間以確保整個(gè)零件的溫度是一致的，然后慢慢冷卻，以保證零件內(nèi)外的溫度幾乎保持一致。這個(gè)過程叫完全退火過程，它轉(zhuǎn)化了以前形成的組織，又重新形成了晶體組織。并且使鋼變軟了。退火也可釋放金屬內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力。

（21）退火溫度由給定碳鋼的成分決定。碳鋼在鐵碳平衡圖上很容易得到。在確定加熱速率時(shí)要要考慮零件尺寸和形狀，這樣來(lái)確保整個(gè)零件溫度盡可能同步上升。達(dá)到退火溫度后，要把溫度保持到整個(gè)零件都被加熱。零件最厚部分每英寸45mm處常有這樣的情況。為了得到最軟和柔韌性最好的鋼，冷卻速率應(yīng)該非常慢，讓零件隨爐子一起冷卻。零件含碳量越高，冷卻速度必須越低。（22）【正火和球化處理】 正火處理過程就是把鋼加熱到500F-1000F(100C-400C)在上臨界溫度以上，然后空冷到室溫。正火主要用于低碳鋼和中碳鋼，來(lái)細(xì)化并均勻晶粒，釋放內(nèi)應(yīng)力或得到理想的機(jī)械性能。多數(shù)商業(yè)用鋼在滾壓或鑄造后都要正火處理。000

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（23）球化處理產(chǎn)生一種組織，滲碳體在該組織中以球狀存在。如果鋼緩慢加熱到零界溫度以下，保持一段時(shí)間，就能得到這種組織。球狀組織能改善鋼的機(jī)械加工性能。球化處理用來(lái)處理需要加工的過共析鋼是非常有用的。

Unit 3 鑄造工藝

（1）鑄造是一種制造工藝，鑄造是把融融的金屬澆注到合適的模型腔內(nèi)，并凝固。在冷卻期間或冷卻后，把鑄件從鑄型里取出，接著進(jìn)行交付零件所需要的加工。

（2）鑄造工藝和鑄造材料技術(shù)從簡(jiǎn)單到高度復(fù)雜發(fā)生著改變。根據(jù)鑄件功能和復(fù)雜程度，產(chǎn)品質(zhì)量和項(xiàng)目花費(fèi)水平來(lái)選擇材料和加工工藝。

（3）鑄件是用鑄造的方法使零件接近最終的尺寸。經(jīng)過6000年的發(fā)展歷史，各種鑄造工藝作為先進(jìn)的制造技術(shù)繼續(xù)的發(fā)展改進(jìn)。（4）【砂型鑄造】 砂型鑄造用于制造大零件（典型的有鐵，還有青銅，黃銅，鋁）。融融金屬澆注到型腔里（普通的或合成鑄鐵）。本部分將討論砂型鑄造工藝的模樣，包括木模、澆注口、澆道，精確設(shè)計(jì)和鑄造公差。

（5）砂中的型腔靠木模形成的（和真實(shí)零件幾乎相同），模樣用材料是常常是木頭，有時(shí)也用金屬。型腔被包含在沙箱里。插入砂型的砂芯用于產(chǎn)生零件的內(nèi)部特征，如孔或內(nèi)部空腔。用放在型腔里的砂芯形成期望的形狀砂芯頭是添加到模樣，砂芯或砂型上的區(qū)域，用來(lái)定位或支撐砂型里的砂芯。冒口是額外的空間，用來(lái)容納多的金屬液。這樣目的是，在金屬液凝固，收縮時(shí)，把金屬液流入型腔，因此防止主要的鑄造部分有空隙。

（6）在兩開砂型中，它是典型的砂型鑄造，上面半個(gè)包括模樣，沙箱和中型芯的上半部分的叫上沙箱，下面半個(gè)叫下沙箱。如圖3.1所示。分型線或分型面把上下沙箱分開。下沙箱先用沙子填滿，并且把砂芯頭，砂芯，和澆流系統(tǒng)放在分型線附近。上沙箱與下沙箱配合，且用沙子填滿下沙箱，蓋住模樣，砂芯和澆注系統(tǒng)。用震動(dòng)和機(jī)械的方法把沙子壓緊。接著上沙箱從下沙箱上移開，并把模樣小心的移走。目標(biāo)是把模樣移走有不破壞型腔。設(shè)計(jì)一個(gè)草圖就容易做到，這個(gè)軸要在模樣的豎直面的垂直方向有一定的角度偏移量。它通常只有1.5MM，是最合適的。模樣越復(fù)雜，準(zhǔn)備的草圖越多。

（7）把融融的材料倒入澆口杯，它是澆注系統(tǒng)的一部分，它把融融的材料引導(dǎo)到型腔。鏈接澆口杯澆流系統(tǒng)的豎直部分叫直澆道。臥著的部分叫橫澆道。最后到澆注點(diǎn)，把金屬液引到型腔的叫澆注點(diǎn).另外澆流系統(tǒng)還有個(gè)通氣孔，作為空氣的通道，把型腔的空氣排入大氣。

（8）型腔通常要做的超出尺寸來(lái)允許在金屬冷卻到室溫時(shí)金屬的收縮。為了解決收縮問題，模樣也要根據(jù)平均值做大一些。這種反應(yīng)是線性的。這些收縮公差是相似的，因?yàn)闇?zhǔn)確的公差由鑄件的形狀和尺寸決定。另外，不同的鑄件可能要求不同的收縮公差。砂型鑄造的表面通常粗糙有雜質(zhì)和變形。這種情況下就需要精加工。

Unit 8 磨削

（1）磨削是用砂輪切削金屬的一種加工工藝。它和銑刀類似，周圍帶了大量微縮的切削刃。通常，磨削用來(lái)加工高尺寸精度，高表面精度的零件。磨削可以加工平面，圓柱面，甚至用專用機(jī)床可以加工內(nèi)表面，比如說用磨床。顯然，磨床根據(jù)幾何形狀和功能的不同有所不同。使用何種磨床主要取決于被磨削表的幾何形狀和物理性質(zhì)。例如圓柱面在外圓磨床上磨削。

（2）1.平面磨削 顧名思義，平面磨削就是磨平面。如圖8.1所示，磨床有臥式和立式兩種。第一種情況（臥式主軸），機(jī)床通常有一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)，工件就固定在這個(gè)工作臺(tái)上。然而，立式磨床有一個(gè)刨床式的工作臺(tái)，像臥式磨床那樣，或者裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。因此，這種情況下是通過砂輪的端面來(lái)實(shí)現(xiàn)磨削，這與臥式磨床相反，立式磨床是用砂輪的圓周面來(lái)磨削的。圖8.1給出了估算磨削參數(shù)的方程，如加工時(shí)間和速度。在平面磨削時(shí)，中的工件用夾具固定或用壓板等物加緊在機(jī)床工作臺(tái)上，而小的工件常常是電磁吸盤固定的。

（3）2.柱面磨削

柱面磨削時(shí)，工件固定在頂尖之間，砂輪的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，來(lái)產(chǎn)生磨削運(yùn)動(dòng)，如圖8.2所示。事實(shí)上，圓柱磨削還可以用下面的一些方式完成：

（1）橫切法，是通過砂輪和工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)沿縱向進(jìn)給來(lái)加工整個(gè)零件長(zhǎng)度的。背吃刀量通過改變砂輪對(duì)工件的橫向進(jìn)給來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

（2）進(jìn)刀法，其磨削時(shí)只需橫向進(jìn)給而沒有軸向進(jìn)給。正如你所看到的，當(dāng)需磨削的面比砂輪的寬度窄時(shí)才用這種方法。（3）全深度法，它和橫向進(jìn)給磨削方式類似，所不同的是磨削余量一次加工完。這個(gè)方法常用來(lái)加工高硬度的短軸。（4）【內(nèi)圓磨】 磨內(nèi)圓用來(lái)磨短空，如圖8.3所示。工件用卡盤或夾具固定。磨削時(shí)砂輪和工件都轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)砂輪縱向進(jìn)給。通過改變砂輪橫向進(jìn)給可以得到不同的磨削深度。這樣磨削方式演變出了行星磨內(nèi)圓法，這種方法用在卡盤不能固定的重工件上。這種情況下，不僅要圍繞自己的軸心旋轉(zhuǎn)還要繞磨削孔的中心旋轉(zhuǎn)。

（5）【無(wú)心磨削】 無(wú)心磨削是用于圓柱型工件加工的，工件有托板支持，在兩輪之間，即砂輪和導(dǎo)輪或稱為進(jìn)給輪之間通過去。砂輪完成實(shí)際的磨削，而導(dǎo)輪的作用是是工件旋轉(zhuǎn)及產(chǎn)生軸向的進(jìn)給。這點(diǎn)是可能的，這是由輪的摩擦特點(diǎn)決定的，砂輪的用的是

橡膠粘合的磨粒。如圖8.4，導(dǎo)輪的軸和砂輪的軸有一定的角度。因此導(dǎo)輪的速度可以分解成兩部分，工件的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，關(guān)系如下方程所示：

（6）這里的系數(shù)c是考慮工件與導(dǎo)輪之間的相對(duì)滑動(dòng)常數(shù)。

（7）導(dǎo)輪的速度是可控，可以用來(lái)達(dá)到任何工件的旋轉(zhuǎn)速度。角度a通常取1-5度，角度越大，縱向進(jìn)給速度越大。當(dāng)a=0,砂輪的軸和導(dǎo)輪軸平行，將沒有工件的縱向進(jìn)給。

（8）【砂輪】砂輪由大小類似的磨粒和粘和劑組成。實(shí)際上磨削過程是磨粒完成的。磨粒間的空隙使磨粒像獨(dú)立單點(diǎn)切削刀具一樣，這些空隙也能為磨削提供空間，防止堵塞。另外，空隙還能帶走磨削過程中產(chǎn)生的熱量。（9）砂輪的類型有它們的外形尺寸，磨粒的種類，磨粒的大小，粘和劑，硬度和結(jié)構(gòu)決定。

Unit 11 車床和車削加工

（1）車床是主要運(yùn)用于加工旋轉(zhuǎn)表面和平面的機(jī)械工具?；谲嚧驳挠猛?、結(jié)構(gòu)、同時(shí)裝夾刀具的數(shù)量，以及自動(dòng)化程度，車床或更確切來(lái)說車削型機(jī)床可以如下分類：

1.普通車床；2.多刀車床；3.轉(zhuǎn)塔車床；4.鏜床；5.自動(dòng)車床；6.專用車床。

（2）盡管車削型車床存在上述差異，但對(duì)于車床結(jié)構(gòu)和工作原理方面它們具有相同特點(diǎn)。這些車床的共同點(diǎn)可以用具有代表性的車床即普通車床來(lái)進(jìn)行圖解說明，以下是普通車床的每一個(gè)零件的具體描述如圖11.1所示。

（3）【床身】

床身是主體框架，包括兩垂直支座上的一個(gè)橫梁。床身通常由灰口鐵或球墨鑄鐵組成以消除振動(dòng)，可以通過鑄造得到。床身有允許小拖板縱向自由滑動(dòng)的導(dǎo)軌。床身的高度應(yīng)該適當(dāng)以便能使操作人員容易舒適地操作。

（4）【床頭箱】

床頭箱固定在車窗的左側(cè)，床頭箱內(nèi)部包括主軸。主軸軸線與導(dǎo)軌平行，主軸通過齒輪箱來(lái)驅(qū)動(dòng)，齒輪箱在床頭箱內(nèi)部，齒輪箱的動(dòng)能是為主軸提供不同的轉(zhuǎn)速（6到18級(jí)轉(zhuǎn)速）。很多現(xiàn)代的車床有無(wú)級(jí)調(diào)速的床頭箱，它們利用摩擦力、電力或者液壓力驅(qū)動(dòng)。

（5）主軸通常是中空的，即它有一個(gè)縱向通孔。如需采取連續(xù)加工，棒料可以通過此通孔喂入。另外，主軸的孔有一個(gè)錐形表面以允許普通車床頂尖的固定。主軸外表面刻有螺紋以固定卡盤之類的夾具。

（6）【尾座】 尾座基本包括三部分：基座、中間部分、套筒軸。基座有鑄件組成，基座可以沿導(dǎo)軌在床身上自由滑動(dòng)，同時(shí)有一個(gè)箝位裝置，可以根據(jù)工件的長(zhǎng)度在任意位置鎖緊整個(gè)尾座。中間部分是一個(gè)鑄件，可以橫向移動(dòng)以使尾架軸線與床頭箱軸線對(duì)準(zhǔn)。第三部分，套筒軸是一個(gè)空心高硬度鋼，套筒軸可以根據(jù)要求縱向地移動(dòng)并可以根據(jù)需要進(jìn)出中間部分，這可以通過手輪和螺釘四周有一個(gè)螺母固定在套筒軸上，套筒軸中間孔逐漸變細(xì)成錐形用來(lái)固定如麻花鉆、鏜桿和其他工具的頂尖，通過加緊機(jī)構(gòu)，套筒軸可以在其滑動(dòng)路徑的任一點(diǎn)被鎖進(jìn)。

（7）拖板的主要功能是鎖緊，切削工具產(chǎn)生縱向或橫向進(jìn)給，實(shí)際上拖板是一個(gè)H形狀的，他可以在床頭箱與尾座之間滑動(dòng)，同時(shí)它受到床型V型導(dǎo)軌的引導(dǎo)，拖板可以通過拖板箱的頭桿或絲杠手動(dòng)或機(jī)械啟動(dòng)。

（8）當(dāng)切削螺紋時(shí)，動(dòng)力通過絲杠傳給拖板箱的齒輪箱，在所有其他切削過程中，走刀板來(lái)驅(qū)動(dòng)拖板。絲杠穿過一對(duì)半螺母一對(duì)半螺母固定在拖板箱后面。當(dāng)杠桿被驅(qū)動(dòng)后，半螺栓一起加緊和旋轉(zhuǎn)絲杠嚙合作為一個(gè)單獨(dú)螺母，沿車床所拖板一起進(jìn)給，當(dāng)托桿脫離后，半螺栓松開，拖板停止移動(dòng)。另一方面，當(dāng)走刀桿開始工作時(shí)它通過渦輪給拖板箱提供能量，渦輪被固定到走刀板上一起隨拖板箱沿走刀桿移動(dòng)。再沿走刀桿長(zhǎng)度方向上用一個(gè)通長(zhǎng)銷槽，一個(gè)現(xiàn)代車床通常有一個(gè)快換齒輪箱口固定在床頭箱下面，快換齒輪箱一系列齒輪由主軸驅(qū)動(dòng)。

Unit 14 極限和公差

尺寸標(biāo)注

（1）在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中出來(lái)確定載荷應(yīng)力，選擇合適的材料還需考慮許多其他因素。在設(shè)計(jì)制造之前，應(yīng)該有完整的裝配及給用戶傳遞詳細(xì)信息的圖紙。在圖紙交給用戶之前，設(shè)計(jì)者要不斷檢查圖紙。要熟悉生產(chǎn)圖樣的所有情況，需要對(duì)制造過程非常熟悉并具有很多經(jīng)驗(yàn)。

（2）圖紙仔細(xì)檢查使尺寸標(biāo)注是一個(gè)最方便最易理解以便生產(chǎn)部門。顯然所有圖紙有且只有一種解釋。特別是，在生產(chǎn)用機(jī)器能被調(diào)整好之前，車間工作人員不需要進(jìn)行三角學(xué)或其他復(fù)雜的計(jì)算。（3）尺寸標(biāo)注是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，要熟悉他需要長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（4）因?yàn)樵诩庸ひ粋€(gè)零件的過程中，很難得到一個(gè)給定的尺寸，所以公差要放到所標(biāo)注尺寸上面一些，目的是限制他允許的變動(dòng)量。盡管很小的公差以高精度的零件和更好的機(jī)構(gòu)，隨著公差降低成本提高，如圖14.1典型曲線所示。生產(chǎn)和使用所允許的最大公差是最重要的。

（5）公差可能是單向的也可能是雙向的。在單向尺寸標(biāo)注過程，另外一個(gè)公差變化是由其他公差確定。在雙向尺寸標(biāo)注過程，一個(gè)平均公差，也就是上下尺寸公差相等的公差帶被使用。

（6）在大量低成本生產(chǎn)過程中，主要依靠零部件互換性。設(shè)計(jì)者不僅考慮單個(gè)零件有合適公差，還有裝配零件有合適的間隙，以滿足裝配要求。在工程圖上標(biāo)注尺寸的方法取決于不同加工種類或生產(chǎn)過程。如果尺寸公差沒有特別注明，圖樣必需要一個(gè)給出這些尺寸的公差值的綜合注釋。然而有些公司并不標(biāo)注所有尺寸，假定每個(gè)尺寸是單獨(dú)被考慮的可能會(huì)規(guī)定出比注釋中要求更寬的公差?？傊畧D紙必須要清楚并且有唯一的解釋。尺寸和公差

（7）在圖樣標(biāo)注時(shí)，除非設(shè)計(jì)者有意標(biāo)明，注在尺寸線上的數(shù)字表明的尺寸僅是近似的，且不代表任何精度的等級(jí)。為了標(biāo)明精確度，增加工件的公差值是必須的。公差是一個(gè)零件的允許變化范圍或是給定尺寸的最大變動(dòng)范圍。如果一個(gè)2.5英寸的軸，如果不消耗大量成本，在實(shí)際工程中這個(gè)尺寸更本無(wú)法保證。因此公差需要被添加上，例如變動(dòng)范圍在+-0.003英寸是允許的。這個(gè)尺寸可以表示成2.500+-0.003（8）緊公差，意味著零件與其他的零件有適當(dāng)?shù)呐浜稀９钆c設(shè)計(jì)量，可利用制造工藝生產(chǎn)的最低成本和裝配帶來(lái)的最大利益相一致。一般來(lái)說零件的費(fèi)用隨公差的減小而增加。如果一個(gè)零件有幾個(gè)或更多表面要加工，當(dāng)明義尺寸的允許變動(dòng)范圍縮小時(shí)，成本會(huì)偏高。

（9）允差有時(shí)會(huì)和公差混淆，他具有完全不同的意義。他是兩個(gè)配合之間的最小間隙，他是最緊配合的條件。如果一個(gè)軸的尺寸1.498***，那更他配合的孔應(yīng)該是1.500****，孔的最小尺寸是1.500，軸的最大尺寸是1.498.因此這個(gè)允差0.002是基于最大孔和最小軸尺寸，因此確定最大間隙0.008。

（10）公差可以是單向的也可是雙向的。單向公差是指變化量沿明義尺寸變化。參照前面的例子，孔的尺寸1.500+0.003-0.000，代表單向偏差。如果尺寸是1.500+-0.003，那么公差是雙向的，公差沿著明義尺寸上下變化。單向公差系統(tǒng)允許改變公差，雖然允差裝備類型保持不變。雙向公差系統(tǒng)中，不改變配件一個(gè)兩個(gè)明義尺寸是不可能的。在大型生產(chǎn)中配件具有互換性，單向公差是經(jīng)常用到的。為了使裝配零件有合適的過盈配合，公差必須是確定的正負(fù)數(shù)字。極限公差和配合

（11）工程圖紙是準(zhǔn)確，完整的表達(dá)出設(shè)計(jì)者要求，有利于加工制造。產(chǎn)品的尺寸必須表達(dá)出來(lái)而不能通過不同的視圖重復(fù)。對(duì)于一個(gè)特殊尺寸，例如一個(gè)孔的尺寸位置，在有可能的情況下，在同一個(gè)視圖中出現(xiàn)。

（12）除絕對(duì)需要的尺寸之外，不應(yīng)該再有更多尺寸，而在任意方向上，只能在一個(gè)尺寸上住上特性要求。有時(shí)要給出一些輔助尺寸，有利于檢查，如果這樣做，尺寸應(yīng)該用括號(hào)括起來(lái)以便參考，這樣的尺寸不標(biāo)注公差。

（13）影響零件的尺寸應(yīng)詳細(xì)說明而不應(yīng)做其他尺寸的公差或被遺棄。如果沒有這些重要尺寸標(biāo)注出來(lái)，那些尺寸上總的允許偏差將形成尺寸鏈上尺寸公差的和或差而且這樣會(huì)導(dǎo)致這些公差不得不定得過緊。整體的長(zhǎng)或高必須標(biāo)定。

（14）所有的尺寸都應(yīng)該標(biāo)注公差，除非有說明。通常，這樣的公差都被標(biāo)注在尺寸值旁邊，特殊的公差應(yīng)當(dāng)被標(biāo)注在影響結(jié)果和互換性的尺寸上。

（15）一個(gè)公差系統(tǒng)必須考慮到精度變化，因?yàn)榫茸兓诩庸ぶ袝?huì)出現(xiàn)，提供互換性而且互換同時(shí)還可保證零件適當(dāng)功能。（16）考慮到加工過程的不完整性，就形成了基本尺寸的差值即公差。公差帶主要依賴于制造過程的精度以及加工過程的大小。公差范圍越大，生產(chǎn)成本越低。雙邊公差帶是布置在明義尺寸兩邊。公差范圍大小，單邊公差帶只分布在明義尺寸一側(cè)。在單邊公差情況下，明義尺寸就形成了一個(gè)極限尺寸。（17）。。。?？磿?/p>

（18）配合取決于相配合的兩個(gè)零件公差帶的相互關(guān)系，配合可以分為間隙配合（帶正允差），允差可以為正也可以為負(fù)的過渡配合，以及允差總為負(fù)的過盈配合。極限和配合類型

（19）極限與配合的ISO系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于采用米制單位制國(guó)家。比ANSI系統(tǒng)復(fù)雜的多。

（20）在ISO系統(tǒng)中，每個(gè)零件都有一個(gè)基本尺寸，一個(gè)尺寸的極限尺寸或高或低定義為一個(gè)基本尺寸的偏差，偏差大小及正負(fù)號(hào)是我們所討論的極限減去基本尺寸得到的。一個(gè)零件的兩個(gè)極限值之差稱為公差，這個(gè)公差是不帶符號(hào)的絕對(duì)值。（21）配合有3個(gè)等級(jí)：1間隙配合，2過渡配合3過盈配合。

（22）基軸制和基孔制都有采用，對(duì)每個(gè)給定尺寸公差帶的大小和偏差范圍可以用O線描述。公差尺寸的函數(shù)可被帶有符號(hào)的數(shù)字表明，被稱為等級(jí)，也就是公差等級(jí)。相對(duì)于零線的位置。公差尺寸函數(shù)的位置用符號(hào)表明，大寫字母表示孔，小寫字母表示軸。這樣基本尺寸為45mm的孔軸就可以寫成45H8/g7。

（23）規(guī)定了20種標(biāo)準(zhǔn)的公差等級(jí)，即IT01,IT0,IT1~18,他們是在500mm以內(nèi)硬性劃分的每一段的基本尺寸都對(duì)應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值。公差公式被統(tǒng)一為，例如5-16的等級(jí)是***，i的單位是微米，d的單位是厘米。

（24）標(biāo)準(zhǔn)軸和孔的偏差可以由公式近似的給定。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，公差和偏差都由3個(gè)復(fù)雜的表格來(lái)給定。在另外表格也給出

了基本尺寸大于500mm的值并且通常用于軸和孔

PART 2 Unit 2 生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字控制

（1）數(shù)控是程序控制的自動(dòng)化，在數(shù)字控制系統(tǒng)中，設(shè)備通過數(shù)字，字母和符號(hào)來(lái)編碼，以一種合適的格式為每一個(gè)特定的零件或工件定義一個(gè)程序指令集。當(dāng)工件變化時(shí)，程序也變化，改變程序的能力也就是適合中小批量生產(chǎn)。寫一個(gè)新程序比改變大量生產(chǎn)設(shè)備要容易的多。

（2）基本結(jié)構(gòu)：數(shù)控系統(tǒng)由下面三部分組成：1.控制程序；2.機(jī)器控制單元；3.加工設(shè)備。

三部分的基本關(guān)系，由圖2.1所示。程序輸入到控制單元由送入的程序來(lái)引導(dǎo)加工設(shè)備控制。

（3）指導(dǎo)程序是一步步詳細(xì)的指導(dǎo)加工設(shè)備的指令。通常指令把主軸上刀具相對(duì)于安裝工具的工作臺(tái)定位。更多先進(jìn)的說明包括主軸的轉(zhuǎn)速，加工工具的選擇及其功能。程序刻在合適的介質(zhì)中，提交到機(jī)器控制單元中，在過去幾十年中，最常用的介質(zhì)是一英寸寬的打孔紙帶。由于打孔紙帶的廣泛使用，NC有時(shí)也叫紙帶控制，然而這是現(xiàn)代數(shù)控使用的誤稱?，F(xiàn)在進(jìn)入使用更多的是磁帶和軟盤。

（4）機(jī)器控制單元（MUC）由電子和控制硬件組成，機(jī)器控制單元可以讀出和執(zhí)行指令程序，可以自動(dòng)改變加工工具和其他加工設(shè)備。

（5）執(zhí)行單元是數(shù)控系統(tǒng)的第三基礎(chǔ)部分，執(zhí)行原件是有效執(zhí)行工作的原件，最常見的數(shù)控例子其中的一個(gè)加工操作，加工設(shè)備由工作臺(tái)和主軸組成，就像用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)一樣。加工設(shè)備由控制單元來(lái)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的類型?？刂葡到y(tǒng)的類型

（6）數(shù)控有2種基本類型，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式和輪廓式控制，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式控制也稱定位控制，每個(gè)軸都是通過絲杠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)加工類型不同，加工速度也不一樣。機(jī)器開始以最大速度運(yùn)行來(lái)減少非加工時(shí)間，但當(dāng)他達(dá)到數(shù)據(jù)定義的位置時(shí)，機(jī)器開始減速。因此在一個(gè)操作中，如鉆或沖孔操作先定位在加工。在鉆或沖孔之后，迅速收起工具移動(dòng)到另一個(gè)位置重復(fù)此操作。從一個(gè)位置移到另一個(gè)位置是非常重要的，要遵循一個(gè)原則，從效率上考慮只要時(shí)間最短即可。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)主要用于鉆，沖孔，直銑操作中。

（7）輪廓式也就是連續(xù)路徑式系統(tǒng)，定位和切削同時(shí)按不同速度來(lái)控制，由于刀具在指定路線運(yùn)動(dòng)同時(shí)切削，因此速度和運(yùn)動(dòng)的同步控制是非常重要的。輪廓式系統(tǒng)常用于車床銑床磨床焊接設(shè)備和加工中心。

（8）沿著路徑的運(yùn)動(dòng)或以增量差補(bǔ)是幾個(gè)基本方式的一個(gè)，在所有的差補(bǔ)中，要控制刀具的回轉(zhuǎn)中心定位，補(bǔ)償可以以不同直徑及刀具磨損，在數(shù)控程序中進(jìn)行改寫。

（9）有一些已形成差補(bǔ)方案來(lái)處理數(shù)控系統(tǒng)中連續(xù)路徑和加工系統(tǒng)產(chǎn)生的問題包括：

1.線性差補(bǔ)；2.圓弧差補(bǔ)；3.螺旋線差補(bǔ)；4.拋物線差補(bǔ)；5.立體差補(bǔ)

（10）每一種差補(bǔ)程序都允許程序源產(chǎn)生加工指令，適用于相對(duì)少的輸入?yún)?shù)的直線或曲線路徑。儲(chǔ)存在數(shù)控單元中的模塊預(yù)算指引工具沿計(jì)算出的路徑運(yùn)動(dòng)。

（11）線性差補(bǔ)是最基本的差補(bǔ)方法，用于連續(xù)路徑的數(shù)控系統(tǒng)中。兩軸和三軸線性差補(bǔ)路線在實(shí)際中有時(shí)會(huì)分辨出的，但在概念上他們是一樣的，程序源要明確指定直線的起點(diǎn)和缺點(diǎn)及沿直線的進(jìn)給率。差補(bǔ)需計(jì)算兩軸或三軸的進(jìn)給速率以達(dá)到設(shè)定的進(jìn)給速度。

（12）線性差補(bǔ)用來(lái)差補(bǔ)圓是不合適的因?yàn)槌绦蛟葱枰鞔_指定線段部分（線段數(shù)量）和各自的終點(diǎn)來(lái)大約模擬圓弧。圓弧差補(bǔ)法已形成他允許程序編程的路徑，使用圓弧只要給定以下參數(shù)，圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)，圓心坐標(biāo)，半徑和刀具沿圓弧路徑的走刀方向。圓弧差補(bǔ)也是由許多小的直線段來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但這些小線段的參數(shù)由差補(bǔ)模塊來(lái)計(jì)算出來(lái)的，而不是程序員設(shè)定的。切削是沿著每一小線段一個(gè)一個(gè)的進(jìn)行以產(chǎn)生光滑曲線路徑。圓弧差補(bǔ)的局限性是圓弧路徑所在平面是由數(shù)控系統(tǒng)中兩軸所決定的平面。（13）螺旋線差補(bǔ)結(jié)合了環(huán)形差補(bǔ)兩軸在第三軸上做線性運(yùn)動(dòng)這樣來(lái)定義空間三維螺旋路徑。

（14）拋物線差補(bǔ)和立方差補(bǔ)法通過高次高程來(lái)實(shí)現(xiàn)自由曲線。這通常需要有強(qiáng)的計(jì)算能力，正因如此，他不如直線差補(bǔ)和環(huán)形差補(bǔ)常見。他們主要用于汽車工業(yè)中具有自由風(fēng)格的車身面，而這是線性差補(bǔ)和圓弧差補(bǔ)不能精確容易得到的。

（15）數(shù)控技術(shù)運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床，這是數(shù)控的主要應(yīng)用?，F(xiàn)在主要用于商業(yè)。我們?nèi)杂懻摂?shù)控系統(tǒng)特別是金屬數(shù)控車床。數(shù)控車床技術(shù)

（16）種加工過程都可以在設(shè)計(jì)的專門車床上來(lái)實(shí)現(xiàn)加工。在車床上車削，在鉆床上鉆，在銑床上加工。有幾種類型的磨削方法也要有相應(yīng)種類的磨床。被設(shè)計(jì)的數(shù)控磨床可以進(jìn)行下列加工包括：1.鉆加工；2.銑床立式和臥式主軸；3.車床臥式主軸和立式主軸；4.臥式和立式鏜床；5.仿形銑床；6.平面磨和圓柱磨

（17）除了上述幾種機(jī)械加工方法，數(shù)控機(jī)床可用于其他金屬加工過程包括：用于薄片板的金屬板上沖孔的沖壓機(jī)，用于薄片金屬?gòu)澢恼蹚潤(rùn)C(jī)。

（18）數(shù)控技術(shù)的介入到機(jī)加工對(duì)機(jī)床的設(shè)計(jì)和運(yùn)用有著顯著的影響。數(shù)控影響之一在程序控制下切削金屬的時(shí)間與傳統(tǒng)手動(dòng)機(jī)床

大得多。所以對(duì)于一些零件如主軸驅(qū)動(dòng)主軸絲杠磨損更快，這些零件要設(shè)計(jì)成持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的。第二，增加電子控制單元后設(shè)備成本也隨之增加，因此需要更高的利用率。取代傳統(tǒng)手工操作的一班制，數(shù)控機(jī)床通常采用兩班或三班制來(lái)獲得更多的回報(bào)。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)中減少了非操作過程的時(shí)間如裝卸工件和換刀時(shí)間。第三，增加的勞動(dòng)成本由人工成本變?yōu)樵O(shè)備成本?？紤]到人工操作的角色，角色由技術(shù)熟練的工人控制，工件生產(chǎn)的每一個(gè)過程變?yōu)橹豢刂蒲b卸換刀和清除碎屑和類似的操作，這樣一個(gè)工人可以同時(shí)操作兩臺(tái)或三臺(tái)車床，機(jī)床的角色和功能也改變了。數(shù)控需要設(shè)計(jì)成高度自動(dòng)化具有需要在不同車床加工幾種操作聯(lián)合在一起一定加工的能力，這些變化是通過一種新型車床在數(shù)控技術(shù)存在之前是不存在的，他豐富了數(shù)控加工中心

（19）加工中心是在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的具有在程序控制下在一個(gè)工件上一次裝夾完成幾種不同的加工能力的機(jī)床。加工中心能完成銑，鉆，鉸屑，攻絲，鏜，車端面及一些類似機(jī)加工工作。另外數(shù)控加工中心的典型特征包括以下方面：

（20）(1)自動(dòng)換刀能力: 多種機(jī)加工工作一位著需要多種刀具。刀具貝安裝在刀庫(kù)或多刀刀庫(kù)中。當(dāng)一把刀需要被調(diào)換時(shí)，多刀刀座自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置上。自動(dòng)化的換刀機(jī)構(gòu)。在程序控制下進(jìn)行，把主軸上需換下的刀和多刀刀座上的刀調(diào)換。（21）(2)工件的自動(dòng)定位: 大多數(shù)加工中心都可以使工件沿著主軸旋轉(zhuǎn)因此允許刀具達(dá)到工件的四個(gè)表面。

（22）(3)托架滑動(dòng)裝置（平板架）: 加工中心另一個(gè)特點(diǎn)是有兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立拖板每個(gè)拖板都可以調(diào)整在刀具上。在加工過程中，一個(gè)拖板在刀具的前部，另一個(gè)拖板在遠(yuǎn)離主軸的安全位置。這樣當(dāng)機(jī)床正在加工當(dāng)前的零件時(shí)。操作人員就可以從上一個(gè)工作循環(huán)中卸下最終加工好的零件，同時(shí)加緊毛坯用于下一個(gè)工作循環(huán)。

（23）加工中心可以分為立式和臥式。這是參照機(jī)床主軸方向來(lái)劃分的。立式加工中心具有軸線相對(duì)工作臺(tái)垂直的主軸，臥式車床的主軸軸線是水平方向的。這種區(qū)別通常會(huì)導(dǎo)致在這些加工中心加工的零件類型不同。立式加工中心用于以上進(jìn)刀的平面工作。臥式加工中心用于立體形狀，刀具在立體側(cè)面可以進(jìn)刀。一臺(tái)數(shù)控臥式加工中心，例子如圖2.2所示，具有上面提到的一些特征。（24）加工中心的成功應(yīng)用導(dǎo)致了其他類似金屬加工機(jī)床的發(fā)展。例如：在車削中心，把車削加工設(shè)計(jì)成一個(gè)高度自動(dòng)化萬(wàn)能機(jī)床可以完成車削，刨，鉆，螺紋加工和類似的操作 DNC AND CNC（25）數(shù)控的發(fā)展在分批生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)中有著重要意義，從技術(shù)和商業(yè)角度來(lái)說都有著重要意義。數(shù)控有兩方面的提高和擴(kuò)展，包括：1.直接數(shù)據(jù)控制；2.計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（26）直接數(shù)據(jù)控制

直接數(shù)據(jù)控制定義為一個(gè)制造系統(tǒng)，一定數(shù)量的機(jī)床有一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過直接硬件連線實(shí)時(shí)控制。相應(yīng)的磁帶播放機(jī)忽略在直接數(shù)控中，這樣就消除系統(tǒng)中最不可靠的環(huán)節(jié)。不用磁帶播放機(jī)而用電腦信息傳給車床。原則上說一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以控制100臺(tái)獨(dú)立機(jī)器（DNC系統(tǒng)在1970年稱為可控制26臺(tái)機(jī)床）直接數(shù)控（DNC）電腦設(shè)計(jì)成在需要的時(shí)候提供指令給每一臺(tái)機(jī)床，當(dāng)機(jī)床需要控制指令時(shí)，計(jì)算機(jī)立即發(fā)送指令給機(jī)床。

（27）圖2.3說明了DNC的基本配置。這個(gè)系統(tǒng)包括4部分：

1.中央計(jì)算機(jī)；2.大量?jī)?nèi)存，用于存放數(shù)控程序；3.通信線；4.機(jī)床刀具

（28）計(jì)算機(jī)從海量?jī)?nèi)存中取出部分程序指令送入到需要的獨(dú)立機(jī)床中。相應(yīng)的計(jì)算機(jī)也接受機(jī)床反饋信息。這種雙工的信息流在實(shí)時(shí)控制加工系統(tǒng)中出現(xiàn)意味著每臺(tái)機(jī)床需要指令的請(qǐng)求能立即得到回應(yīng)。類似的，計(jì)算機(jī)必須總是要準(zhǔn)備要接受信息和進(jìn)行回應(yīng)。DNC系統(tǒng)顯著特點(diǎn)是：可以實(shí)時(shí)控制大量機(jī)床。更具機(jī)器數(shù)量和所需的計(jì)算機(jī)程度化。有時(shí)需要使用衛(wèi)星計(jì)算機(jī)如圖2.4所示。衛(wèi)星計(jì)算機(jī)是更小的計(jì)算機(jī)，可以分擔(dān)中央計(jì)算任務(wù)，減輕其負(fù)擔(dān)。每臺(tái)衛(wèi)星控制幾臺(tái)機(jī)床。零件加工指令程序由計(jì)算機(jī)接受，儲(chǔ)存在內(nèi)存中。當(dāng)需要時(shí)衛(wèi)星計(jì)算機(jī)發(fā)送指令程序到每個(gè)獨(dú)立機(jī)床中。來(lái)自機(jī)床的反饋數(shù)據(jù)在電腦中央存儲(chǔ)接受之前存儲(chǔ)在衛(wèi)星內(nèi)存中。（29）計(jì)算機(jī)數(shù)字控制

由于DNC技術(shù)的介入，在計(jì)算機(jī)技術(shù)上得到了很大的發(fā)展。計(jì)算機(jī)在尺寸和成本顯著減少的同時(shí)，計(jì)算機(jī)的能力卻有很大的提高。在數(shù)控中，這些發(fā)展使得由硬件布置的MCU（）變?yōu)閿?shù)字電腦控制的控制單元。最早，小型機(jī)在1970年使用。隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)一步小型化，小型機(jī)被當(dāng)今的微型機(jī)取代。

（30）計(jì)算機(jī)控制也是一種數(shù)字控制，它采用微型計(jì)算機(jī)作為控制單元。由于數(shù)字電腦用于CNC 和DNC中，只近似區(qū)分兩種類型。有三個(gè)區(qū)分原則：

1）.DNC電腦接受和發(fā)送指令數(shù)據(jù)都是來(lái)自許多機(jī)器，CNC電腦控制只是一個(gè)機(jī)器或多個(gè)機(jī)器。2）.DNC電腦占有一個(gè)位置通過控制來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)。CNC電腦要非?？拷嚧病?/p>

3）.DNC軟件的發(fā)展不經(jīng)可以控制生產(chǎn)設(shè)備的每個(gè)單獨(dú)零件，還可以在生產(chǎn)堅(jiān)固性方面提供主要控制信息。CNC的提高可以提高特殊車床的能力。

（31）電腦數(shù)控系統(tǒng)的大體配置如圖2.5所示。如圖中所示，最初進(jìn)入控制器的是磁帶播放機(jī)。這樣，CNC的外部系統(tǒng)與傳統(tǒng)的NC機(jī)相似。然而CNC中的程序使用方法是不同的。

PART 2 Unit 4 機(jī)加工與切削加工中心

（1）這篇文章介紹了計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械刀具設(shè)計(jì)的能力和較大的發(fā)展，就想我們知道的機(jī)加工和切削加工中心，這些機(jī)器有其他機(jī)器工具沒有的柔性和多功能性，應(yīng)此他們作為加工工具第一選擇。機(jī)加工與切削加工中心

（2）需要注意的是每臺(tái)機(jī)器他的自動(dòng)化程度有多高，都要設(shè)計(jì)一種基本的加工樣式就像所展示的那樣，在制造過程中不同的表面是用不同的加工方法加工的，（3）例如，如圖4.3所示，銑、端面車削、鏜、鉆、鉸孔、切絲來(lái)獲得額定的公差要求及最終表面精度。

（4）習(xí)慣性的加工過程的執(zhí)行，始于工件的移動(dòng)從一把加工刀具到另一把加工刀具直至所有的加工完成，這是一種切實(shí)可行的制造方法，并具有高度的自動(dòng)化。這就是生產(chǎn)流水線的原理。最常見的是應(yīng)用于高容量或大批量的生產(chǎn)，生產(chǎn)流水線是由幾種加工刀具按一定的次序排列組成的，諸如自動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)模塊這樣的工件從一個(gè)加工地點(diǎn)到另一個(gè)加工地點(diǎn)，并且在每一個(gè)加工中心都運(yùn)用特有的加工方式進(jìn)行加工，工件會(huì)被輸送到下一個(gè)機(jī)器進(jìn)行下一個(gè)加工。

（5）有這樣一些產(chǎn)品或加工方法，他們的生產(chǎn)路線是不可行或不經(jīng)濟(jì)的，特別是當(dāng)這些種類的產(chǎn)品在加工時(shí)需要迅速轉(zhuǎn)換加工方法。一個(gè)重要的概念，在20世紀(jì)50年代末期得到發(fā)展，那就是機(jī)加工中心。一個(gè)機(jī)加工中心就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制的刀具在工件的不同表面和不同的方向上進(jìn)行切削操作的能力，通常說工件是不動(dòng)的，而切削工具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，比如銑和鉆操作。

（6）機(jī)加工中心的發(fā)展暗示著計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器刀具之間關(guān)系的進(jìn)步。如數(shù)字控制的車床加工中心擁有兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)幾把切削刀具進(jìn)行車削，端面車削，鏜孔和切螺紋。

（7）工件在加工中心里是被安放在托盤上或模塊上，那樣可以被移動(dòng)并且可以進(jìn)行不同方向的旋轉(zhuǎn)和定位，在進(jìn)行特殊的切削過程完成后，工件不需要移動(dòng)到另一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行鉆孔，鉸孔，攻絲之類的附加加工。換句話說，工件和機(jī)器是被置于工件上的。（8）當(dāng)所有的加工工作完成后，托盤會(huì)自動(dòng)離開已加工工件，并且另一個(gè)托盤運(yùn)用自動(dòng)托盤變速器將工件進(jìn)行定位和加工。所有的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都有計(jì)算機(jī)控制，并且托盤定位器有10-30秒的循環(huán)時(shí)間，托盤臺(tái)能夠使得多級(jí)托盤更好的服務(wù)于加工中心，工具同樣能夠被裝備到不同的自動(dòng)化部件中，諸如上料與下料機(jī)構(gòu)。

（9）加工中心裝備了可變程序的自動(dòng)刀具變換器，依賴于這樣的設(shè)計(jì)多達(dá)200把切削刀具能夠被貯存在刀庫(kù)，刀鼓，刀鏈（工具庫(kù)），輔助工具庫(kù)能夠更好的為一些特殊加工中心提供更好的切削道具，這些刀具可以自動(dòng)的任意選擇到達(dá)機(jī)械主軸的最短路線，刀具交換臂是一個(gè)普通的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，他可以旋轉(zhuǎn)來(lái)拾取特殊的工具（每一個(gè)工具有他自己的刀桿）和他在主軸上的位置。（10）刀具通過直接連接在刀具夾持口上的編碼標(biāo)簽、條形碼或記憶芯片來(lái)標(biāo)識(shí)。一次換刀時(shí)間在5-10秒鐘，對(duì)于小的刀具可以少于1-2秒，對(duì)于重達(dá)110公斤的刀具可以達(dá)到30秒，刀具變換器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)趨向于運(yùn)用簡(jiǎn)單的原理提高換刀的時(shí)間。

（11）加工中心同時(shí)裝備有工具的檢驗(yàn)臺(tái)，他可以給計(jì)算機(jī)數(shù)字控制提供信息對(duì)于在換刀和刀具磨損時(shí)的誤差提供補(bǔ)償。接觸試探針可以自動(dòng)裝入工具夾持口中以確定工件的參考平面，以便對(duì)刀具設(shè)置進(jìn)行選擇并對(duì)加工的工件在線檢測(cè)。

（12）圖4.6所示的一些表面可以被聯(lián)系起來(lái)，他們的相對(duì)位置可以被確立并儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些數(shù)據(jù)稍后可被用于編寫刀具工作路徑的程序同時(shí)對(duì)刀具的長(zhǎng)度和直徑進(jìn)行補(bǔ)償，又可以為預(yù)先加工刀具的磨損提供補(bǔ)償。機(jī)加工與切削加工中心的種類

（13）盡管這里有不同種類的刀具設(shè)計(jì)在加工中心中，兩種最基本的種類垂直主軸和水平主軸；大部分的機(jī)器擁有上述兩種軸線的能力，在加工中心中最大的切削刀具的尺寸可以繞工具一周，就像我們知道的工具包絡(luò)，這個(gè)術(shù)語(yǔ)第一次應(yīng)用在與工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)系上。

（14）垂直主軸加工中心或是水平主軸加工中心都是為了適用在工件具有深腔的平面上執(zhí)行加工工藝，如鑄型和模具制造。一個(gè)垂直主軸的加工中心類似于一個(gè)垂直主軸銑床。刀庫(kù)在圖示的左側(cè)并且所有的加工方法和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過位于右側(cè)的計(jì)算機(jī)控制托盤進(jìn)行定位和修改。

（15）因?yàn)樵诩庸ぶ行闹杏捎谕屏Φ淖饔梅较蚴窍蛳碌?，機(jī)器具有高的剛度，并在對(duì)于加工部分有較好的精確補(bǔ)償，這些機(jī)器通常比水平主軸的機(jī)器便宜些。

（16）水平主軸的加工中心或水平機(jī)加工中心是為了適用于高大工件的表面加工的需求。托盤可以在不同的軸線（如圖4.3所示）上旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行不同種類的有角定位。

（17）水平主軸加工的另一個(gè)范疇是車削加工，是用特殊機(jī)床進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制的車削加工。一個(gè)三轉(zhuǎn)動(dòng)架的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的車削加工如圖4.8所示，這個(gè)機(jī)器是由兩個(gè)水平主軸和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)架以及不同的切削刀具設(shè)計(jì)而成的來(lái)執(zhí)行一些旋轉(zhuǎn)工件的加工。（18）萬(wàn)能加工中心同時(shí)裝備了垂直主軸和水平主軸的機(jī)器，他們具有不同種類的特色，并且具有加工所有表面的能力（垂直的、水平的、斜的）。

機(jī)加工中心的特征和能力

（19）下面是加工中心的大部分特征：

a．他們有能力有效的，經(jīng)濟(jì)的并且擁有重復(fù)的高精度的尺寸的能力來(lái)處理不同型號(hào)的磨具的能力。公差的范圍在正負(fù)0.0025mm。b．這些機(jī)器是萬(wàn)能的，擁有多達(dá)6條線性的有角傳動(dòng)的軸線并且有能力快速的從一種加工方式向另一種加工方式轉(zhuǎn)變來(lái)滿足不同種類的加工刀具和有效的減小地板空間。

c．裝載工作和卸載工作，轉(zhuǎn)換刀具，矯正，故障尋找所需的時(shí)間正在減少，應(yīng)此生產(chǎn)能力提高，減少實(shí)驗(yàn)的需求尤其是對(duì)于熟練實(shí)驗(yàn)的要求并且生產(chǎn)成本降到最低。

d．他們可以高速的自動(dòng)化并相對(duì)地緊湊，應(yīng)此一個(gè)工作人員可以在同一時(shí)間照顧到兩臺(tái)或更多的機(jī)器。e．加工機(jī)器裝備了刀具調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)裝置為了檢測(cè)出工具的磨損與破裂，又可以探測(cè)工具磨損的補(bǔ)償和工具調(diào)位。f．前處理和后處理的矯正和工件加工監(jiān)測(cè)在加工中心的功能。

（20）加工中心可應(yīng)用于更廣闊范圍的不同種類型號(hào)和特征，并且他們的成本范圍從5萬(wàn)到100萬(wàn)甚至更高。典型容量范圍可達(dá)75KW，并且最小軸轉(zhuǎn)速通常在4000-8000rpm范圍里，一些可以達(dá)到75000rpm，還用于小補(bǔ)償切削的特殊應(yīng)用。一些托盤具有支撐重達(dá)7000kg工件的能力，通常高的容量用于特殊的應(yīng)用當(dāng)中。

（21）現(xiàn)在大部分機(jī)器有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件的基準(zhǔn)構(gòu)造，應(yīng)此不同種類的外圍裝備和附件可以被安裝并且和修改不同種類產(chǎn)品的修改要求。

（22）因?yàn)榧庸ぶ行牡母呱a(chǎn)能力，大量的切削會(huì)產(chǎn)生并且必須被收集起來(lái)應(yīng)此一些需要一些可用于切削收集處理的設(shè)計(jì)，就像圖示所舉例那樣，兩個(gè)在橫軸加工中心截面圖底部的切削傳送帶這些特殊的加工傳送帶是螺旋形或螺桿型，他們沿著導(dǎo)槽收集切削并且將他們輸送到收集點(diǎn)，另一條系統(tǒng)會(huì)選用鏈?zhǔn)絺魉蛶?。刀具的選擇

（23）加工中心能夠有能力需求有效的花費(fèi)可以說進(jìn)行有效的成本控制，他們通常不得不每天做至少兩次移動(dòng)，所以他們必須有效并且可以連續(xù)調(diào)整在加工中心中產(chǎn)品的購(gòu)買需求，因?yàn)樗麄児潭ǖ亩喙δ苄?，但是加工中心可用于及時(shí)的制造大范圍的特殊產(chǎn)品。（24）種類的選擇和加工中心的尺寸依賴于以下幾種因素。

a．產(chǎn)品的種類，尺寸和模具的復(fù)雜性。

b．加工方法的種類及執(zhí)行方式和切削工具的需求次數(shù)。c．精確補(bǔ)償?shù)男枨?。d．生產(chǎn)速率的需求。

（25）盡管多功能性是選取加工中心的一個(gè)關(guān)鍵因素，我們必須考慮到權(quán)衡高成本高精度需求和比較在運(yùn)用傳統(tǒng)加工工具制造相同產(chǎn)品時(shí)的成本。

UINIT 4鑄造工藝

引言

1鍛造是一種重要的成型加工工藝。可以用來(lái)生產(chǎn)各種形狀和尺寸的零部件，這些零部件從非常小的到重達(dá)幾噸的。2鍛造是把金屬加熱并且在合適的壓力下使其塑性變形而成型的一種加工。通常這個(gè)壓力是通過電錘或壓力機(jī)的錘頭打擊面形成，如圖4.1所示。

3手工鍛造工具包括各種形狀的錘子。在鑄造過程中用來(lái)支撐工件的支座是砧座。

4對(duì)于半機(jī)械化鑄造的小型和中型的零件，鑄造錘所使用的各種動(dòng)力都用共同的特點(diǎn)，例如手工鑄造錘，他們利用它下落時(shí)的重力來(lái)提供金屬成型時(shí)所需要的壓力。大型零件的鑄造是通過蒸汽或被壓縮空氣或液壓或電力來(lái)提供鑄造壓力的。大型自動(dòng)化鍛造設(shè)備是用來(lái)生產(chǎn)大批量的工程部件。

5開模鍛比如通常使用錘鍛及閉模之間的差別。在錘鍛中，組件是通過錘子的撞擊和輔助的簡(jiǎn)單工具成型的。他們包括開式模具，即不會(huì)完全把金屬封閉起來(lái)的成型。錘鍛一種最基本的操作拔長(zhǎng)是通過錘子的撞擊金屬拉伸片狀金屬，從而使金屬變得又薄又長(zhǎng)。在手工鍛造中，工件在撞擊下要旋轉(zhuǎn)90°，從而可以完全鍛造并阻止其側(cè)面的進(jìn)一步變形。與拔長(zhǎng)相反的是鐓鍛，它能使壓縮方向縮短。例如，將棒料加熱并進(jìn)行軸向捶打，其直徑即可增大。

6閉模鍛造廣泛應(yīng)用于大量的工業(yè)生產(chǎn)中，金屬的成型是被壓入一對(duì)鍛造模中而完成的。上模通常與鍛造壓力機(jī)的撞擊工具或鍛錘相連接，下模是固定的。把他們結(jié)合在一起就形成了閉模。閉模鍛造可以生產(chǎn)非常復(fù)雜和精度很高的組建，他們與傳統(tǒng)的加工方法相比可得到更好的加工表面。磨具通常是由耐熱和耐磨材料制作而成的。將一塊大小足以填充模腔并能稍溢出的金屬放入底模，并將頂模加壓合攏。這塊金屬便獲得該模腔的形狀。閉模鍛造通常用來(lái)加工連續(xù)加工的小工件或非常大的工件。對(duì)于后者的加工，例如噴氣式飛機(jī)的組件，要使用很大的能產(chǎn)生5000噸或更多壓力的水壓機(jī)來(lái)提供壓力。

第四篇：機(jī)械工程英語(yǔ)翻譯

Part2

Unit 12

Nanomaterial and Micro-machine

納米材料和微型機(jī)器

Nanomaterial

納米材料

Nanomaterials and nanotechnolology have become a magic word in modern society.納米材料和納米技術(shù)已成為現(xiàn)代社會(huì)一個(gè)具有魔幻色彩的詞匯。Nanomaterials represent today’s frontier in the development of novel advanced materials and present great promises and opportunities for a new generation of materials with improved and tailorable properties for applications in sensors, optoelectronics, energy storage, separation and catalysis.納米材料代表了當(dāng)今新型先進(jìn)材料發(fā)展的前沿，為具有各種改良的、能按照人們各種要求進(jìn)行“定制”的性能的新一代材料，在傳感器、光電子學(xué)、儲(chǔ)能、分離和催化劑技術(shù)等方面提供了廣闊的應(yīng)用前景。So nanomaterials are considered as a great potential in the 21th century

because of their special properties in many fields such as optics, electronics, magnetic, mechanics, and chemistry.因此納米材料被視為21世紀(jì)具有巨大的潛力的一種材料，因?yàn)樵诤芏囝I(lǐng)域如光學(xué)、電子學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)和化學(xué)他們的特殊性質(zhì)。

These uinque properties are attractive for various high performance applications.這些特殊的性質(zhì)對(duì)于各種不同高性能的應(yīng)用程序 來(lái)說具有很大的吸引力。

Exampeples include wear-resistant surfaces, low temperature sinterable high-strength ceramics, and magnetic nanocomposites.例如耐磨的表層以及在低溫環(huán)境下 具有高張力的陶瓷和磁力納米復(fù)合材料。

Nanostructured materials present great promises and opportunities for a new generation of materials of materials with improved and marvelous properties.納米結(jié)構(gòu)的材料為新一代具有改良的非凡的性能的材料提供了廣闊的前景。

It is appropriate to begin with a brief introduction to the history of the subject.在這里簡(jiǎn)單介紹一下納米材料的歷史。

Scientific work on this subject can be traced back over 100 years.在這方面的科學(xué)研究可以追溯得到100多年以前。

In 1861 the British chemist Thomas Graham coined the term “colloid” to describe a solution contion containing 1 to 100 nm diameter particles in suspension.在1961年，英國(guó)化學(xué)家格雷姆首次用“膠體”這個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述一種含有直徑為1~100nm的微小懸浮顆粒的溶液。

Around the turn of century, such famous scientists as Rayleigh, Maxwell, and Einstein studied colloids.大約在20世紀(jì)末20世紀(jì)初的時(shí)候，一些有名的科學(xué)家如雷利,麥克斯韋和愛因斯坦開始研究膠體。

In 1930 the Langmuir-Blodgett method for developing monolayer films was developed.1930年，單分子薄膜的狼繆爾布羅杰特方法形成。

By 1960 Uyeda had used electron microscopy and diffraction to study individual particles.到1960年Uyeda 已經(jīng)用電子顯微鏡檢查法以及衍射來(lái)研究單個(gè)粒子。At about the same time, arc, plasma, and chemical flame furnaces were employed to produce submicron particles.幾乎是同一時(shí)間 電弧，單離子體和化學(xué)反射爐已經(jīng)用于生產(chǎn)亞微米粒子了。

Magnetic alloy particles for use in magnetic tapes were produced in 1970.1970年磁力合金粒子已經(jīng)運(yùn)用于磁帶中了。

By1980, studies were made on clusters containing fewer than 100 atoms.到1980年，已有很多人開始對(duì)含有不到100個(gè)原子的原子團(tuán)進(jìn)行了研究。In1985,a team led by Smalley and Kroto found spectroscopic evidence that C60 clusters were unusually stable.在1985年，一個(gè)由斯莫利和克羅托領(lǐng)導(dǎo)的科研小組通過光譜分析證實(shí)了C60原子團(tuán)具有不同尋常的穩(wěn)定性。

In1991, Lijima reported studies of graphitic carbon tube filaments.1991年，Lijima 也報(bào)道了有關(guān)石墨碳管狀絲材的研究情況。

Research on nanomaterials has been stimulated by their technological applications.關(guān)于納米材料的研究是在他們的技術(shù)的應(yīng)用引起的。

The first technological uses of these materials were as catalysts and pigments.這些納米材料的第一次技術(shù)使用是催化劑和天然色素運(yùn)用。

The large surface area to volume ratio increases the chemical activity.大面積的體積比增加到化學(xué)活動(dòng)上。

Because of this increased activity, there are significant cost advantages in fabricating catalysts from nanomaterials.正因?yàn)檫@些增加的研究，從納米材料上制造催化劑才有了巨大的成本優(yōu)勢(shì)。

The properties of some single-phase materials can be improved by preparing them as nanostructurs.一些單相的材料的性能還可以通過納米結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化。

For example, the sintering temperature can be decreased and the plasticity increased on single-phase, structural ceramics by reducing the grain size to several nanometers.例如，降低燃燒溫度，把顆粒大小縮小幾個(gè)納米，可以單相的提升建筑陶瓷的可塑性。

Multiphase nanostructured materials have displayed novel behavior resulting from the small size of the individual phases.由單個(gè)顆粒的小型體積，多相的納米結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)展示了非比尋常的性質(zhì)。

In microelectronics, the need for faster switching times and ever larger integration has motivated considerable effort to reduce the size of electronic components.在微電子學(xué)中，對(duì)快速轉(zhuǎn)換時(shí)間和更大規(guī)模的集成電路的需要在減小電子元件尺寸的工作起到了很大的作用

Increasing the component density increased the difficulty of satisfying cooling requirements and reduces the allowable amount of energy released on switching between states.而增加器件密度又會(huì)增加必須滿足冷卻條件以及減少開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換是所允許的最大能量釋放的難度。

It would be ideal if the switching occurred with the motion of a single electron.在單電子的移動(dòng)時(shí)開關(guān)是最理想的狀態(tài)。

One kind of single-electron device is based on the change in the Coulombic energy（庫(kù)倫能）when an electron is added or removed from a particle.當(dāng)從一個(gè)粒子中增加或較少一個(gè)電子的時(shí)候，一種單電子裝置是以庫(kù)倫能的變化為基礎(chǔ)的。

For a nanoparticle this energy change can be large enough that adding a single electron will effectively block the flow of other electrons.對(duì)于納米粒子來(lái)說，這個(gè)能量的變化因增加單個(gè)電子有效的限制其他電子的流動(dòng)而充分。

In addition to technology, nanomaterials are also interesting systems for basic scientific investigations.除了技術(shù)，納米材料的基本科學(xué)調(diào)查也是有趣的系統(tǒng)。For example , small particles display deviations偏差 from bulk 體積solid behavior such as reductions in the melting temperature and changes(usually reductions)in the lattice parameter.（網(wǎng)狀參數(shù)）

例如微粒材料和塊狀材料會(huì)呈現(xiàn)出不同的性能，比如其熔點(diǎn)降低和晶格參數(shù)變小。

The changes in the lattice parameter observed for metal and semiconductor particles result from the effect of the surface stress, while the reduction in the melting temperature results from the effect of the surface free energy.金屬和半導(dǎo)體粒子觀察來(lái)的晶狀參數(shù)變化是來(lái)自于表面的壓力，而熔點(diǎn)的降低是來(lái)自于表層的自由能的作用。

By studying the size dependence of the properties of particles, it is possible to find the critical length scales at which particles behave essentially as bulk matter.通過研究微粒性能的數(shù)量相關(guān)性，有可能發(fā)現(xiàn)微粒像塊狀材料性能的臨界尺度。

Generally, the physical properties of a nanoparticle approach bulk values for particles containing more than a fen hundred atoms.一般說來(lái)，納米粒子如果達(dá)到包含有幾百個(gè)原子的大小時(shí)，其物理性能就會(huì)接近塊體材料。

New techniques have been developed recently that have permitted researchers to produce larger quantities of other nanomaterials.發(fā)展的新技術(shù)已經(jīng)被研究學(xué)者用于發(fā)掘納米材料的更多的性能了。Each fabrication technique has its own set of advantages and disadvantages.每項(xiàng)制造技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)。

Chemical techniques are very versatile in that they can be applied to nearly all materials(ceramics, semiconductors, and metals)and can usually produce a large amount of materials.化學(xué)技術(shù)是通用的，它可以運(yùn)用到陶瓷，半導(dǎo)體以及金屬等所有種材料中，還可以用來(lái)生產(chǎn)大量的其他材料。

A difficulty with chemical processing is the need to find the proper chemical reactions and processing conditions for each material.化學(xué)處理的困難是需要找到合適每種材料的化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)條件。

The ability to characterize nanomaterials has been increased greatly by the invention of the scanning tunneling microscope(STM)and other proximal probes such as the atomic force microscope(AFM), the magnetic force microscope, and the optical near-field microscope.因?yàn)閽呙杷淼离娮语@微鏡以及源自顯微鏡和磁力顯微鏡等類似儀器的發(fā)明，人們對(duì)納米的特點(diǎn)的認(rèn)知能力又大大增強(qiáng)了。STM has been used to carefully place atoms on surfaces to write bits using a small number of atoms.STM

（掃描隧道電子顯微鏡）技術(shù)一般用來(lái)將少量的單個(gè)原子小心地“搬運(yùn)”到某些材料得的表面來(lái)書寫二進(jìn)制數(shù)碼。

It has also been employed to construct a circular arrangement of metal atoms on an insulating surface and hence a nano-scale electronic component is fabricated.它還可以用來(lái)在絕緣表面將金屬原子擺放成一個(gè)環(huán)狀圖形，從而制造出納米尺寸的電子器件。

Other new instruments and improvements of existing instruments are increasingly becoming important tools for characterizing surface of films, biological materials, and nanomatirials.其他新的工具和現(xiàn)有工具的改善已經(jīng)成為顯現(xiàn)薄膜表層，生物材料以及納米材料的主要手段。

The development of nanoindentors and the improved ability to interpret resulting from nanoindentation measurements have increased our ability to study the mechanical properties of nanostructured materials.納米材料的發(fā)展以及改良的納米技術(shù)的測(cè)量能力的展現(xiàn)增強(qiáng)了我們?nèi)パ芯考{米結(jié)構(gòu)材料的性能的能力。

Improved high-resolution electron microscopes and modeling of the electron microscope images have improved our knowledge of the structure of the particles and the interphase region between particles in consolidated nanomaterials.改良的高分辨率的電子顯微鏡以及 電子顯微鏡圖像的模型提高了我們對(duì)粒子的結(jié)構(gòu)以及在加固的納米材料的分裂區(qū)間的認(rèn)識(shí)。

Micro-machine 微型機(jī)器 Introduction 介紹

From the beginning, mankind seems instinctively to have desired large machines and small machines.從一開始，人類似乎就本能地有一種想制造“大機(jī)器”和“小機(jī)器”的愿望。

That is , “l(fā)arge” and “small” in comparison with human －scale.這里的所謂“大”和“小”是相對(duì)人類本身的尺寸而言的。

Machines larger than human are powerful allies in the battle against the fury of nature;smaller machines are loyal partners that do whatever they are told.比人體大的機(jī)器將稱成為人類同暴虐無(wú)情的自然界作斗爭(zhēng)的得力幫手，而那些小機(jī)器則只能乖乖聽從人類的命令，讓干什么就干什么。

If we compare the facility and technology of manufacturing larger machines, common sense tells us that the smaller machines are easier to make.如果我們將生產(chǎn)大型機(jī)器的設(shè)備和技術(shù)相比，常識(shí)告訴我們小型機(jī)器更容易制造。

Nevertheless, throughout the history of technology, larger machines have always stood out.盡管如此，整個(gè)技術(shù)的歷史，較大型機(jī)器一直很突出。

The size of the restored models of the water-mill invented by Vitruvius in the Roman Era, the windmill of the Middle Ages,and the steam engine invented by Watt is overwhelming.維特魯維在羅馬時(shí)代發(fā)明恢復(fù)模型尺寸大小的水車，中世紀(jì)的風(fēng)車，和瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)是勢(shì)不可擋的。

On the other hand, smaller machines in history of technology are mostly tools.另一方面，小型機(jī)器的科技?xì)v史大部分是工具。

If smaller machines are easier to make, a variety of such machines existed，but until modern times ,no significant small machines existed except for guns and clocks.如果小型機(jī)器相對(duì)容易制造，那么會(huì)存在一系列這樣的機(jī)器，但直到現(xiàn)代，沒有重要的小機(jī)器存在除了槍和鬧鐘外。

This fact may imply that smaller machines were actually more difficult to make.這樣的事實(shí)可能暗示較小機(jī)器事實(shí)上是更難制造。

Of course, this does not mean simply that it was difficult to make a small machine;it means that it was difficult to invent a small machine that would be significant to human beings.當(dāng)然，這并不簡(jiǎn)單意味著制造一個(gè)小機(jī)器是很困難的；而是意味著創(chuàng)造一個(gè)小機(jī)器是困難的，那將對(duì)人類是重要的。

Some people might say that mankind may not have wanted smaller machines.一些人可能會(huì)說人類可能不需要較小型機(jī)器。

This theory, however, does not explain the recent popularity of palm-size mechatronics products.然而，這一理論并不能解釋最近流行的手掌大小的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

The absence of small machines in history may be due to the extreme difficulty in manufacturing small precision parts.歷史上小機(jī)器的缺乏可能是由于制造高精度小部件極度困難。The dream of the ultimate small machine, or micro-machine, was first depicted in detail about 30 years ago in the 1966 movie “Fantastic Voyage.”

最終的小機(jī)器或微型的夢(mèng)想，首次被描述在詳細(xì)介紹30年前在1966年的“奇妙的航行”科幻電影中。

At the time, the study of micro-machining of semiconductors had already begun.那時(shí)候，半導(dǎo)體的微細(xì)加工的研究已經(jīng)開始。

Therefore, manufacturing minute mechanisms through micro-machining of semiconductors would have been possible.然而，通過半導(dǎo)體的微加工制造分鐘的機(jī)制是有可能的。

There was, however, a wait of over 20 years before the introduction of electrostatic motors and gears made by semiconductor micro-machining.然而，有等待超過20年引進(jìn)的半導(dǎo)體微細(xì)加工制成的靜電馬達(dá)和齒輪。

Why didn’t the study of micro-machining and the dream of micro-machines meet earlier?

為什么不把微加工的研究和微型機(jī)械的夢(mèng)想早一點(diǎn)接觸呢? A possible reason for this is as follows.一個(gè)可能的原因如下。

In addition to micro-machining, the development of micro-machines requires a number of technologies including materials, instrumentation, control, energy, information processing, and design.此外微加工，微型機(jī)器的發(fā)展需要許多科技技術(shù)包括物材、儀器儀表、控制、能源、信息處理和設(shè)計(jì)。

Before micro-machine research and development can be started, all of these technologies must reach a certain level.在微型機(jī)器研究和發(fā)展開始前，所有這些技術(shù)必須達(dá)到一定水平。In other words, the overall technological level, as a whole, must reach a certain critical point, but it hadn’t reached that point 40 years ago.換句話說，整體技術(shù)水平，作為一個(gè)整體，必須達(dá)到一定的臨界點(diǎn)，但在40年以前是達(dá)不到這一點(diǎn)。

Approximately 20 years after “Fantastic Voyage ,”the technology level for micro-machines finally reached a critical point.大約在科幻電影《奇妙的航行》上映后20年，微型機(jī)械的技術(shù)終于達(dá)到一個(gè)相當(dāng)水平。

Micro-motors and micro-gears made by semiconductor micromachining were introduced at about that time, triggering the research on development of micro-machines.用半導(dǎo)體加工技術(shù)制造出的微型電動(dòng)機(jī)和微型齒輪機(jī)構(gòu)開始在那時(shí)候出現(xiàn)，從而刺激了微型機(jī)械的研究和發(fā)展。

Micromachines as Gentle Machine 微電機(jī)作為溫和的機(jī)器

The most unique feature of a micro-machine is , of course, its small size.Utilizing its tiny dimensions , a micro-machine can perform tasks in a revolutionary way that would be impossible for conventional machines.當(dāng)然，它的體積小的微型機(jī)器的最獨(dú)特的功能。利用其微小的尺寸，微機(jī)器可以一種革命性的方式，執(zhí)行傳統(tǒng)的機(jī)器不可能的任務(wù)。That is , micro-machines do not affect the object or the environment as much as conventional machines do.也就是說，相比傳統(tǒng)機(jī)器，微型機(jī)器可以盡可能多的不影響它的對(duì)象或環(huán)境。

Micro-machines perform their tasks gently.This is a fundamental difference between micro-machines and conventional machines.微型機(jī)器可以柔和的執(zhí)行他們的任務(wù)。這是微型機(jī)器和常規(guī)機(jī)器之間的根本區(qū)別。

The medical field holds the highest expectations for benefits from this feature of micro-machines.在醫(yī)療領(lǐng)域擁有最高期望得益于微型機(jī)器的特點(diǎn)。

Diagnosis and treatment will change drastically from conventional methods, and “Fantastic Voyage” may no longer be a fantasy.診斷和治療將從傳統(tǒng)方法上發(fā)生急劇變化，同時(shí)“神奇之旅”可能不再是一個(gè)幻想。

If a micro-machine can gently enter a human body to treat illnesses, humans will be freed from painful surgery and uncomfortable gastro-camera testing.如果一個(gè)微型機(jī)器可以輕輕地進(jìn)入人體，以治療疾病，人類將擺脫痛苦的手術(shù)和不舒服的胃腸相機(jī)測(cè)試。

Furthermore, if micro-machines can halt the trend of ever-increasing size in medical equipment, it could slow the excess growth and complexity of medical technology, contributing to the solving of serious problems with high medical costs for citizens.此外，如果微型機(jī)器可以控制醫(yī)療設(shè)備日益增加大尺寸，它可能會(huì)放緩醫(yī)療技術(shù)過剩的增長(zhǎng)和復(fù)雜性，從而促使公民高額的醫(yī)療費(fèi)用問題得到解決。

Micro-electronics and mechatronics 微型電子和機(jī)電一體化

The concept of micro-machines and related technologies is still not adequately unified, as these are still at the development stage.微型機(jī)器和相關(guān)技術(shù)的概念，還沒有充分統(tǒng)一，因?yàn)檫@是仍處于發(fā)展階段。

The micro-machines and related technologies are currently referred to by a variety of different terms.目前，微型機(jī)器及其相關(guān)技術(shù)涉及許多不同術(shù)語(yǔ)。

In the United States, the accepted them is “Micro Electro Mechanical Systems”(MEMS);in Europe, the term “Microsystems Technology”(MST)is common, while the term “micro-engineering” is sometimes used in Britain.在美國(guó)，“微機(jī)電系統(tǒng)”（MEMS）是被接受的，在歐洲通常叫“微系統(tǒng)技術(shù)”（MST）而在英國(guó)它被稱作“微型工程”。Meanwhile in Australia “Micro-machine”.與此同時(shí)它在澳大利亞被稱作“微型機(jī)器”。

The most common term if it is translated into English is "micro-machine” in Japan.最常見到術(shù)語(yǔ)，在日本它如果被翻譯成英文是“微型機(jī)器”。

However “Micro-robot” and “Micro-mechanism are also available case by case.但是“微型機(jī)器人”和微觀機(jī)制“也是到處可見的。

The evolution of machines and micromachines 機(jī)器和微型機(jī)器的發(fā)展

Many researchers see micro-machines as the ultimate in mechatronics , developed out of machine systems.許多研究人員把微型機(jī)器看作是機(jī)電一體化最終開發(fā)的系統(tǒng)。Ever since the Industrial Revolution, machine systems have grown larger and larger in the course of their evolution.自從工業(yè)革命以來(lái)，機(jī)器系統(tǒng)在其演化過程中已經(jīng)越來(lái)越大。Only very recently has evolution in the opposite direction begun, with the appearance of mechatronics.最近機(jī)電一體化的外觀次啊開始在反方向的演變。

Devices such as video cameras, tape recorders, portable telephones, portable copiers which at one time were too large to put one’s arms around , now fit on the palm of one’s hand.設(shè)備，如攝像機(jī)，錄音機(jī)，便攜式電話，便攜式復(fù)印機(jī)，曾經(jīng)太大以至于拿起來(lái)就是身邊的武器，現(xiàn)在適合放在也個(gè)人的手上。

Miniaturization through mechatronics has resulted mainly from the development of electronic controls and control software for machine systems, but the changes to the structural parts of machine systems have been minor compared to those in the control systems.機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)的結(jié)構(gòu)微型化主要是機(jī)械系統(tǒng)中電子控制技術(shù)和控制軟件發(fā)展的結(jié)果。但機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件的發(fā)展變化與控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展還是無(wú)法相比。

The next target in miniaturization of machine systems is miniaturization of the structural parts left untouched by present mechatronics.機(jī)械系統(tǒng)微型化的下一個(gè)目標(biāo)是當(dāng)前電子技術(shù)尚未觸及到的結(jié)構(gòu)部件的微型化。

These are the micro-machines which are seen as the ultimate in mechatronics.這就是所謂被視為機(jī)械電子學(xué)終極發(fā)展目標(biāo)的微型機(jī)械

Seen in this light, the aim of micro-machines can be expressed as follows: 由此看來(lái)，微型機(jī)器的目的，可以表示如下

“Micro-machines are autonomous machines which can be put on a fingertip, composed of parts the smallest sized of which is a few dozen micrometers.”

微型機(jī)器是可以放在指尖上的自動(dòng)機(jī)器，它的組成部分最小的尺寸是幾十微米。

That is, since micro-machines which can be put on a fingertip have to perform operations in spaces inaccessible to humans, they are required to be autonomous and capable of assessing situations independently, as are intelligent robots.也就是說，既然要小到可以放在指尖上的微型機(jī)械完成那些由于空間位置限制人類而無(wú)法實(shí)行的操作，這些微型機(jī)械就應(yīng)該具有”自治“能力，也就是說它們就像那些智能機(jī)器人一樣，可以多所處的工作環(huán)境獨(dú)，立做出判斷。

To achieve this kind of functionality, a large number of parts must be assembled in a confined space.要實(shí)現(xiàn)這種功能，大量的部件必須組裝在一個(gè)密閉空間內(nèi)。

This factor determines the size of the smallest parts, and given the resolution of micro-machining systems, a target size of several dozen micrometers should be achievable.這個(gè)因素決定了組成部分的最小尺寸，由于微加工系統(tǒng)的解決，目標(biāo)在幾十微米大小是可以實(shí)現(xiàn)。

第五篇：機(jī)械工程介紹

機(jī)械工程

機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授予點(diǎn)下設(shè)機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論等三個(gè)二級(jí)學(xué)科。本學(xué)科有國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、上海市重點(diǎn)學(xué)科和上海大學(xué)“211工程”重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)點(diǎn)的支撐。本學(xué)科圍繞國(guó)家、地區(qū)振興裝備制造業(yè)的需求，積極探索高技術(shù)研究與先進(jìn)適用技術(shù)開發(fā)相結(jié)合、基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用開發(fā)研究并舉的學(xué)科建設(shè)方針，研究項(xiàng)目主要來(lái)自國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)防科工委和企業(yè)的委托等，年均科研經(jīng)費(fèi)約3000多萬(wàn)，多項(xiàng)研究項(xiàng)目曾先后獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、省市級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。與美國(guó)、日本、加拿大、新加坡、香港等國(guó)家和地區(qū)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)有長(zhǎng)期的合作關(guān)系。

本學(xué)科依托上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，主要研究基地包括上海市機(jī)械自動(dòng)化及機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、新型顯示技術(shù)及應(yīng)用集成教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家863計(jì)劃?rùn)C(jī)器人主題產(chǎn)業(yè)化基地、上海市機(jī)器人研究所、上海大學(xué)精密機(jī)械研究所、上海大學(xué)－華中科技大學(xué)快速制造中心、上海大學(xué)機(jī)電工程設(shè)計(jì)院和各專業(yè)研究室等。

機(jī)械電子工程是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，是學(xué)校211工程和上海市的重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)點(diǎn)，是集機(jī)械、電子、液壓、氣動(dòng)等技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制、檢測(cè)、傳感等技術(shù)于一體的新興綜合性學(xué)科。該專業(yè)著重培養(yǎng)既有扎實(shí)的機(jī)械工程基礎(chǔ)知識(shí)，又掌握基于計(jì)算機(jī)信息處理和自動(dòng)控制理論的機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)，造就能從事機(jī)電一體化系統(tǒng)研究、開發(fā)、應(yīng)用及教學(xué)工作的高層次人才。

機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專業(yè)以國(guó)際研究水平的前沿理論和尖端技術(shù)為發(fā)展目標(biāo)，體現(xiàn)了交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生不僅通曉機(jī)械方面的專門理論，而且掌握現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等在機(jī)械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)。通過學(xué)習(xí)和研究，可獲得獨(dú)立從事科學(xué)研究、工程技術(shù)開發(fā)、高等學(xué)校教學(xué)和選擇多種工作的能力。

機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)研究機(jī)械制造領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)理論與方法、制造工藝與系統(tǒng)中的理論與應(yīng)用方法、機(jī)電裝備在交叉學(xué)科中的應(yīng)用理論和方法等。培養(yǎng)具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論，寬廣的專業(yè)知識(shí)，專業(yè)的工程思維和良好的創(chuàng)新意識(shí)，能夠獨(dú)立從事本領(lǐng)域理論研究和應(yīng)用研究的高級(jí)專門人才。

指導(dǎo)教師：闞樹林教授、陳曉陽(yáng)研究員、汪希平研究員、王小靜研究員、張建華研究員、沈雪瑾教授、張剛研究員、屠大維教授、俞濤教授、李明研究員、鞠魯粵教授、李朝東教授、胡慶夕教授、何永義研究員、朱文華研究員等70多名正副教授。

研究方向：

（一）機(jī)械電子工程

01．機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用研究

02．工廠自動(dòng)化及應(yīng)用工程研究

03．基于精密技術(shù)的微機(jī)電系統(tǒng)研究

04．機(jī)電一體化裝置與工程研究

05．檢測(cè)與傳感技術(shù)

06．機(jī)械振動(dòng)分析及智能控制

07．計(jì)算機(jī)圖像和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

08．機(jī)電與流體智能測(cè)控技術(shù)

09.微納電子機(jī)械系統(tǒng)元器件(MEMS/NEMS)的研究及其應(yīng)用

（二）機(jī)械制造及自動(dòng)化工程

10．機(jī)械制造工藝與裝備

11.創(chuàng)意展示技術(shù)與裝備

12．?dāng)?shù)控機(jī)床及自動(dòng)化裝備

13．先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用工程

14．光機(jī)電檢測(cè)與傳感技術(shù)

15．機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字設(shè)計(jì)和分析仿真

16．機(jī)電產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

17．機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字檢測(cè)與質(zhì)量控制

18．機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過程管理

19．制造企業(yè)信息化及管理

20．包裝工程技術(shù)

21．工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用

22．快速成型與快速模具制造技術(shù)

23．仿生建模與制造技術(shù)

24．三維重構(gòu)和造型技術(shù)

25．仿生制造裝備技術(shù)

26.微系統(tǒng)集成27.先進(jìn)制造工藝與刀具

（三）機(jī)械設(shè)計(jì)及理論

28．轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的潤(rùn)滑理論與軸承技術(shù)、密封技術(shù)

29．CAD在軸系研究中的應(yīng)用及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

30．智能支承技術(shù)及機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法

31．機(jī)械工程現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和可靠性工程研究

32．機(jī)械強(qiáng)度可靠性與安全設(shè)計(jì)

33．計(jì)算機(jī)輔助摩擦學(xué)設(shè)計(jì)與測(cè)量技術(shù)

34．現(xiàn)代工業(yè)工程

35．潤(rùn)滑技術(shù)與表面工程

36．生物摩擦與生態(tài)潤(rùn)滑

37．電子封裝與微系統(tǒng)集成技術(shù)

38．半導(dǎo)體光電設(shè)計(jì)、制造及裝備技術(shù)

機(jī)械工程碩士(430102)

機(jī)械工程領(lǐng)域擁有機(jī)械基礎(chǔ)件、精密機(jī)械及儀器、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程等四個(gè)上海市重點(diǎn)學(xué)科，其中機(jī)械電子工程系全國(guó)重點(diǎn)學(xué)科。機(jī)械工程領(lǐng)域的工程碩士主要依托機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院下屬的機(jī)械自動(dòng)化工程系、精密機(jī)械工程系。學(xué)科中包括機(jī)械設(shè)計(jì)與理論、機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及其自動(dòng)化等三個(gè)博士點(diǎn)和四個(gè)碩士點(diǎn)，是學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)的學(xué)科之一。

近年來(lái)機(jī)械工程領(lǐng)域完成了多項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)和企業(yè)委托科研項(xiàng)目，獲國(guó)家和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)30余項(xiàng)，每年承擔(dān)的科研項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)2000

萬(wàn)元，其中85%來(lái)自工礦企業(yè)。在機(jī)械工程基礎(chǔ)研究、高技術(shù)研究、工程應(yīng)用研究等方面，發(fā)揮著重要的作用。

本專業(yè)面向工礦企業(yè)，招收具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員，進(jìn)一步加深基礎(chǔ)理論、拓寬專業(yè)知識(shí)、增強(qiáng)適應(yīng)性、提高創(chuàng)新能力。培養(yǎng)學(xué)員具有機(jī)電綜合設(shè)計(jì)和研究的能力。畢業(yè)后可從事機(jī)械裝備現(xiàn)代設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化系統(tǒng)集成、先進(jìn)制造系統(tǒng)管理等各項(xiàng)創(chuàng)新開發(fā)或管理工作。

一、主要研究方向：

1.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

2.機(jī)電一體化技術(shù)

3.現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

4.產(chǎn)業(yè)機(jī)器人與柔性自動(dòng)化

5.特種機(jī)器人技術(shù)

6.微機(jī)械與精密工程

7.現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助工程

8.光學(xué)精密檢測(cè)和傳感技術(shù)

9.機(jī)電與流體智能控制技術(shù)

10.摩擦學(xué)與機(jī)械支承系統(tǒng)

11.工業(yè)工程

12.工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)