高等学校机械设计制造及其自动化专业新编系列教材
(供教师及学生使用)
黄运尧 黄 威
司徒忠 李翠琼
武汉理工大学出版社
编译者的话………………………………
第1章 材料和热加工…………………
第1课 机械学的基本概念…………
第2课 塑性理论的基本假设………
第3课 有限元优化的应用…………
第4课 金属…………………………
第5课 金属和非金属材料…………
第6课 塑料和其他材料……………
第7课 模具的寿命和失效…………
第8踩 冷加工和热加工……………
第9踩 铸造…………………………
第10课 制造中的金属成形工艺…
第11课 缎选………………………
第12课 锻造的优点和工作原理…
第13课焊接………………………
第14课 热处理……………………
第二章 机构和机器原理……………。
第15课 机构介绍…………………。
第16课 运动分析…………………．
第l7课 运动的综合………………—
第18课 凸轮和齿轮………………—
第19课 螺纹件，紧固件和联接件—
第20课 减(耐)摩擦轴承…………*
第2l课 斜齿轮、蜗杆蜗轮和锥齿轮
第22课 轴、离合器和制动器……—
第三章 机床………
第23课 机床基础
第24课 车床……
第25课 牛头刨、钻床和铣床…………
第36课 磨床和特种金属加工工艺……
第四章 切削技术和液压“………………
第27课 加工基础………………………
第28课 基本的机械加工参数…………
第29课 切削参数的改变对温度的影响
第30课 刀具的磨损…………
第31课 表面稍整加工机理…
第32课 极限和公差…………“
第33课 尺寸控制和表面桔整”
第34课 自动央具设计………“
第36课 变速液压装置……………—…………—
策37课 电液伺服系统…………。……………。
第五章 机械电子技术………………………………
第38课 专家系统……。…………………………
第3D课 建筑机器人………………………………
第40课 微机为基础的机器人模拟………………
第41课 机器人学的定义和机器入系统…………
第42课 微型计算机基础(1)……………………
第43课 微型计算机基础(x)……………………
第44课 可编程控制器……………………………
第45课 CAD／CAM计算机辅助设计与制造 …
第46课 计算机数控和直接数控，CNC和DNC
第47课 加工过程的数控—………………………
第48课 柔性制造系统……………—……………
第仍课 交互式编程系统…………………………
第50课 在振动分析方面的计算机技术…………
策51课 压力传感器………………………………
第52课 反馈元件…………………—……………
第53课 现代按制理论概述………………………
第54课 管理上采取了新的措施— 来自福持汽
第六章 英文科技文献和专利文献的查阅…………
6．1 常见科技文献及其查阅………………………
6．2 专利文献概述…………………………………
第七章 英文科拉论文写作…………………………
7．1 标题与摘要写法………………………………
7．2 正文(body)的组织与写法 …………………
7．3 致谢、附录及参考文献………………—……
参考文献………………………………………………
第1章 材料和热加工
机械学的基本概念
功是力乘以该力作用在物体上佼物体移动的距离。功用公斤·米来表示。l公斤‘米等于I公斤力作用于物体上使物体移动1米的距离。例如，一项工作需要提升一台300公斤重的设备到两米半高的卡车上，那么就需要750公斤·米的功。由于没有一个人能直接举升别o公斤重，因此必须使用一种装置去调节所需要的可以控制的作用力。常见的装置是一个斜面一在这个例子中，一个倾斜在地面动卡车之勾的承载斜板．如果斜板有1G米长，摩擦力忽略，那么就需要75公斤的力将机器该上斜板。总功仍然是7jN?斤·米L用75公斤乘以10米)，但作用力已经被改变，于是乎共所需的最大外力仅仅是75公斤。
使所需的作用力减少，同时这个较小的作用力使所通过的距离增加，这样的装且被称为力放大器。机器装且也可放大速度和距离。扫帚就是一个速度和距离放大器的例子。因为它把在手柄上输入的力和距离在扫帚的民部转变成较小的力和较长的距离。由于与输入距离的同样时间里扫帚的尾部走过较大的距离，因此共速度也就增加厂。机器装置除了放大力和距离之外，也能改变运动的方向。
效率和机械效益是用来测定机械装置性能的。效率定义为输出的相对有用的机械功，它以占输入功的百分率来表示。效5P总是要比100％小，冈为运动零件之间有皮擦损失。像刚才所举的那部机器的例子那样，如果某些人把该机器治上斜板，他们可能发现那要花84公斤的力。这9公斤的差额就是需去克服滚子和轴承阻力的力。在这种情况下该机器装置将具有％的效率。如果他们在没有被子情况下，把冷冻机滑移上斜板，所需的力可能是215公斤或更大，那么效率就小于35％。理想机械效益是忽略摩擦损失并等于掐入力移动的距离除以负载移动的有效距离。作为力放大装置，输入的距离要比负载的距离大，而理想的机械效益是比1要大的。在承载斜板例子中，该理想机械效益是4，因为该输入距离是10米，(斜板长度)而有救负载移距是2．5米(该负载移动的垂直距离)。斜面就是一个力放大装置。作为速度放大装置，输入距离是要比负载距离小的，而理想的机械效益亦比1要小。简易改变运动方向的机器装置具有一个等于1的理想机械效益。其实际机械效益包括了摩擦损失并等于实际输出力除以实际输入力。在承载斜板例子中的实际机械效益在有滚子条件下，大约是3．6，无滚子条件下，大约是1．4。
第2课 塑性理论的基本假设
在金属成形中应用塑性理论的目的是要探索金属成形的塑性变形机理。这样，调研可提供以下的分析和
判断：(a)金属的流动性(速度、应变和应变率)，(b)温度和热传导，(c)材料强度的局部变化或流动应力和(d)
应力，成形中的负载、压力和能量。这样变形机理就可提供决断：金屑如何流动，借助塑性成形可如何去获得
所希望的几何形状以及用成形方法生产出的零件具有什么样的机械性能。
为了建立金属变形的可控制的数字模型(曲线图形)，作出以下几个简化的但是合理的假设，
1)忽略弹性变形。然而当必要时，弹性复原(例如，弯曲回弹情况＞和加工中的弹性弯曲(例如，成形加工
精度非常接近公差)定要考虑；
2)作为一种连续体来考虑材料变形(如结晶，而晶间疏松和位错是不加考虑的)；
3)单向拉伸或压缩试验与多向变形条件下的流动应力相互有关；
4)各向异性和Baus chl“Bef效应忽略不计；
5)体积保持恒定；
6)用简化法来表示摩擦，如用coulomb7s定律法或用恒剪切应力法。这将在后面进行讨论。
在压缩应力状态下的金属特性更加复杂。这可以从一金属圆柱休试样在两个模板之间被压缩时怎样发生变化的分析中可以看得出来。当工件达到金属的屈服应力的应力状态时，塑性交形就开始发生。当试样高度降低时，试祥随着横截面的增加而内外扩展。这种塑性变形在克服工件和模板的两瑞之间的摩擦力中发生。该金屑变形状态是受到其复杂应力体系所支配。这应力体系可从单一的、单向的到三维的即三向发生变化。有一个由模板施加的应力和有两个由摩擦反力引起的应力。如果模板与工件间无摩擦，工件就在单向压应力下发生屈服，正像其受到拉仲载荷作用时的情形一样。而且压缩的屈服应力跟拉仲屈服应力极端一致。
由于摩擦力的存在而改变了这一状况，故需要更高的应力才能引起屈服。为了找到拉伸屈服应力与三向应力状态下产生屈服时的应力值之间的数量关系，已经做了很多尝试。对于所有的金属在三向载荷作用下的各种情况下．包括各种塑性屈服试验情况中均未发现单一的(应力、应变)关系。已经存在的若干个建议使用的塑性屈服理论，其中每一种理论只能在一定的范围内有效。在考虑使用这些理论之前．研究三向应力体系并创立既利用数量关系又利用图解技术的解题方法，那是必要的。对于Z维应力状态，最方便而有效的方法就是利用莫尔圆，当研究塑性屈服的各种复杂情况时，你可以很容易地运算和进行处理。
第3课 有限元优化的应用
在结构日益复杂的情况下，当工程师们工作时，他们需要合理的、可靠的、快速而经济的设计工具十多年里，有限元分析法已经成为判别和解决涉及这些复杂设计课题时的最常用方法。
因为工程个的大多数设计任务那是可定量的，所以实践上，为了快速找到一些可供选择的设计方案。计算机令繁琐的重复设计过程发生了深刻的变革。但是，即使是现在，许多工程师仍然使用人工的试凑法。这样一种方法使得即使是很简单的设计任务也变得困难，因为通常它要花更长的时间，需要广泛的人一机交互配合，且偏于用设计组的经验来设计。优化设计是以理论数学的方法为基础，改进那些对于工程师来说过于复杂的设计，使其设计过程自动化。如果在一部台式计算机平台上能实现自动优化设计，那就可以节省大量的时间和金钱。优化设计的目的就是要将对象极大化或极小化，例如，重量或基频，主要受到频响和设计参数方向的约束。尺寸和(或)结构形状决定着优化设计的方法。观察一下作为零件优化设计过程，使它变得更容易理解。
第一步，包括预处理分析和后处理分析，正像惯常使用的有限元分析(FEA)和计算机辅助设计(CAD)程序应用。(CAD的特点在于根据设计参数建立了课题的几何图形)。
第二步，定义优化目标和响应约束。而最后一步，反复自动调节设计作业。优化设计程序将允许工程师们监督该设计步骡和进度，必要时停止设计，改变设计条件和重新开始。一项优化设计程序的功力取决于有效的预处理和分析能力。二维和三维设计的应用既需要自动进行也需要设计参数的结网性能。因为在优化循环过程中，课题的几何条件和网格会改变，所以优化程序必须包含误差估计和自适应控制。
修改、重配网格和重新估算模式以期获取特定设计目标的实现是以输入初始设计数据开始的。接着，是规定合适的公差并形成约束条件以获得最优结果，或最后改进设计，解决问题。为了使产品从简单轮廓图形到三维实体模型系统化、系列化，设计者必须广泛接触设计目标和特性约束条件。为了易于确定而利用下列参数作为约束和目标函数的附加特性条件，也格是需要的：重量、体积、位移、应力，应变，频率，翅曲安全系数、温度、温度梯度和热通量。
此外，工程师们应该能够通过多学科的不同类型的优化分析使多种约束条件结合起来。例如设计者为了应力分析，可以进行热力分析和加热以变更温度，应可将多种约束条件，诸如最高温度、最大应力和变形联系在一起进行研究，然后规定一个所希望的基本频率范围。目标函数代表着整体模式或部分模式。甚至更重要的是通过说明重量或者成本因索，就应该能反映该模式的各个部分的重要性。
当有了其他各种材料，特别是有了塑料的今天，人类为什么仍然要使用如此之多的金屑材料呢?那是有益的吗?通常使用一种材料，是因为它能提供所需的强度，所需要的其他性能和低廉的费用。外观也是一个重要因甭。金属的主要优点是它们所具有的35度和韧性。水泥可能是比较便宜的，并常用于建筑上，但就强度角度来说，即使是水泥仍然是取决于其内里的钢筋。 塑料比较轻并且更能抗腐蚀，但它们通常强度不足。塑料的另一个问题就是利用之后，怎样处理它们。金属物俏：常常可以打碎并循环利用，而塑料只能废弃或烧掉。众所周知，金属在我们的生活中是非常重要的。金属对于工业而言是有巨大的重要性。所有机器和其他工程构造都有金属尽部件，其中一些还只能g金同组成。在地球上发现的所有元素中大约三分之二是金属元素。但是并不是所有的金属都能够用于工业上。那些金属一一我们用于工业上的金属·——被称为工程金属。最重要的工程金属那就是铁(Fe)。铁跟碳(c)和其他元素结合形成合金的那些金属，尤其他金属发现有更大的用途。铁与别的某些元素相结合而组成的金属称为黑色金属；此外所有其他金届都称为有色金属。最重要的有色金属是铜[c M)，铝(A1)，沿(Pb)，锌(zn)，锡Isn)。但是使用这些有色金周比使用黑龟金属要少得多，因为黑龟金属便宜得多。
然而，并不是所有金属的强度都高，例如铜和铝都颇为脆弱，但如果将铜、铝混合在一起时，结果称为铜、铝合金即铝青铜，这铜铝合金比起纯铝来强度要高得多。合金化是获得下列所需各种特殊性能的一种重要方法：如强度，韧性，抗磨性，磁性，高电阻率或抗腐蚀性。以不同的方法生产不同的合金，但是几乎所有的金属都是以金属矿的形式(铁矿、铜矿等)被发现的。矿石是一种由金属与某些杂质相混合而组成的矿物质。为了用金属矿石来生产出一种盎屈，我们必须将杂质从金属矿中分离出去，那就要靠冶炼来实现。
提炼、生产和处理金属的种种方法，各个时代都在研究和发展，以满足工程的需要。这就意味着存在大量的各种各样的金属和有用的金属物质可供选择利用。
第5课 金属和非金属材料
在材料选择时所遇到的最普通的分类问题，大概是这种材料是金属材料还是非金属材料。最普通的金属材料是铁，铜，铝，镁，银，钦，铅，锡和锌以及这些金属的合金，例如：钢，黄铜和青铜。它们具有金属特性：光泽，热传导性和电传导性，有相应的延展性，而某些金属还具有良好磁性。较普遍的非金属有木头，砖，水泥，玻璃，橡胶和塑料。他们性能变化很大，但它们通常几乎没有延展性，脆弱，比金属疏松，而且它们不具有导电性、具有较差的导热性。
虽然两大类材料中，很可能金属类材料总是更加重要，但非金属类材料的相对重要性在迅速增强。由于新的非金届材料儿乎是在不断地发明创造之中，这一趋势将确定无疑地继续下去。许多情况下，金属和非金属之间的选择是由所需要性能的考虑原则来确定的，两种材料的性能都能满足需要的时候，总成本就成了决定性因素。
一种材料对于另一种材料常常借助于其物理性质来加以区别，例如颜龟、密度、比热、热膨胀系数．电、热传导性能，磁性和熔点。其中某些性能比如电、热传导性、密度，对于物种的确定的用途来说，在选择材料时，其重要性是摆在首位的。报述一种材料在机械应用中的表现的那些性能，对于工程师在设计中选择材料来
说，往往更为重栗。这些机械性能关系到该材料在工作中对于各种载荷怎样地起作用。
机械性能是材料对所施加的作用力的特性反应(响应)。
这些性能主要归结到五大类：强度、硬度、弹性、延展性和韧性。
L强度——是材料抵抗外力作用的能力。升降机的钢丝绳和建筑物的横梁都必须具备这种性能。
2．硬度——是材料抵抗穿透和磨损的能力。剪切工具(剪床)必须能抗磨损。轧钢机上的金属轧辊必须能抗穿透。
3．弹性——是材料弹回到原有形状位置的能力。所有的弹性材料都应具备这种性质。
4．延展性——材料承受永久变形而无型损的能力。冲压和成形产品必须具备这种性能。
5．韧性——是吸收所施力的机械能的能力。
强度和延展性决定苔材料的韧性。有轨电车、火车车厢、汽车轴、锤子和类似的产品都需要有韧性。
塑料具有特烁的性能。对于某种用途而言，这些性能使得塑料比传统材料更为可取。例如，跟金属相比较，塑料既有优点也有缺点。金屈易受到天机酸的腐蚀，如硫酸和盐酸。塑料能抵抗这些酸的腐蚀，但可被溶 塑料比较轻并且更能抗腐蚀，但它们通常强度不足。塑料的另一个问题就是利用之后，怎样处理它们。金属物俏：常常可以打碎并循环利用，而塑料只能废弃或烧掉。众所周知，金属在我们的生活中是非常重要的。金属对于工业而言是有巨大的重要性。所有机器和其他工程构造都有金属尽部件，其中一些还只能g金同组成。在地球上发现的所有元素中大约三分之二是金属元素。但是并不是所有的金属都能够用于工业上。那些金属一一我们用于工业上的金属·——被称为工程金属。最重要的工程金属那就是铁(Fe)。铁跟碳(c)和其他元素结合形成合金的那些金属，尤其他金属发现有更大的用途。铁与别的某些元素相结合而组成的金属称为黑色金属；此外所有其他金届都称为有色金属。最重要的有色金属是铜[c M)，铝(A1)，沿(Pb)，锌(zn)，锡Isn)。但是使用这些有色金周比使用黑龟金属要少得多，因为黑龟金属便宜得多。
然而，并不是所有金属的强度都高，例如铜和铝都颇为脆弱，但如果将铜、铝混合在一起时，结果称为铜、铝合金即铝青铜，这铜铝合金比起纯铝来强度要高得多。合金化是获得下列所需各种特殊性能的一种重要方法：如强度，韧性，抗磨性，磁性，高电阻率或抗腐蚀性。以不同的方法生产不同的合金，但是几乎所有的金属都是以金属矿的形式(铁矿、铜矿等)被发现的。矿石是一种由金属与某些杂质相混合而组成的矿物质。为了用金属矿石来生产出一种盎屈，我们必须将杂质从金属矿中分离出去，那就要靠冶炼来实现。提炼、生产和处理金属的种种方法，各个时代都在研究和发展，以满足工程的需要。这就意味着存在大量
的各种各样的金属和有用的金属物质可供选择利用。
第5课 金属和非金属材料
在材料选择时所遇到的最普通的分类问题，大概是这种材料是金属材料还是非金属材料。最普通的金属材料是铁，铜，铝，镁，银，钦，铅，锡和锌以及这些金属的合金，例如：钢，黄铜和青铜。它们具有金属特性：光泽，热传导性和电传导性，有相应的延展性，而某些金属还具有良好磁性。较普遍的非金属有木头，砖，水泥，玻璃，橡胶和塑料。他们性能变化很大，但它们通常几乎没有延展性，脆弱，比金属疏松，而且它们不具有导电性、具有较差的导热性。
虽然两大类材料中，很可能金属类材料总是更加重要，但非金属类材料的相对重要性在迅速增强。由于新的非金届材料儿乎是在不断地发明创造之中，这一趋势将确定无疑地继续下去。许多情况下，金属和非金属之间的选择是由所需要性能的考虑原则来确定的，两种材料的性能都能满足需要的时候，总成本就成了决定性因素。
一种材料对于另一种材料常常借助于其物理性质来加以区别，例如颜龟、密度、比热、热膨胀系数．电、热传导性能，磁性和熔点。其中某些性能比如电、热传导性、密度，对于物种的确定的用途来说，在选择材料时，其重要性是摆在首位的。报述一种材料在机械应用中的表现的那些性能，对于工程师在设计中选择材料来说，往往更为重栗。这些机械性能关系到该材料在工作中对于各种载荷怎样地起作用。
机械性能是材料对所施加的作用力的特性反应(响应)。
这些性能主要归结到五大类：强度、硬度、弹性、延展性和韧性。
L强度——是材料抵抗外力作用的能力。升降机的钢丝绳和建筑物的横梁都必须具备这种性能。
2．硬度——是材料抵抗穿透和磨损的能力。剪切工具(剪床)必须能抗磨损。轧钢机上的金属轧辊必须
能抗穿透。
3．弹性——是材料弹回到原有形状位置的能力。所有的弹性材料都应具备这种性质。
4．延展性——材料承受永久变形而无型损的能力。冲压和成形产品必须具备这种性能。
5．韧性——是吸收所施力的机械能的能力。
强度和延展性决定苔材料的韧性。有轨电车、火车车厢、汽车轴、锤子和类似的产品都需要有韧性。
塑料具有特烁的性能。对于某种用途而言，这些性能使得塑料比传统材料更为可取。例如，跟金属相比较，塑料既有优点也有缺点。金屈易受到天机酸的腐蚀，如硫酸和盐酸。塑料能抵抗这些酸的腐蚀，但可被溶刑所溶解或引起变形，例如，溶剂四氯化碳与塑料具有同样的碳基。颜色必定只能涂到金属的表面，而它可以服塑料混合为一体。金属比大多数塑料刚性要好，而塑料则非常之轻，通常塑料密度在o．9—1．8之间。大多数塑料不易传热导电。塑料能缓慢软化，而当其还是在软的状态时，能容易成形。
在某一温度下塑料是处于塑性状态的，这就使塑料具备起道许多其他材料的主要优点。它容许大量生产单位成本低廉的模制式器件，例如，各种容器。
于此，若用其他材料则需要大量劳力和往往需要很费钱的加工工艺，比如，切割、成形、加工、装配和装饰。
塑料器件可能需要与用其他材料，比如与金属或木材制作的类似的器件加以区别、这不仅是由于塑料的性能不同的原因，也是由于制造塑料产品所用的技术不同所致。这些技术包括注塑模制，吹塑摄制．压模，挤压和真空成形等。
对粉末冶金所下的定义是：粉末冶金是制造金属粉末并将单一的、混合的或合金化的粉末通过成形的方法制成产品的技术。这一制造过程可添加或不添加非金属成份；可通过加压或模压成形；可在压制时同时加热或在制造后再进行加热，能使金届粉末形成一个粘结牢固的整体；加热过程中粉末可不熔化，或只有低熔点成分熔化。
首先，必须生产合适的粉末。尽管理论上可以用粉末冶金的方法制造任何晶体材料，但在许多情况下，生产合适的粉末已经带来，或者是因难于获得足够纯度的粉末或者是因为经济上的原因。
选择和配制好粉末并制造好所要生产产品形状的模具后，就把粉末模压成符合尺寸和形状的产品。应用品体生长中的热效应而生产出均匀的结晶体来。
利用热和压力的各种结合，某些粉末冶金就是在室温和高压下进行。然而在稍低于任一组分的最低熔点的温度下进行粉末冶金，通常紧跟着的就是施于冷压*在模压过程中，可利用介质的温升，然后是在较高的温度条件下，模压的成形品就从压模中脱出。在热模压过程中，同时施加压力以提高最终的粉末冶金的温度。
模具的寿命和失效
正确的选择模具材料和模具的制造技术，在很大程度上决定着成形模具的使用寿命。为着某些原因．模具可能不得不更换。例如，由于磨损或塑性变形而使尺寸发生改变，表面损坏、光洁度降低、润滑故随和裂纹即破裂。在热压模撤中，模具失效的主要模式是腐蚀作用、热疲劳、机械疲劳和永久性即塑性变形。
腐蚀，通常也叫做模具磨损，实际上模具由于受到压力后模具表面上的材料发生剥落。变形材料的滑移、模具材料的抗磨性，模具表面温度、模具和材料接触表而的相对滑动速度以及接触层的性质，都是影响模具磨损的最主要的因素。
热成形加工中会发生热裂效应，热疲劳都发生在模具模腔的表面。由于跟热变形材料接触、就在周期性屈服的模具表而引起了热疲劳。由于温度梯度的急剧变化，这种接触引起表面层的膨胀，而且表面层受到风应力的影响。在温度足够高的时刻，这些压应力可引起表顶层的破坏。当模具表面冷却时，可发生反向应力，因而表面层将处于拉应力状态。这种状态循环往复将引起形成龟裂的模面，那就是作为识别热裂纹的特征。
模具破裂或产生裂纹是由于机械疲劳，并且是在模具过载和局部应力高等情况下发生的。在变形加工过程中，由于加载、减载，模具承受着交变应力作用，这就将引起开裂并发生重大破坏。
在给定的成形工艺条件下，模具材料的机械性能对模具寿命和模具的损坏影响很大。一般而言，最具影响的性能是取决于加工过程的温度。这样，用于冷却成形加工工艺的模具材料与用于热成形加工的材料有着极大的区别。
对于金屑成形加工工艺的小批、单件生产，模具的设计、制造和模具材料的选择是非常重要的。为着提供成本合理和具有令人满意的寿命的模具，必须用合适的模具材料和用现代的制造方法来制造模具。成形加工的经济效益常常是取决于模具寿命和所制造的每件模具的成本，根据上述应用，合适的模具材料的选择取决于以下三方面的因素：
(a)与加工工艺本身有关的因素，包括模腔尺寸、所用机器形式和变形速度，毛坯尺寸和温度，要用的模具温度、润滑、生产串和要生产的零件数量。
机构和机器原理
机构介绍
机构的功用是作为机械作用的一个部分从一个刚体到另一个刚体传送即传递运动。
一般能用作机构基本零件的机械装置有三种类型：
1．齿轮装置。那是在回转轴之间进行接触传动的啮合构件。
2．凸轮装置。把输入构件的均匀运动转换成输出构件的非均匀运动的装置。
3．平面机构和空间机构也是能使一个点或一个刚体产生机械运动的有用装置。
运动链是一个构件系统装置即若干个刚体，它们或者彼此铰接或者互相接触，方式上是允许它们彼此间产生相对运动。如果构件中的某一构件被固定而使任何其他一个构件运动到新的位置将会引起其他各个构件也运动到确定的预期的位置上的话，该系统装置就是一个可约束的运动链。如果构件中的某一构件仍保持固定而使任一运动到达一新的位置而不会使其他各个构件运动到一个确定的预期的位置上的话，则该系统装置是一个非约束运动链。
机构或连杆构件是一个可约束的传动链而且是一个从输入到输出以传递运动和（或）力为目的的机械装置。连杆机构是由通常被认为是刚体构件或杆组成的，它们是以销轴铰接的，例如用柱销（圆形的）或棱柱体销轴铰接，以便成形开式或闭式（回环式）的运动链。这样的运动链在至少有一个构件被固定的条件下：（1）如果至少有两个构件能保持运动，就变为机构，（2）如果没有一个构件能够运动，则就成为结构。换句话说，机构是允许其“刚性构件”之间相对运动，而结构则不能。由于连杆机构做成一简单机构而且能设定实现复杂的任务，例如非线性运动和力的传递运动。它们在机构学研究中将受到更多的关注。
机构被用于许多许多的机器和装置中。最简单的封闭式的连杆机构就是四杆机构，四杆机构有三个运动构件（加上一个固定构件）并且有四个销轴。连接动力源的构件即原动件，而具有一个移动铰和一个固定铰者叫做输入构件。输出构件将一个移动铰和另一个固定铰连系起来。连接构件即浮动构件将两个移动的铰（回转副）连系起来，因而连接构件就将输入传送到输出。
四杆机构若使一个或几个构件无限长而产生某些特殊的构造。曲柄滑块（即曲柄和滑块）机构就是一个四杆机构特例。其以一个滑块替换一个无限长的输出件。内燃机就是建立在这一机构基础上。有着另一种形式的四杆机构，其中滑块是在一运动的构件上导移运动而不是在一固定构件上。这些就被称为曲柄滑块机构的变换，它是其中一个构件（曲柄、连杆或滑块）被固定时形成的。
虽然四杆机构和曲柄滑块机构是非常有用而且在成千上万的应用中都可找到。但是我们还看到，这些连杆机构其性能水平的发挥已经受到。具有更多构件的连杆机构常常用于更多要求的情况中。然而可以设想多回环的连杆机构的运动常常是更为困难的，特别是当其他零件出现在同一图中的时候。
要进行更复杂机构的运动分析：第一步是绘制一等效运动图即示意图。这示意图用于电路图解类似的目的，即仅仅表示机构的主要本质的意图，然而它要体现影响其运动的关键的尺寸。运动图可用两种形式中的一种：一是草图（按比例画出，但放大比例不精确），二是比例准确的运动图（通常用于进一步分析其位置、位移、速度，加速度，力和扭矩传递等等）。为了便于参考，对构件进行顺序编号，（以静止构件编号为1开始编写），而回转副则以字母表示。
机构运动分析的第二步：画一个图解图，是要确定机构的自由度数。依据自由度，可意指需要若干个输入的运动的数目，以确定机构所有的构件相对于地面的位置。人们可以想象存在数以千计的不同类型的连杆机构。你可想象一个袋子包容大量的连杆机构的组元：二杆组，三杆组，四杆组等等，以及构件，回转副，移动副，凸轮随动件，齿轮，齿链，链轮，皮带，皮带轮等等。（球形运动副，螺旋副以及允许三维相对运动的其他连接尚未包括进去，这里，仅仅讨论平行平面内的平面运动）。而且你可以想象一下把这些组元放在一起而形成的各种类连杆机构的可能性。存在如何帮助人们控制所形成这些机构的规律吗？实际上，大多数机构的任务是要求一个单一的输入被传递到一个单一的输出。因此单一自由度的机构是使用最多的一种机构类型。例如，由直觉即可以看出：四杆机构就是一个单一自由度的连杆机构。
画运动图和确定机构自由度的过程，就是运动分析和综合过程的第一个阶段。在运动分析中，根据机构的几何形状加上可能知道的其特性（如输入角、速度，角加速度等）来研究确定具体的机构。另一方面，运动综合则是设计一个机构以完成一个所要求的任务的过程。于此，选择新机构的类型和尺寸是运动综合的一个部分。设想相对运动的能力，能推想出之所以这样设计一个机构的原因和对一个具体设计进行改进的能力是一个成功的机构学家的标志。虽然这些能力来自先天的创造性，然而更多的是因为掌握了从实践中提高的技术。
运动分析
最简单最有用的机构之一是四杆机构。以下论述中的大部分内容集中讨论连杆机构上，而该程序也适用于更复杂的连杆机构。
我们已经知道四杆机构具有一个自由度。关于四杆机构，有没有要知道的有用的更多内容呢？的确是有的！这些包括格拉肖夫准则，变换的概念，死点的位置（分歧点），分支机构，传动角，和他们的运动特征，包括位置，速度和加速度。
四杆机构可具有一种称作曲柄摇杆机构的形式，一种双摇杆机构，一种双曲柄（拉杆）机构，致于称作哪一种形式的机构，取决于跟机架（固定构件）相连接的两杆的运动范围。曲柄摇杆机构的输入构件，曲柄可旋转通过360°并连续转动，而输出构件仅仅作摇动（即摇摆的杆件）。作为一个特例，在平行四杆机构中，输入杆的长度等于输出杆的长度，连接杆的长度和固定杆（机架）的长度，也是相等的。其输入和输出都可以作整周转动或者转换成称作反平行四边形机构的交叉结构。格拉肖夫准则（定理）表明：如果四杆机构中，任意两杆之间能作连续相对转动，那么，其最长杆长度与最短杆长度之和就小于或等于其余两杆长度之和。
应该注意：相同的四杆机构，可有不同的形式，这取决于哪一根杆被规定作为机架（即作固定杆）。运动变换的过程就是固定机构传动链中的不同的杆件以产生不同的机构运动过程。除了具备关于构件回转范围的知识之外，还要具备如何使机构在制造之前就能“运转”的良好措施，那将是很有用的。哈登伯格（Hartenberg）说到：“运转”是一个术语，其意义是传给输出构件的运动的有效性。它意味着运转平稳，其中能在输出构件中产生一个力或扭矩的最大分力是有效的。虽然最终的输出力或扭矩不仅是连杆几何图形的函数，而且一般也是动力或惯性力的结果，那常常是大到如静态力的几倍。为了分析低速运转或为了易于获得如何能使任一机构“运转”的指数，传动角的概念是非常有用的。在机构运动期间，传动角的值在改变。传动角0°可发生在特殊位置上。在此特殊位置上输出杆将不运动而与施加到输入杆上的力多大无关。事实上，由于运动副摩擦的影响，一般根据实际经验，用比规定值大的传动角去设计机构。衡量连杆机构传递运动能力的矩阵基础的定义已经研究出来。一个决定性因素的值（它含有对于某个给定机构图形，位置的输出运动变量对输入变量的导数）是该连杆机构在具体位置中的可动性的一个尺度。
如果机构具有一个自由度（例如四杆机构），则规定的一个位置参数，如输入角，就将完全确定该机构休止的位置（忽视分支机构的可能性）。我们可研究一个关于四杆机构构件绝对角位置的分析表达式。当分析若干位置和（或）若干不同机构时候，这将是比几何图形分析程序要有用得多，因为该表达式将使自动化计算易于编程。实现机构速度分析的相对速度法即速度多边形是几种有效的方法之一。这端（顶）点代表着机构上所有的点，具有零速度。从该点到速度多边形上的各点画的线代表着该机构上相应各点的绝对速度。一根线连接速度多边形上的任意两点就代表着作为该机构上两个对应的点的相对速度。
另外的方法就是瞬时中心法，即瞬心法，该方法是非常有用的而且常常是在复杂连杆机构分析时较快的方法。瞬心是一个点，该点在那一瞬间，机构上的两构件之间不存在相对运动。为了找出已知机构某些瞬心的位置，肯尼迪（Kennedy）三中心理论就非常有用。它是说：彼此相对运动的三个物体的三个瞬心必定是在一直线上。
机构各构件的加速度是令人感兴趣的，因为它影响惯性力，继而影响机器零件的应力、轴承载荷、振动和噪音。由于最终的目的是机器和机构惯性力的分析，所有加速度的各分量都应一次性地画在同一坐标系中——机构的固定构件的惯性坐标系中表示出来。
应注意的是：相对于固定回转副的回转刚体上的一点加速度分量通常有两个。一个分力方向切于该点的轨迹，其指向与该物体的角加速度方向相同，并被称为切向加速度。它的存在完全是由于角速度的变化率引起的。
另一个分量，总是指向物体的回转中心，被称为标准的向心加速度，这个分量由于速度矢量的方向发生改变而存在。
运动的综合
机构是形成许多机械装置的基本几何结构单元，这些机械装置包括自动包装机、打印机、机械玩具、纺织机械和其他机械等。典型的机构要设计成使刚性构件相对基准构件产生所希望的运动。机构的运动设计即运动的综合，第一步常常是先设计整部机器。当考虑受力时，要提出动力学方面的问题，轴承的荷载、应力、润滑等类似的问题，而较大的问题是机器结构问题。
运动学家把运动学定义为“研究机构的运动和创建机构的方法”。这个定义的第一部分就涉及运动学分析。已知一个机构，其构成的运动特性将由运动学分析来确定。叙述运动分析的任务包含机构的主要尺寸、构件间的相互连结和输入运动的技术特性或驱动方法。目的是要找出位移、速度、加速度、冲击或跳动（二阶加速度），和可能发生的各构件的高阶加速度以及所描述径迹和由某些构件来实现的运动。定义的第二部分可用以下两方面来解释：
1．研究借助机构来产生给定运动的方法
2．研究建造能产生给定运动机构的方法，在两个方案中，运动是给定的而机构是创建的。这就是运动综合的本质。这样运动综合涉及到为给定性能的机构的系统设计。运动综合方面又可归结为以下两类：
1．类型综合。规定所要求的性能，怎样一种类型的机构才是合适的？（齿轮系，连杆机构？还是凸轮机构？）而机构应具有多少构件？需要多少个自由度？怎样的轮廓结构才是所希望的？等等。关于杆件数目和自由度的考虑通常被认为是类型综合中被称作为数量综合的一个分支领域。
2．尺寸综合。运动综合的第二个主要类型是通过目标法来确定的最佳方法。尺寸综合试图确定机构的重要尺寸和起动位置，该机构是为着实现规定的任务和预期的性能而事先设想的。
所谓重要的尺寸意思是指关于两杆、三杆等的长度或杆间距离，构件数和轴线间的角度，凸轮轮廓尺寸，凸轮随动件的直径，偏心距，齿轮配额等等。预想机构类型可能是曲柄滑块机构、四杆机构，带盘型从动件的凸轮机构，或者是以拓扑学方法而非因次分析法所确定的具有某种结构形状更为复杂的连杆机构。对于运动综合，惯例上有三个任务：函数生成，轨迹生成和运动生成。
在函数生成机构中输入和输出构件的转动或移动必须是相互关联的。对于一个任意函数y＝f（x），一个运动综合的任务可能是设计一个连杆机构使输入和输出建立起关系以便使得在xo＜x＜xn-1的范围内输入按x运动，而输出按y＝f（x）运动。在输入和输出件回转运动情况下，转角φ和φ分别是x和y的线性模拟。当输入件回转到一个x值时，在一个“黑箱”的机构中，使输出构件转到相对应的由函数y＝f（x）决定的数值上。这可被认为是机械模拟计算机的最简单的情形。各种不同的机构都可以包含在这个“黑箱”内，然而对于任意函数的无误差生成，四杆机构是为力的，仅仅可能在有限精确度内与之相匹配。它广泛用于工业上，因为四杆机构在构建和维修上都是简单的。
在轨迹生成机构中，在“浮动杆”上一个点要描画一条相对于一个固定坐标系确定的轨迹。如果该轨迹点是既要与时间相关又要与位置相关，该任务被称之为预定周期的轨迹生成。轨迹生成机构的一个例子就是设计来投掷棒球或网球的四杆机构。在这种情况下，点P的轨迹将是这样：在预定的位置捡起一个球，并在预定的时间周期内沿着预定的径迹把球传送出去，能达到合适的速度和方向。
机械装置设计中有着许多情形，在这些情形中既要导引刚体通过一系列规定的、受的位置，又要在减少受而且的位置的数目时，对运动体的速度和（或）加速度加以约束，那是必要的。运动生成或刚体导引机构要求：一个完整的物体要被导引通过一预定的运动序列。作为被导引的物体通常是“浮动构件”的一部分，那不仅是预定点P的轨迹，也是通过该点并嵌入该物体内的线的转动。例如，该线可能代表自动化机械中的一个载体件，那是在载体件上的一个点具有一个预定的轨迹而该载体件又具有一个预定的角度方位。预定方式装料机的吊斗的运动是运动生成机构的另一个例子。吊斗端的轨迹是有极限的。因为其端口必须实现挖掘的运动轨迹，紧跟着要实现提升和倾泻的轨迹。吊斗的角度方位对保证斗中物料从正确的位置倾泻（倒）同样是重要的。
凸轮和齿轮
凸轮装置是把一种运动改变成另一种运动的方便装置。这种机器零件具有曲面或槽面，该曲面或槽面与从动件相配合并将运动传给从动件。凸轮的运动（通常是转动）被传递给从动件作摇动或移动，或两者均有。由于各种各样的几何体和大量的凸轮与从动件相结合，因此凸轮是一种极多功能的万用的机械零件。虽然凸轮和从动件可以为运动、轨迹和功能生成而设计，但其主要是用于利用凸轮和从动件作为功能生成构件。
根据凸轮形状，最普遍的凸轮种类是：盘形传动凸轮（两维的，即平面的）和圆柱形凸轮（三维的，即空间的）机构。从动件可以用几个方法分类：根据从动件的运动，例如移动或摇动来分类，根据平移式（直线）从动件运动是沿径向的还是从凸轮轴中心偏心的和根据从动件接触面的形状（比如平面、辊子、点——刀尖式，球面，平面曲线或空间曲面）。
对于一个对心直动滚子从动件盘形凸轮，可画出的与凸轮表面相切且与轮轴同心的最小圆是基圆。随动件的点就是产生节线的辊子中心的点。压力角就是辊中心轨迹方向线和通过辊子中心的节线的法线之间的夹角而且是传动角的余角。忽略摩擦影响，这法线方向跟凸轮与从动件之间接触力方向是重合一致的。像在一连杆机构中，压力角在循环运转过程中变化且是凸轮把运动作用力传递到从动件去的一种量度。大压力角将产生施加到从动件杆上的侧向力，因摩擦力存在，那将势必把从动件在导槽中。在自动化机械中的许多应用需要间歇运动。一个典型的例子将要求一个含有上升一停歇一返回和可能另一个停歇的周期，每阶段经过一个指定的角度，伴随着一个所要求的从动件的位移，这个位移以厘米或度来度量。设计者的工作就是相应地设计出该凸轮。首先要做的决策就是要选择凸轮从动件的类型。规定的应用可能要求凸轮和从动件相结合。转化为决策的某些因素有：几何形状条件，动力条件，环境条件和经济因素。一旦凸轮与从动件运动副类型被选定，则从动件运动就必定选定。因此，速度、加速度和在某些情况下，从动件位移的进一步的方案实属极端重要。
齿轮是借助于轮齿成功啮合来传递运动的机器零件。齿轮从一根回转轴到另一回转轴传递运动或传递运动到一传动齿条。多数应用中都以恒定角速比（或常定扭矩比）而存在。恒定角速比应用中必定是轴向传动。在各种各样有用的齿轮类型基础上，输入轴和输出轴需要在一直线上或需要互相平行都不受什么。由于使用非圆齿轮，非线性角速比也是很有用的。为了保持恒定的角速度，各个齿轮齿廓必须服从齿轮啮合的基本规律：为了一对齿能传递恒定角速比，他们接触齿廓的形状必须是要这样：公法线通过两齿轮中心连线上的固定点。
满足啮合基本规律的两啮合齿廓被称为共轭齿廓。尽管有着许多满足相啮合齿的可能齿形能被设计出来，以满足基本啮合规律，但一般仅有两种在使用：摆线齿廓和渐开线齿廓。渐开线具有若干重要的优点：它易于加工制造和一对渐开线齿轮之间的中心距可以变化而不改变速比，当使用渐开线齿廓时，可不要求精密的轴间公差。
有几种标准齿轮可供选用。为了在平行轴条件下应用，通常使用直齿圆柱齿轮，平行轴斜齿轮或人字齿齿轮。在相交轴的情况下使用直齿锥齿轮或螺旋齿轮。对于非相交轴和非平行轴齿轮传动，交错轴螺旋齿轮，蜗杆蜗轮，端面齿轮、斜齿圆锥齿轮或准双曲面齿轮将被选用。对于直齿圆柱齿轮，相啮合齿轮的节圆是彼此相切的。他们互相滚动而无滑动。齿顶高是轮齿伸出超过节圆的高度（也是节圆和齿顶圆之间在径向的距离）。顶隙是一个给定齿的齿根高（在节圆以下的齿高）大于与它相啮合的齿轮的齿顶高的量（差值）。齿厚是沿着节圆圆弧上跨齿的距离，而齿间距（齿槽S）是沿着节圆圆弧上相邻两齿间的空间距离。而齿侧间隙是在节圆上的齿槽宽度大于其相啮合齿轮在节圆上的齿厚的差值。
螺纹件、紧固件和联接件
固紧和联接零件的典型方法包括利用诸如螺栓、螺帽、有头螺钉、定位螺钉、铆钉、锁紧装置和键。零件也可以用熔焊、铜焊和夹紧连接。在工程图学和金属加工工艺研究中常常包括关于各种连接方法的说明，在工程上对此很感兴趣的，求知欲强的任何人自然会获得关于固紧方法上良好的基础知识。
如果让一个穿制服的人去选择他能想象的机械设计方面最枯燥最不感兴趣的学科的话，那么他就会选择紧固件学科，即螺栓和螺帽。事实上，术语“螺栓和螺帽”是与艰苦、单调的工作同义。但是乏味的工作总是需要的。人们严肃设想能有一群螺栓螺帽制造者组成一个协会并在一起召开年会吗？那样的话，还有什么学科不能让人感兴趣呢？
大型喷气发动机客机像波音747和洛希德1011，需要250万个紧固件，其中一些每个要花数美元。例如波音747，大约需要装70000个钛合金紧固件，全部大约要花150000美元；400000个具有精密公差的其他紧固件，大约要花250000美元；和30000个挤压用铆钉，价值每个50美分。为了保持低成本，波音和洛希德和他们的工程承包人常常重新审查紧固件的设计、安装技术和加工工具。节省设计和加工工具费用将找到一个预备市场，那将像Jumbo喷气发动机增值那样而增长价值。
紧固件是根据计划并以如何使用他们来命名的，而不是根据其在具体例子中实际的应用。如果记住了这个基本事实，就将不难区别螺钉和螺栓。如果所设计的产品其主要目的是把它装入到已攻丝的螺纹孔中，那就是螺钉。这样螺钉是要在螺钉头上施加扭矩来旋紧的。如果所设计的产品打算跟螺母配合使用，那就是螺栓。螺栓是靠在螺母上施加扭矩来旋紧的。双头螺栓就像刻了螺纹的杆，一端旋入螺纹孔中，另一端再装上螺帽，那就是确定产品名称的意义，并不是其实际使用。这样，在各种场合用钻头去钻孔穿过两块钢板，人们就会用螺栓和螺帽来连接它们，这可能是人们所希望的。有四种形式的螺钉头，最普遍使用四种带帽螺钉是：六角头螺钉，槽头螺钉，平头螺钉和内六角沉头螺钉。
当想要一个可以被拆开又不破坏被联接零件的联接时，而且这个联接又要有足够的强度以承受外拉力和剪力或这两种力的结合，使用淬火垫圈的简单螺栓联结是一个很好的方法。在这种连接中，首先把螺栓上紧以产生一预紧载荷初拉力，而后施加外拉力载荷和剪切载荷。预载荷的作用是使被联接零件处于压应力状态以便更好地抵抗剪切载荷。螺栓预加载荷的重要性不能被过高地估计。较高预载荷能提高螺栓联结的抗疲劳能力和改善锁紧作用。
已经知到：高预载荷在重要的螺栓联接中是非常希望的。下一步我们必须考虑，当要装配零件时，实际研制预载的保险的办法。
如果具有横截面积为A的螺栓总长度为L，当它被装配时，实际上是可以用千分表来测量的。由于预载力F而使螺栓伸长为d,d可以利用公式d＝FL/AE来计算。式中E是螺栓材料的弹性模量。那么简便地旋紧螺母直至使螺栓伸长达到d。这就保证了所希望的预紧载荷已经达到。
然而螺钉的伸长通常是不可能被测量的。因为螺钉端部可能是盲孔。在许多情况下，去测量螺栓的伸长也是不实际的。在这样情况下，要求能产生具体预载荷的扭矩扳手必须加以测定。因为扭矩扳手，气动冲击扳手，或螺帽旋动圈数扳手等方法，可能被使用。
减（耐）摩擦轴承
减摩擦（滚动）轴承这个术语被用于描述一类轴承，其主要载荷是通过滚动接触而不是滑动接触的元件传递的。在滚动轴承中起动摩擦和运行摩擦大体上是相同的，有关摩擦的有效载荷、速度和温度变化是小的。把滚动轴承说是“减摩擦轴承”可能是错的，因为某些轴承的摩擦不存在，但是这一术语已普遍地彻底地用于工业上了。从机械设计者的观点出发：研究减摩擦轴承当与所研究的课题相比较时，可提供几方面的思考。减摩擦轴承方面的专家面临着设计一组组成滚动轴承的元件，这些元件必须设计得能装入所规定的尺寸空间，它们必须设计成能承受具有某种特性的载荷而最后这些元件必须设计成当规定条件下运转时具有令人满意的寿命。因此轴承专家必须考虑这些事项：破坏荷载、摩擦力、热、抗腐蚀、运动学问题，材料性质、润滑、加工公差、装配、使用和费用。从所有这些因素的考虑出发，在判断中他要达到一种妥协方案。这一方案就是所陈述问题的最佳答案。
减摩擦轴承制造者已经做出了有用的几乎是无数规格和形式的滚动轴承。他们已经将这些规格和类型连同所建议的载荷和速度一起在手册中列表显示。这样机械设计专家的任务就不是如何去设计滚动轴承而是如何去选择滚动轴承的问题了。
然而我们不能如此简单地讨论这一课题。至少，简短地研讨减摩擦轴承的内容应该是关于机械设计文献的一部分，进而，如果我们考察过多种机械元件，例如齿轮、轴承、紧固件、离合器和类似元件，减摩擦轴承代表着关于机械寿命精确度，荷载能力和可靠性的完美的顶峰，那可能就是真的了。这完美程度未曾有过靠偶然的因素来实现。那是一个最佳工程实践的例子，并可将所掌握知识在别处运用。
制造出的轴承承受纯径向载荷、纯轴向载荷或者承担上述二者相结合的载荷。球轴承的术语在图1中有说明（在这未表示出来），该图表示了轴承的四个主要零件。这些零件就是外圈、内圈、钢球即滚动元件，和分隔器。在便宜的轴承中分隔器是被省略的，但它具有重要的分隔钢球的作用，因之将不会发生擦伤接触。
单列深沟轴承将承受径向载荷和一些轴向载荷。靠将内圈移偏到一定位置，然后将钢球塞入沟槽中，加载后钢球被分开，而分隔器是后来再装配上去的。
利用内外圈上的装填缺口，能让较多的钢球被填塞进去，这样来增加承载能力。然而要注意减小轴向载荷，因为当轴向的载荷出现在钢球正对准圈上缺口时，钢球将发生振摆擦伤，以致跳出。
角接触轴承会产生较大的轴向推力。所有这些轴承都可以在一边或两边用挡板防护。这些挡板并不是完全密闭的但对灰尘污物提供防护措施。许多轴承制造时在一端或两端予以密封。当两端都进行密封时，轴承在制造厂就已润滑。尽管密闭轴承假定为了提高寿命已被润滑过，但有时还是要规定润滑的方法。
单列轴承会经受小量的轴向偏移或挠曲，但这里是个严重的问题，可能要用自动调心轴承。双列轴承做成多种类型和规格。虽然双列轴承一般需要较少的零件，占有较小的空间，但为了同样的使用目的，有时两个单列轴承一起使用。
大量的标准的滚子轴承也是很有用的。圆柱滚子轴承比同样规格的球轴承将承受较大的载荷，因为有较大的接触面。然而他们也有缺点，那就是其滚道和滚子几乎都要求有精密的几何形状。圆形滚子推力轴承、滚针轴承，圆锥滚子轴承各自都用于不同的用途。
当减摩擦轴承中的钢球或滚子进入载荷区中滚动时，在内圈、滚动元件和外圈上产生Hertzian应力，因为接触元件在轴向的曲率与径向的曲率是不同的。为了计算这些应力的公式比起Hertzian方程要复杂得多。如果轴承清洁并得到合适的润滑和安装，对灰尘和污物入口处作了密封，并在这种状况下还作了维护且在合理的温度下运转，那么金属的疲劳将仅仅是由于受到损坏时才会发生。由于这应力的作用将是数以万计，因此，轴承寿命这术语就非常普遍地使用。
在疲劳损伤首次发生之前，单个轴承的寿命是以轴承运转的总转数来定义或以轴承在给定的常速下运转的小时数来定义。当然疲劳具有统计学上的本质意义，因此如果试验大量的轴承，某些离中趋势是可以预料到的。一组看起来相同的球轴承的额定寿命被定义为：其百分之九十的轴承在没有出现疲劳损伤前能够完成或者超额完成运行的转数，或当这组轴承以某个给定的恒定速度运行时的小时数。
减摩轴承在大量的机械产品中使用，例如玩具、家居用品，制冷设备、辊子底架、车库门、卡车、工业机械、牙科设备和引导导弹发射的装置等等。这些应用中的某些用途需要精密轴承，但对于其他场合，由于使用精密轴承成本高而被禁止使用。
为了识别各种各样类型的轴承的需要，AFBMA决定组建一些关于建立轴承公差标准的下属委员会。
AFBMA——耐摩轴承厂商协会（美国）
斜齿轮、蜗杆蜗轮和锥齿轮
在直齿圆柱齿轮的受力分析中，是假定各力作用在单一平面的。在这一课中，我们将研究作用力具有三维坐标的齿轮。因此，在斜齿轮的情况下，其齿向是不平行于回转轴线的。而在锥齿轮的情况中各回转轴线互相不平行。像我们将要讨论的那样，尚有其他道理需要学习、掌握。
斜齿轮用于传递平行轴之间的运动。倾斜角度每个齿轮都一样，但一个必须右旋斜齿，而另一个必须是左旋斜齿。齿的形状是一渐开线螺旋面。如果一张被剪成平行四边形（矩形）的纸张包围在齿轮圆柱体上，纸上印出齿的角刃边就变成斜线。如果我展开这张纸，在斜角刃边上的每一个点就发生一渐开线曲线。
直齿圆柱齿轮轮齿的初始接触处是跨过整个齿面而伸展开来的线。斜齿轮轮齿的初始接触是一点，当齿进入更多的啮合时，它就变成线。在直齿圆柱齿轮中，接触线是平行于回转轴线的。在斜齿轮中，该线是跨过齿面的对角线。它是轮齿逐渐进行啮合并平稳地从一个齿到另一个齿传递运动，那样就使斜齿轮具有高速重载下平稳传递运动的能力。斜齿轮使轴的轴承承受径向和轴向力。当轴向推力变得大了或由于别的原因而产生某些影响时，那就可以使用人字齿轮。双斜齿轮（人字齿轮）是与反向的并排地装在同一轴上的两个斜齿轮等效。他们产生相反的轴向推力作用，这样就消除了轴向推力。当两个或更多的单向齿斜齿轮被装在同一轴上时，齿轮的齿向应作选择，以便产生最小的轴向推力。
蜗轮与交错轴斜齿轮相似。小齿轮即蜗杆具有较小的齿数，通常是一到四齿，由于它们完全缠绕在节圆柱上，因此它们又被称为螺纹齿。与其相配的齿轮叫做蜗轮，蜗轮不是真正的斜齿轮。蜗杆和蜗轮通常是用于向垂直相交轴之间的传动提供大的角速度减速比。蜗轮不是斜齿轮，因为其齿顶面做成中凹形状以适配蜗杆曲率，目的是要形成线接触而不是点接触。然而蜗杆蜗轮传动机构中存在齿间有较大滑移速度的缺点，正像交错轴斜齿轮那样。
蜗杆蜗轮机构有单包围和双包围机构。单包围机构就是蜗轮包裹着蜗杆或部分地包围着蜗杆的一种机构。当然，如果每个构件各自局部地包围着对方的蜗轮机构就是双包围蜗轮蜗杆机构。这两者之间的重要区别是，在双包围蜗轮组的轮齿间有面接触，而在单包围蜗轮组的轮齿间只有线接触。一个装置中的蜗杆和蜗轮正像交错轴斜齿轮那样具有相同的齿向，但是其斜齿齿角的角度是极不相同的。蜗杆上的齿斜角度通常很大，而蜗轮上的则极小。因此惯常规定蜗杆的导角，那就是蜗杆齿斜角的余角；也规定了蜗轮上的齿斜角，该两角之和就等于90°的轴线交角。
当齿轮要用来传递相交轴之间的运动时，就需要某种形式的锥齿轮。虽然锥齿轮通常制造成能构成90°轴交角，但它们也可产生任何角度的轴交角。轮齿可以铸出、铣制或滚切加工。仅就滚齿而言就可达一级精度。在典型的锥齿轮安装中，其中一个锥齿轮常常装于支承的外侧。这意味着轴的挠曲情况更加明显而使在轮齿接触上具有更大的影响。
另外一个难题，发生在难于预示锥齿轮轮齿上的应力，实际上是由于轮齿被加工成锥状造成的。
直齿锥齿轮易于设计且制造简单，如果他们安装的精密而确定，在运转中会产生良好效果。然而在直齿圆柱齿轮情况下，在节线速度较高时，他们将发出噪音。在这些情况下，通常设计使用螺旋锥齿轮，实践证明是切实可行的，那是和配对斜齿轮很相似的配对锥齿轮。当在斜齿轮情况下，螺旋锥齿轮比直齿轮能产生平稳得多的啮合作用，因此碰到高速运转的场合那是很有用的。当在汽车的各种不同用途中，有一个带偏心轴的类似锥齿轮的机构，那是常常所希望的。这样的齿轮机构叫做准双曲面齿轮机构，因为他们的节面是双曲回转面。这种齿轮之间的轮齿作用是沿着一根直线上产生滚动与滑动相结合的运动并和蜗轮蜗杆的轮齿作用有着更多的共同之处。
22 课 轴、离合器和制动器
轴是一转动或静止杆件。通常有圆形横截面。在轴上安装像齿轮、皮带轮、飞轮、曲柄、链轮和其他动力传递零件。轴能够承受弯曲，拉伸，压缩或扭转载荷，这些力相结合时，人们期望找到静强度和疲劳强度作为设计的重要依据。因为单根轴可以承受静应力，变应力和交变应力，所有的应力作用都是同时发生的。
“轴”这个词包含着多种含义，例如心轴和主轴。心轴也是轴，既可旋转也可以静止的轴，但不承受扭转载荷。短的转动轴常常被称为主轴。
虽然来自M．H．G方法在设计轴中难于应用，但它可能用来准确预示实际失效。这样，它是一个检验已经设计好了的轴的或者发现具体轴在运转中发生损坏原因的好方法。进而有着大量的关于轴设计的问题，其中由于别的考虑例如刚度考虑，尺寸已得到较好的。
设计者去寻找关于圆角尺寸、热处理、表面光洁度和是否不需要进行喷丸处理等资料，目的是要实现所要求的寿命和可靠性，那才是真正的唯一的需要。
由于他们的功能相似，在这课中将离合器和制动器一起处理。简化摩擦离合器或制动器的动力学表达式中，各自以角速度ω1和ω2运动的两个转动惯量I1和I2，在制动器情况下其中之一可能是零，由于接上离合器或制动器而最终要导致同样的速度。因为两个构件开始以不同速度运转而使打滑发生了，并且在作用过程中能量散失，结果导致温升。在分析这些装置的性能时，我们应注意到作用力、传递的扭矩、散失的能量和温升。所传递的扭矩关系到作用力、摩擦系数和离合器或制动器的几何状况。这是一个静力学问题。这个问题将必须对每个几何结构形状分别进行研究。然而温升与能量损失有关，研究温升可能与制动器或离合器的类型无关。因为几何形状的重要性是散热表面。各种各样的离合器和制动器可作如下分类：
1．轮缘式内膨胀制动块；
2．轮缘式外接触制动块；
3．条带式；
4．盘型或轴向式；
5．圆锥型；
6．混合式。
分析摩擦离合器和制动器的各种形式都应用一般的同样的程序，下面的步骤是必需的：
1．假定或确定摩擦表面上压力分布；
2．找出最大压力和任一点处压力之间的关系；
3．应用静平衡条件去找寻（a）作用力；（b）扭矩；（c）支反力。
混合式离合器包括几个类型，例如强制接触离合器，超载释放保护离合器，超越离合器，磁液离合器等等。
强制接触离合器由一个变位杆和两个夹爪组成。各种强制接触离合器之间最大的区别与夹爪的设计有关。为了在接合过程中给变换作用予较长时间周期，夹爪可以是棘轮式的，螺旋形或齿形的。有时使用许多齿或夹爪。他们可能在圆周面上加工齿，以便他们以圆柱周向配合来结合或者在配合元件的端面上加工齿来结合。
虽然强制离合器不像摩擦接触离合器用得那么广泛，但它们确实有很重要的应用。该离合器需要同步操作。
装置，例如线性驱动装置或电机操作螺杆驱动器必须运行到一定的限度然后停顿下来。为着这些用途就需要超载释放保护离合器。这些离合器通常用弹簧加载，以使得在达到预定的力矩时释放。当到达超载点时听到的“咔嚓”声就被认定为是所希望的信号声。
超越离合器或连轴器允许机器的被动构件“空转”或“超越”，因为主动驱动件停顿了或者因为另一个动力源使被动构件增加了速度。这种离合器通常使用装在外套筒和内轴件之间的滚子或滚珠。该内轴件，在它的周边加工了数个平面。驱动作用是靠在套筒和平面之间楔入的滚子来获得。因此该离合器与具有一定数量齿的棘轮棘爪机构等效。
磁液离合器或制动器相对来说是一个新的发展，它们具有两平行的磁极板。这些磁极板之间有磁粉混合物润滑。电磁线圈被装入磁路中的某处。借助激励该线圈，磁液混合物的剪切强度可被精确地控制。这样从充分滑移到完全锁住的任何状态都可以获得。
第三章 机床
23课 机床基础
许多情况下，初步进行成型加工出来的工件必须在尺寸和表面光洁度方面进一步桔整，以满足它们的设
计技术要求。为了满足精密的公差，需要从工件上去掉小量材料。通常机床就是用于这种加工的设备。
在美国，材料切削业是一个很大的企业一一费用每年超过36×109美元，包括材料，劳动力，管理贸，机
床装运费等所花的费用。出于60％机械和工业工程以及技术等级评定工作都跟机械加工工业有某些关系，
或者通过买卖、设计或者机器车间巾操作或在有关工业企业中加工，因此，对于工程专业学生来说，在他的学
习计划中集中一段时间去学习研究材料切削和机床，那是个好方法。
机床通过切削工具去使工件成型以达到所需的尺寸提供了手段。机床通过其基础构件的功能作用，以控
制相互关系方式支持、夹紧工具和工件，现将基本部件列举如下：
a)床身，构架即机架。这是一个主要部件，该部件为主轴、拖板箱等提供一个基础和连接中介，在负载作
用下，它必须使变形和振动保持最小。
b)拖扳箱和导轨。机床部件(如拖板箱)的移动，通常是在精确的导轨面约束下靠直线运动来实现。
c)主袖和轴承。角位移是围统一个旋转轴线发生的，该轴线的位置必须在机床中极端精确的限度内保
持恒定，而且是靠精密的主轴和轴承来提供保证。
d)动力装置。电动机是为机床所普遍采用的动力装置。通过对各个电机的合适定位
装置减少到最少。
e)传动连杆机构。连杆机构是个通用术语，用来代表机械、液压、气动或电动机构的角位移和线性位移相关联。
加工工艺有两个主要组成部分：
a)粗加工工艺。租加工，金属切除率高，因而往往切削力也大，但所要求的尺寸精度低。
b)捎加工工艺。相加工，金属切除率低，因面往往切削力也小，但所要求的尺寸精度和表面光洁度高。
由此可见，静载荷和动载荷，例如由不平衡的砂轮引起的动载荷，在棺加工中比租加工中有着更为重要
的意义。任何加工过程所获得的精度通常将受到由于力的作用引起发生的变形量的影响。
机床座架一般是用铸铁制造的，然而有些也可能用铸钢或中碳钢来制造。选用铸铁是因为它便宜，刚性
好，受压强度高，并且有减弱机床操作中产生的振动的能力。为了避免床身铸件硕大断面，精心地设计筋条构
架以便提供最大的抗弯曲和抗扭转应力的能力。筋条的两种基本类型是：箱型结构和片状斜支撑式。箱型结
构便于生产，箱壁上有孔口便于使型芯定位和取出。片状斜支撑筋条有较大的抗扭刚度亦能使截面上的碎屑
掉落。它常常用于车床床身。机床的拖板箱和导轨是支撑和引导被此相对运动的零部件，通常是改变刀具相
对于工件的位置。运动一般以直线运动的方式，但也有时是转动，例An对应于工件的螺纹上的螺旋角方向而
使万能螺纹磨床上的砂轮头转动一个角度。拖扳箱构件的基本的几何结构形状是平的、v型槽形、燕尾棺形
和圆柱形的。这些构件可根据用途，以各种方法分别使用或结合使用。导轨的特性如下：
(a)运动精确。于此范板是要按直线移动的，这宣线必定是由两个相互垂直的平面形成而且拖板必定不
存在转动。机床导轨的直线度公差是每米o—o．02毫米，在水平面上这个公差可以进行处理，以使得到凸形
表面，这样就抵消导轨下凹的作用。
(b)调整手段。为了便于装配、维护精度和在发生磨损后便于移动构件之间的“审动”，有时在拖板
内装入扁条，这扁条被叫做“银条”。通常该银条用穿过长孔的沉头螺钉支住，而用平头螺钉调整好后用锁紧
螺母上紧。
(c)润滑。导轨可用以下两种装置进行润滑：1)间歇润滑，通过润滑脂嘴或油嘴进行。这是一种适于运动速度低而不频繁场合的方法。2)连续润滑，例如通过计量闽和管道将润滑油泵送到润滑点。用这种方法引入
两表面问的油膜必定是很薄的，目的是避免使拖板“浮起”。如果滑移表面似镜面平滑，油就会被挤出而导致
表面粘贴。因而在实践上，拖板滑移表而是用凹面砂轮的刃进行磨削或进行副研。两种工艺都可产生微小的
表面凹痕，它就成为存油凹陷，相配合的零件就不会处处因“浮起”而发生分离，这样使拖板确定保持接触导
轨。
(d)防护。为了维护导轨处于良好状态，以下条件必须满足；1)必须防止外面物质、如砷屑进入。具会某
一形状的导轨那是所期望的。在这种场合，是不可能进入杂物的，例如是倒v形的导软时，那就不可能保存
碎屑杂物在导轨上。2)必须保存润滑油。在垂直或倾斜的导轨面上使用的油耍有粘性，那很重要。为了这种
使用目的已经专门研制出多种有用的润滑油。油的粘性也要保护，以免被切削液冲毁。3)必须用防护罩来防止意外的损坏。
第24课 车床
一台机床实现三个主要功能；(1)牢固地支持工件或者刀架和刀具；(z)在工件和刀具之间提供相对运
动；(3)提供一定的走刀和切削速度范围。
以去除切屑形式来加工金属的机床一般被分为四大类：使用单点刀具切削的机床；使用多点刀具切削的
机床；使用随机点刀具切削的机床(磨削)和考虑用于特殊场合的机床。
本质上，使用单点刀具切别的机床包括：(1)普通车床；(2)塔式车床；(3)仿形车床；(4)单轴自动车床；
(5)多轴自动车床；(6)牛头刨床和龙门刨床；(7)德床。
使用多点刀具切削的机床包括：(1)钻床；(2)铣床；(3)拉床；(4)锯床；(5)齿轮切割机床。
使用随机点刀具切削的机床包括：(1)外因磨床；(2)无心磨床；(3)平面磨床。
用特殊的方法进行金属切削的机床包括：(1)化学蚀刻铣削机床；(2)电火花加工机床；(3)超声波加工机
床。车床是借助于转动的工件对着刀具来切去金属材料，以产生外圆柱面或内圆柱而或锥形表面的。它借助
端面切削也普遍用于加工平面。在端面切削加工中，工件旋转，而刀具作垂直于回转轴线方向移动。
普通车床是基本的旅削机床，从这点出发，已经研制出其他旋削机床。驱动电机装在床身基础上并通过
齿轮、皮带相结合来驱动主轴，以提供每分钟25到1500转的转速。主铀是一根坚固的空心铀，装在重型轴承
之间，其前端用来安装驱动盘(花盘)，以便把确定的运动传到下件。
该驱动盘可借助螺纹、凸轮锁紧机构或借助一个螺纹垫圈和键固定在主轴上。
车床的床身是铸铁件，它提供精确的磨削的滑动表面(导轨)，其上放有拖板。该车床拖板是H型的铸
件，而刀具就安装在拖板上的刀架上。溜板箱装在拖板前而，并装有移动刀具的齿轮机构，而拖板顺着导轨或
横过导轨以提供所希望的刀具的运动。拖板上面的小刀架能使刀夹回转所要求的任意角度。为使刀具作线
性运动，在小刀架上装有手轮和丝杆。以于轮和使小刀架垂直于车床导轨移动的丝杆来提供横向进给。溜板
箱中的齿轮系可为拖板沿着导轨和横跨导轨提供动力进给，进给箱齿轮将运动传给拖扳并控制刀具相对于
工件的运动速度。典型的车床进给范围是主轴每转从o．o02到o．160英寸，大约有50级转速。由于进给箱
的移动运动是由主轴齿轮驱动的，因此进给量直接与主轴速度有关。进给箱齿轮传动机构也用于加工螺纹并
能加工每英寸4到224扣螺纹。
进给箱和车床溜板箱之间的连结轴是光杆和丝杆。许多车床制造商把这两杆结合成一杆，实际上那就以
招确的开支减少机器的费用。进给杆(光杆)用于提供刀具的运动，它对于精确的工件和好的表面光洁度是很
重要的。螺纹导杆(丝杆)用于提供销确的(螺纹)导程，这对于螺纹切削是必需的。光杆是通过摩擦离合器来
驱动的，那样在刀具切削超载情况下能够打滑保护。这一安全装置不能装在丝杆上，因为螺纹加工是不允许
打滑的。由于螺纹全探很难一次走刀加工完成．因此装设一螺纹指示盘作为下几次走刀加工时重新对刀用。
车床装有尾座，它具有一招确的轴，该轴有一锥孔，以便安装钻头、钻夹、铰刀和车床顶针。尾座可以沿着
车床导轨移动以适应工件的不同长度以及加工锥体或锥形表面。
转塔车床基本上是具有某种附加特性的普通车床，提供作为半自动加工和减少人工操作误差的机会．转
塔车床的拖板设有T形槽以便在车床导轨两端安装夹刀装置，当转塔转入到合适位置时，要正确地装设刀具以便进行切削。拖板也装设有自动停机装置以便控制刀具行程和提供良好的切削的再生产。转塔车床的
后座是六角形结构，在六角头中可以装六把刀具。虽然装刀和加工准备要花大量时间，但转塔车床一次装刀
以后无需熟练工人就可以连续地重复地操作加工，直到刀具变钝并需更换为止。这样转塔车床仅就生产工作
在经济上是可行的、合理的，于此，根据所制造零件的数量，为加工准备需要花一定数量的时间那是合理的，
无可非议的。
跟踪、重复加工车床装有一个重复装置以自动控制单点刀具纵向和横向的进给运动并可以一次或两次
走刀就生产出所需形状和尺寸的光洁零件。
单独自动车床使用一个立式转塔和两个横向溜板。工件通过机床主轴孔被送入卡盘
自动操作控制。
多轴自动车床装有四、五、六或八根主轴，在每根主轴中装一个工件。各主轴围绕着一根中心轴来转换位
置。以主刀具溜板去接近各丰轴。每根轴位上都装有一侧向可以操作的刀具滑板。由于各刀具滑板都
是家凸轮操作的，因此加工准备可能花几天时间，因而至少需要5000件的批量生产，它的使用才是合理的。
这种机床的主要优点就是所有的刀具同时工作，因而一个工人可以看管几部机床。对于相对简单的零件而
言、多轴自动车床可以以每五秒钟一件的速度生产加工出成品来，
第25课 牛头创、钻床和铣床
牛头刨床使用装在滑枕一端的刀夹人的单点刀具。切削加工通常是以向前的行程来进行。刀具被拾刀
架稍稍拾举，以避免(刀具)划过工件表面的严重拖刮。在返回行程中、刀具下而进结机构使工件进给为下一
次切削作准备。立式箱形床身装有牛头刨的操作机构，亦用作安装支持工件的工作台。工作台可在与滑枕互
相垂直的两个方向上移动。利用刀具滑块来控制切割深度并进行手动进给。它也可以在其法向垂直位置的
各侧回转90。角，那样就允许相对于工作台表面成一个角度，再使刀具进结。
牛头刨床有两种类型的驱动机构：修正过的惠氏快回机构和液压驱动机构。对于惠氏机构，电动机驱动
大齿轮、大齿轮驱动曲臂，通过可调节的曲柄销来控制行程长度。当大齿轮旋转时，格杆臂受力而往复运动并
把运动传递给牛头刨滑枕。
在液压牛头刨中的电动机，仅仅是用来驱动液压泵。牛头刨的残余运动是家液压油的流向来控制。为机
械所驱动的牛头刨的切削行程只利用了大齿轮旋转的220。而返回行程利用了140。这就构成切削行程与
返回行程之速比为1．6比!。速度图表明：切削行程中刀具的速度决不是恒定的，而液压牛头刨的速度图表
明：对于大多数切削行程，切削速度是恒定的。液压牛头刨增加了一个优点，即切削速度可无级变速。这类机
床的主要缺点是在滑枕冲程的终端缺乏确定的。那就可能允许有千分之几英寸的行程长度误差。
使得由薄板型模板来再制轮廓成为可能的双安装置是有效的。薄板模用来跟液压控制相配合。
各种规格和类型的立式钻床或手摇钻床是很有用的，并配以有足够宽范围的主轴速级，且能自动进给以
满足大多数工业的需要。典型钻床的速级范围是从每分76转到每分钟2025转。钻头进给速度为：主轴每转
从o．o02英寸到每转o．020英寸。
掐臂钻床是用来钻削那种很笨重以至不便搬动的工件。
具有速度调节和进给调节机构的主轴被装在摇臂上。通过将转臂绕立柱的转动同主轴组件沿掐臂的移
动相结合，可使主轴和钻头对准机床可达范围内的任何位置上。
对于太大而不便于放在钻床工作台上的工件，可把主轴组件摆到地面上方并摆到放在机床旁边地上的
工件上方。
普通摇臂钻床只能使主轴垂直运动，而万能摇臂钻床允许主轴围绕垂直于摇臂的轴线旋转，面摇贸可绕
着水平轴线旋转，这样就可以在任何角度方位下钻削。
多轴钻床具有一个或多个通过万向接头和可伸缩的花缀轴来驱动主轴的装置。所有的主轴通常都由同一部电动机驱动并同时进给以便钻削出所要求的孔数。在大多数钻床中，每根主轴部被装央在一可调节盘中，以便它能相对于其他主轴而移动。相邻主轴所对准的区域部分交叠以便使钻床可在其范围内任何位置钻孔。
铣削工艺是以旋转的刀具来切去金属。它包括从工件表面上团去金属，扩大7L眼和成形切削，例如螺纹
加工和轮齿加工。
升降台式的铣床内，立柱是为其他零件的主要文承构件，并包括装有驱动电机、主轴和刀具的基础件。刀
具装于主轴的刀杆上，并且通过悬臀内的轴承而被支承在其外端上。升降台用燕尾榴装在立柱上．按座用燕
尾槽固紧到升降台上，而工作台则被连结座架上。这样、该升降台的建立使立柱式钻床能提供相对于刀具的
三个运动。借助使工作台绕着鞍座上的垂直轴线旋转．就可以提供四个运动，
床身固定的铣床设计得具有比升降台和立柱式的更好的刚性。这工作台被直接安装在机床基础板上，为
了吸收重大切削力，工作台具有良好的刚性，那是必要的，而且仅允许相对工作台作纵向运动。垂直运动靠移
动整个刀头获得。
仿型铣床的特点是刀具和跟踪元件的轨迹运动的协调或同步。在典型仿型铣床中，跟踪指针跟随模型的
形状轮廓，而刀头重复着仿型运动。
下列是铣削工艺设计所考虑的一般原则：
L只要可能，将零件设计得一次安装就能统削最大数量的表面。
2．为了实现使用多刀铣削，设计成能同时铣削几个表面，
3 应当首先铣最大的平画，这样，所有尺1都能很好地参照这个表面
4．由于铣刀是回转的，方形内角是不可能被铣削的。
第 26课 磨床和特种金属加工工艺
磨削加工在生产工件中显得极端重要，有如下几个原因：
L它是切削淬硬过的工具钢或其他热处理过的钢的最通用的方法
削到所要求的尺寸和表面光洁度。
2．它能磨出的表面光洁度为万分之五英寸，而费用并不昂贵。
3．磨削加工可在相对短的时间内保证尺寸精度，因为机床被制成能提供增量为千分之三英寸的进刀运
动，而不是像其他机床那样才干分之一英寸。
4．极小而薄的零件可用这种方法来完成加工，由于施加的磨削压力很小，当砂轮离开工件后引起的工件变形趋于极小化。
在外圆磨床上，砂轮转速是从每分钟5500转到6500转之间，而工件的转速在每分钟60转到1z5转之
间。吃刀深度靠移动磨头来控制，磨头包括砂轮及其驱动电机在内。冷却剂用来减少热损坏，带走切屑和磨
削粉尘。对于塑性材料的零件进行切削，可用比工件更硬的刀具来完成。然而在二战期间，像刀具一样硬或
比刀具还要硬的材料广泛应用．因而产生了解决切削材料的新方法。然则，由于已经研制出若干加工工芒，虽
然相对讲速度较低、较贵，但可用精确的重复的方式有效地切去加工余星。有两种工艺加工方式；有一种是在
电现象基础上的加工方式；第二种是决定于化学腐蚀的加工方式。
化学铣削是通过利用强碱、强酸腐蚀剂进行腐蚀加工来控制的。铝、蚀、镁和钢都是用这种方法来加工的
主要金属。化学铣削是从惯常的零件清洗开始，包括脱脂，去氧相干燥。末受腐蚀剂损伤的表面区域用防护
层覆盖保护起来。例如可以将整个零件浸人覆益材料，然后特覆盖层从将要被腐蚀的区域除去，也可以使用
抗化学侵蚀的粘贴带覆盖要保护的区域。覆盖之后，要经过一段所规定的腐蚀时司，然后要将零件在冷水中
清洗，将覆盖层去除，检查零件，并彻底全面地清洗。
存在某些缺点要考虑。金属将受到各向均等的腐蚀。因此被腐蚀部分的壁特有径向均等的腐蚀深度。第
二个缺点是平行于钢板辊轧方向的表面比垂直于辊轧方向的表面有较好的光洁度。这可以跟在平行于或垂
直于木纹的方向上加工所得的表而相比较。第三个缺点是．这种工艺并不特别，挠曲将在薄处发生，先前受过
应力的部分，刚好就在该侧边发生腐蚀。
然面化学铣削也有许多优点，且超过传统的金属切削方法。厚断面工件没有挠曲，例如像银件或挤压成
形件，当同时将腐蚀剂作用于各个面以减小断面厚度时那样。在传统的铣削中，一次只能加工一个面，而频繁翻转零件就必须考虑防止挠曲变形。化学铣削可用于不规则形零件。传统的铣削力法对此可能是非常困难。
轻型结构可以用化学铣削获得，可不依靠焊接、铆接和加强件连接；零件被加工形成的轮廓可在最适宜的状
态下分布载荷。使用这种加工工艺是节省动力资源的一个例子，这可与机床铣削作比较。一个公司报告说：
用化学铣削来加工铝的费用是每磅c 27美元、比较一下，用传统的机床来铣削则每磅Loo美元。化学校削
的金属加工率对于镐来说是每分钟c．ool英寸。
电火花加工是一种在刀具与工件之间施加电压的加工工艺，而电流，在工件上从一源点发出．以火花的
形式流向刀具。完成金属切削的力作用在工件本体内，因此没有必要构建一个装置去承受像传统的加工方法
的普通存在的重压和载荷。
电火花的频率范围从每秒20 ooD周作粗加工，到每秒50 ooo周作用加工，如刀具和模具使化处理。电流
是可以变的，当粗加工时用50安培，到精加工时可低于o．5安培，这种加工工艺普遍应用于加工单点刀具．
成形刀具，铣削刀具，拉／J或钻头以及模腔加工。加工成套的分级钻头，丝锥和螺栓也很有用*用成套分级刀
具加工工件时，即嵌人工件时，工件不致于破坏。其他用这是加工淬硬零件上的油孔和加工特种合金螺栓头
中的很小的保险丝孔，像钻合金。
超声波加工工艺用于对导体和非导体材料加工，完全依靠研磨作用来进行金属加工。工件被浸泡于具
有各自分离的与媒液混和的磨料微粒的悬浮液中，悬浮液的媒液如水等。刀具跟振动器连接一起并在每秒
15000周和每秒30000周的频率下振动。振动的刀具使液体出现气穴现象并产生力以驱动磨粒去冲击工
件表面来除去金屈屑，切屑被带到液体中。使磨粒产生的加速度比重力加速度的10 o ooo倍还大，提供了稳
定的迅速的切削力。
切削技术和液压
第27课 加工基础
作为产生形状的一种方法，机械加工是所有制造过程中最普遍使用的而且是最重要的方法。机械加工过
程是一个产生形状的过程，在这过程中，驱动装置使工件上的—些材料以切屑的形式被去除。尽管在某些场
合，工件元支承情况下，使用移动式装备来实现加工，但大多数的机械加工是通过既文承工件又支承刀具的
装备来完成。
机械加工在制造过程中具有两方面。小批生产低裁用。对于铸造、锻造和压力加工，每一个要生产的具
体工件形状，即使是一个零件，几乎都要花费高额的加工费用。靠焊接来产生的结构形状，在很大程度上取决
于有殃的原初料的形状，一般来说，通过利用贵重设备而又无需特种加工条件下，几乎可以从任何种类原材
料开始，借助机械加工把原材料加工成任意所要求的结构形状，只要外部尺寸足够大，那都是可能的。因此对
于生产一个零件，甚至于当零件结构及要生产的批量大小上按理都适于用铸造、锻造或压力加工来生产的，
但通常宁可选择机械加工。
严密的精度和良好表面光洁度。机械加工的第二方面用途是建立在高精度和可能的表面光洁度基础上。
许多零件，如果用别的其他方法来生产属大批量生产的话，那么在机械加工中则是属低公差且又能满足要求
的小批量生产了。另方面，许多零件靠较粗的生产加二工艺提供其一般表面形状，面仅仅是在需要高精度的
且选择过的表面上才进行机械加工。例如内螺纹，除了机械加工之外，几乎没有别的加工方法能进行加工。又
如已锻工件上的小7LAD工，也是被锻后紧接着进行机极加工才完成的。
第28课 基本的机械加工参数
切削中工件与刀具的基本关系是以下四个要素来充分描述的：刀具的几何形状，切削速度，进结速6
吃刀深度。
切削刀具必须用一种合适的材料来制造，它必须是强固、韧性好、坚硬而且耐磨的。刀具的几何形状
以刀尖平面和刀具角为特征——对于每一种切削工艺都必须是正确的。
切削速度是切削刃通过工件表面的速率，它是以每分钟英寸来表示。为了有效地加工，切削速度高低必
须适应特定的工件——刀具的配合。一般来说，工件材料越硬，速度越低。
进给速度是刀具切进工件的速率。若工件或刀具作旋转运动，进给量是以每转转过的英寸数日来度量
的。当刀具或工件作往复运动时，进给量是以每一行程走过的英寸数度量的，一般来说，在其他条件相同时，
进给量与切削速度成反比。
吃刀深度——以英寸计——是刀具进人工件的距离。它等于旋削中的切屑宽度或者是等于线性切削中
的切屑的厚度。租加工比起桔加工来，吃刀深度较双。
第29课 切削参数的改变对切削温度的影响
金届切削操作中，热是在主变形区和副变形区发生的。这结果导致复杂的温度分布遍及刀具、工件和切
屑。团中显示了一组典型的等温曲线，从中可以看出：保所能预料的那样，当工件材料在主变形区被切削时、
沿着整个切屑的宽度上有着很大的温度梯度，而当在副变形区，切屑被切落时，切屑附近的前刀面上就有更
高的温度。这就导致了前刀面和切屑离切削刃很近的地方切削温度最高。
实质上由于在金属切削中所做的全部功都被转化为热，那就可以预料：被切离金属的单位体积功率消耗增加的这些因素就将使切削温度升高。这样刀具前角的增加而所有其他参数不变时，将使被切离金属的单位
体积所耗功率减小，因而切削温度也将降低。当考虑到木变形切屑厚度的增加和切削速度，这情形就更是复
杂。未变形切屑厚度的增加势必导致通过工件的热的总数上产生比例效应，刀具和切屑仍保持着固定的比
例，而切削湿度变化倾向于降低。然而切削速度的增加，传导到工件上的热的数量减少而这又增加主变形区
中的切屑的沮升。进而副变形区势必更小，这将在该区内产生升温效应。其他切削参数的变化，实质上对被
切离金属的单位体积功率消耗上并没有什么影响，因此实际上对切削温度没有什么作用。因为事实已经表
明：切削温度即使有小小的变化对刀具磨损率都将有实质意义的影响作用。这表明如何从切削参数来确定切
削温度那是很合适的。
为着测定高速钢刀具温度的最直接和最精确的方法是W．乙丁．法，这方法也就是可提供高速钢刀具温
度分布的详细信息的方法。该项技术是建立在高速钢刀具截面金相显微测试基础上，目的是要建立显微结构
变化与热规律图线关系式。当要加工广泛的工件材料时，Trem已经论述过测定高速钢刀具的切削湿度及温
度分布的方法。这项技术由于利用电子显微扫描技术已经进一步发展，目的是要研究格已回过火和各种马氏
体结构的高速钢再回火引起的微观显微结构变化情况。这项技术办用于研究高速钢单点车刀和麻花钻的温
度分布。
第30课 刀具的磨损
从已经被处理过的无数脆裂和刃口裂纹的刀具中可知，刀具磨损基本上有三种形式：后刀面磨损，前刀
面磨损和v形凹口磨损。后刀而磨损既发生在主刀刃上也发生在副刀刃上。关于主刀刃，因其担负切除大部
金届切屑任务，这就导致增加切削力和提高切削温度，如果听任而不加以检查处理，那可能导致刀具和工件
发生振动且使有效切削的条件可能不再存在。关于副刀刃，那是决定着工件的尺寸和表面光洁度的，后刀面
磨损可能造成尺寸不合格助产品而且表面光洁度也差。在大多数实际切削条件下，由于主前刀面先于副前刀
面磨损，磨损到达足够大时，刀具将失效，结果是制成不合格零件。
由于刀具表面上的应力分布不均匀，切屑和前刀面之间滑动接触区的摩擦应力，在滑动接触区的起始处
最大，而在接触区的层部为零，这样磨蚀性磨损在这个区域发生了。这是因为在切屑卡住区附近比刀刃附近
发生更严重的磨损，而刀刃附近因切屑与前刀面失去接触而磨损较轻。这结果离切削刃一定距离处的前刀面
上形成麻点凹坑，这些通常被认为是前刀面的磨损。通常情况下，这磨损横断面是圆弧形的。在许多情况中
和对于实际的切削状况而言，前刀而磨损比起后刀面磨损要轻，因此后刀面磨损更普遍地作为刀具失效的尺
度标志。然而因许多作者已经表示过的那样在增加切削速度情况下，前刀面上的温度比后刀面上的温度升得
更快，而且又因任何形式的磨损串实质上是受到湿度变化的重大影响。因此前刀面的磨损通常在高速切削时
发生的。
刀具的主后刀面磨损带的尾部是跟未加工过的工件表面相接触*因此后刀面磨损比沿着磨损带末端处
更为明显，那是很普遍的。这是因为局部效应，这像未加工表面上的已硬化层，这效应是由前面的切削引起的
工件硬化造成的。不只是切削，还有像氧化皮，刀刃产生的局部高温也都会引起这种效应。这种局部磨损通
常称作为凹坑性磨损，而且偶尔是非常严重的。尽管凹坑的出现对刀具的切削性质无实质意义的影响，但凹
坑常常逐渐变深，如果切削在继续进行的话，那么刀具就存在断裂的危机。
如果任何进行性形式的磨损任由继续发展，最终磨损速率明显地增加而刀具将会有摧毁性失效破坏，即
刀具将不能再用作切削，造成工件报废，那算是好的，严重的可造成规床破坏。对于各种硬质合金刀具和对于
各种类型的磨损，在发生严直失效前，就认为已到达刀具的使用寿命周期的终点。然而对于各种高速钢刀具，
其磨损是属于非均匀性磨损，已经发现：当其磨损允许连续甚至到严重失效开始，最有意义的是该刀具可以
获得重磨使用，当然，在实际上，切削时间远比使用到失效的时间短。以下几种现象之一均是刀具严重失效开
始的特征：最普通的是切削力突然增加；在工件上出现烧损环纹和吸音严重增加等。
第3l课 表面精整加工机理
对已加工表面进行精整加工的机理，基本上有五个方面，它们是：
1)切削过程的基本几何结构。例如在工件每转一转，单点车刀将轴向前进一个等腔。当垂直对着走刀运
动方向观察时，结果在工件表面上有一系列基本形状一样，即似切割刀具刀尖形状复制而成的三角槽纹。
2)切削加工的效率。已经论述过，带不稳定切屑瘤的切凯加工将产生合有硬切屑瘤碎屑的表面，这些碎
屑将导致表面光洁度的破坏(降级)。已经匠明，在采用进给量大，前角小，切削速度低的不利情况下，除了产
生不稳定的切屑瘤外，切削过程也会不稳定。同时，在切削区里进行的也不再是切削，而是撕裂，导致厚度不
均匀，不连续的切屑，加工出的表面质量差。当加工可塑性大的材料，如加工铜和铝时，这种情形特别突出。
3)机床的稳定性。在各种切削条件(如工件尺寸装夹的方法，刀具相对于机床的刚度)相结合情况下，刀
具的不稳定性可能产生，那将引起振动。在某些情况下，这振动将达到维持稳定而在另一种情况下，这振动将
加重，直至停止切削，否则可能使刀具和工件发生相当严重的破坏。这种现象称作“刀振”，而且在轴向车削中
是以工件表面上长间距螺旋带状和已加工表面瞬间短距波纹为特征的。
4)切除金属团屑的有效性。断续产生切屑的机械加工今，像铣削或脆性材料车削中，切屑或者是由于重
JJ作用或者是由于团削运动而引起切屑辅助喷射作用而离开切削区，那是所希望得到的。同样它们也将不会
以任何方式影响已切削表面。然而当切屑的产生明显是连续不断时，除非采取措施控制切屑外，否则它将冲
击伤害已加工过的表面并且会在表面上留下划痕，除了看起来会令人厌恶外，还常导致较差的表面光洁度
(精度)。
5)刀具上的有效徘屑角。对于主切削刃的卸载、排屑角的某种几何结构形状，以主切削刃进行切削且以
主切刃磨光，那都是可能的，这可产生一个良好的表面光洁度，当然，那是一种金属切削和金属成形严密结合
的加工，但这种切削方法并不建议在实际中使用。然而，由于刀具磨损，这些状况可能偶尔发生并导致在工件
表面特性上有明显的变化。
第32课 极限和公差
制造机器零件应使它们具有互换性。换句话说，每一个机器或机构的零件应制造成具有 定的尺寸和形
状以便使之能装入到任何其他同类型的机器或机构中。为了把零件制造成可以互换，每一个具体零件都必须
把它制造成一定尺寸以便将以合适的方式装入到与其相配合的零件中去。把许多零件澈成有推确的尺寸，那
不仅是不可能的，面且也是不实际的。这是因为机床并不是完美的，刀具也会被磨损的*偏离准确尺寸稍有点
偏差也是允许的。尺寸偏差大小数量取决于要制造零件的种类。例如，一个零件可以制成6英寸长，其长度
偏差为士o．oo 3英寸(即正负干分之三英寸)。因此该零件可以是5．997到6．o03英寸长，面仍然是合格的尺
寸。这两个尺寸被称为极限尺寸。上下极限尺寸之间的差值就称做公差。
公差是一个零件尺寸允许变化的总值。
基本尺寸是那样的尺寸，从基本尺寸出发，靠运用偏差和公差来得到(推导出)极限尺寸
仅允许在单一方向。这就叫做单向公差(偏差)。
单向公差标注是尺寸标注制度。于此公差(亦即偏差)仅在基本尺寸(又RH公称尺寸)的
标注单向公差允许变更孔或轴公差而不影响配合。
当公差分布于基本尺寸的两侧，那就叫做双向公差(偏差)或叫正负偏差。
标注双向公差也是一种尺寸标注制度，于此，公差(亦即偏差)被分别表示在基本尺寸(亦叫公称尺寸)两
侧。
标注极限尺寸也是一种尺寸标注制度，于此仅仅表示极大和极小尺寸。这样，公差就是这两个极限尺寸
之间的差值。
第33课 尺寸控制和表面精整
已经加工完成而且具有正确尺寸和形状的零件常常需要进行某种表面梢整处理，以便使它们能充分达
到其功能要求。某些情况下，改善表面材料的物理性质以便抗渗透抗磨损，那是必需的。许多制造过程中，零
件表面留有脏物、切屑、油诣或其他有害物质在上面。以不同材料制成的装配件或用不同方法加工的相同材
料制成的装配件可能需要某些特殊的表面处理，以提供装配件外表面的均匀性。
表面精避加：[有时可能是一种中段处理加工。例如在任何种类的涂漆、电镀之前，清洗和抛光通常是很
重要的的工序。某些清洗程序也用于改善相配零件表面的光滑度和用于去除毛刺和锐角。因为这些毛刺和
锐角在以后的使用中是有害的。在各种环境中防止腐蚀是表面稻整处理的另一种重要作用和需要。防护措
施将主要取决于原先暴露部分的状况以及尚需考虑防护的材料和包括考虑经济因素在内。
为了满足、实现上述目的需要，须利用表面精整的主要方法，包括影响表面性质的机械表面制作中的化
学变化，各种各样的清洗方法和应用各种防护涂层，有机防护层和金属防护层。早时候的机械工程中，靠加工
零件使之尽可能接近所要求的尺寸来获得零件问的配合。首先加工需配合的零件接近尺寸要求，然后修缮其
加工，继而提供另外一个零件与要相配的零件组合直至获得所要求的配合关系。如在加工中不便于将一个零
件(装)嵌入到另一个零件中时，最终靠钳工在钳台上来完成该项操作，靠钳工来副研修配相配合的零件，直
到获得所要求的配合，因此“钳工”就成了真正字面上意义的钳工了。很明显两个零件必须一直保持配合在一
起，万一有一个零件不得不要更换，这修配工作将不得不重复以上所做的一切。在那些日子里．我们期盼着能
为破损的零件购买一个配件，功能要正好一样而无需作刮研和其他修配操作。
当一个零件可用作“配件”去更换另一个同样的尺寸和材料规格的零件时，那么就说这些配件是可互换
的。互换性制度通常可降低生产成本，因此对于一种昂贵的、琐碎的修配加工没有必要存在，万一需要更换已
磨损了的零件时，这种制度就有利于雇主购买配件了。
第34课 自动夹具设计
用作装配设备的传统同步夹县把零件移动到夹具中心上，以确保零件从传送机上或从备件盘上取出后
置于已定位置上。然而在某些加用场合、强制零件移动到中心线上时，可能引起零件或设备破坏。当该零件
易损而且小小振动可能导致报废时，或当其位置是由机床主轴或模具来确定时，再或者当公差要求很桔密
时，那宁可让夹县去适应零件位置，面不是相反。为着这些工作任务，美国俄亥俄州E1yria的2aytran公司已
经开发了一般性功能数据的非同步系列柔顺性夹具。因为央具的作用力和同步化装置是各自的，该同步
装置可以用精密9t滑移装置来替换而不影响夹具的作用力。夹具规格范围是从o．2英寸行程、5英磅央紧力
到6英寸行程、400英磅夹紧力。
现代生产的特征是批量变得越来越小而产品的品种规格变化更大。因此，生产的最后阶段，装配因生产
计划、批量和产品设计的变更而显得特别脆弱。这种情形正迫使许多公司更多地致力于广泛的合理化改革和
前面提到过情况那样装配自动化。尽管柔性夹具的发展很快落后于柔性运输处理装置的发展．如落后于工业
机器人的发展，但仍然试图指望增加夹具的柔顺性。事实上夹具是重要的装置——生产装置的专项投资就加
强了使央具更加柔性化在经济上的支持。
根据它们的柔顺性，夹具可以分为：专用央具、组合夹具、标准夹县和南柔性夹具。柔性央只是以它们对
不同工件的高适应性和以少更换低费用力特征的。
结构形式可变换的柔性夹具装有可变更结构排列的零件(例如针形颊扳，多片式零件和片状颊板)，标准
工件的非专用夹持或夹紧元件(例；气动标准夹持央具和带有可移动元件的夹具配套件)，或者装有陶瓷或硬
化了的中介物质(例如流动粒子床央具和热夹紧夹具)。为了生产，零件要在夹具中被固紧，需要产生夹紧作
用，其有几个与夹具柔顺性无关的步骤：
根据被加工的即基础的部分和工作特点，确定工件在央具中所需的位置，接着必须选择若干稳定平面的
组合，这些稳定平面就构成了工件被固定在央具中确定位置上的央持状轮廓结构，均衡所有各力和力矩，而且必须保证接近工件工作特点。最后，必须计算、调整、组装可拆装的或标准夹具元件的所需的位置，以便使
工件牢牢地被夹紧在夹具中。依据这样的程序，夹具的轮廓结构和装合的规划和记录过程可以近行自动化
(控制)。
结构造型任务就是要产生若干稳定平面的组合，这样在这些平面上的各夹紧力将使工件和央具稳定。按
惯例，这个任务可用人—机对话即几乎完全自动他的方式来完成。以人·机对话即以自动化方式确定夹具结构
造型的优点是gJ有组织有规划进行夹具设计，减少所需的设计人员，缩短研究周期和能更好地配置工作条
件。简言之，可成功地达到显著提高夹具生产效率和经济效益。
在充分准备了构造方案和一批材料情况下，在完成首次组装可以成功实现节约时间达50％。
因此夹具结构造型过程的目的是产生合适的编程文件。
下面的部分将阐述自动化夹具设计的程序编制步骤和应用实例。
第35课 压力之源——泵和压缩机
从原理上游，适于泵送流体的大多数泵都可以泵送空气或气体，尽管大多数油泵几乎不作为空气压缩机
来用，而某些压缩机未作调整则不可以输送非压缩性流体。
考虑原则。对一台可以传送足够大压力以供实际使用的液压泵能力的主要要求是．
a 控制流体泄漏的措施。要么用特殊密封要么紧缩加工间隙。
b 要真正均匀而非脉冲式输送。
c 在运行中不存在空穴现象，因为作为实际用途的流体都是非压缩性的。
d 机械平衡达到足够程度以使泵能尽可能快地旋转，目的是已定输出流量时减小泵的体积。
e 由于泵内有内压力，要有充分的措施似最大限度减小工作零件、泵壳等的变形的影响。
f 间隙量要小，以便在起动期间很快动作，对含气流体，泵可像压缩机那样，把空气通过输送管线排
出，而不让它沸留在泵中。
g 配置适当的进油闽或配流装置，以使泵能产生良好真空吸油作用，或者另一种情况下即飞机上高空
飞行操作的液压装置或较高拈皮作为掖压泊时更应采取这些措施，应该注意的是入口购或油门开启的时间，
这几乎和油口尺寸一样重要。
一台良好压缩机的主要要求是：
a)与机械间隙相适应的尽可能小的间隙容积。
这是因为在间隙容积中校压缩的任何气体都将再次膨胀而不是被排放掉
而且影响可能产生的最高压力。
b)除低压泵外，要有两个或更多的压缩阶段。
使阶段间有尽可能多的中间冷却。由于气体是进行绝热压缩的而不是等温过程压缩的．因此
减少功和输出量的损失。其次，由于间隙容积的原因，要减少总体上的输出损失。
c)泵中空气预压缩压力升高到输送管线中压力。尽督标准往复泵因具有自动阀或受压弹簧阀能保证这
点．但某些旋转式压缩机则必须专门配上气阀来配流，以便获得项压缩，而另一些泵则全然不可能做到。泵内
无预压力，一旦输气阀口打开，管线中气体形胀而回到泵内，泵内全部流体不得不再次被压缩。具有预压缩装
置的旋转压缩机不可能输送油流。
d)缸体气冷或水冷措施，使得压缩机中气体温度尽可能保持等温状态，而被输送的气体体积相应增加。
这是掖压泵在正常情况下所不需要的特性。
e)在压缩期间，控制气体泄漏的措施是靠压缩机往复运动活塞上的密封环或者依靠旋转式压缩机上的
细微间隙。
f)配置足够的进气阀的面积以防止因进来的气体在节流过程中所产生的容积效率的损失。
各种主要类型的泵和压缩机都使用活塞、相啮合的齿轮或旋转叶轮，这些类型的泵和压缩机已经证明能
提供高压和良好性能。其他类型的泵，例如离心泵、涡轮压缩机，是不用于压力系统的，因为它们不能产生有
用的足够高的压力。
第36课 变速液压装置
许多液压装置，如像机床上用的，其操作速度能随意变化，那显得特别重要。这种变速可以以下列方法
有时以一个以上的方法相结合来实现。
a 用于动控制改变泵的拖出；
b 利用几台泵组合；
c 靠自动节流调节输送泵的输出员
d 通过泵的旁路，经分流阀输出；
e 操纵动力油缸改变流量。
L泵送量的变化。泵的输送量可以靠以下方法变化
a 其速度改变‘
b 在可变冲程泵中，改变其冲程i
c 利用两台或更多的泵并联送出不同的输送量。
因此借助不同的组合来启、停这些泵，可以获得不同输出总量。
当泵是用电力驱动时，第一种装置是一种容易实现的装置。虽然为了实现标准要求
统是比较复杂的。机械变速齿轮箱已经成功地用于恒速的电力驱动。
如前所述，泵的几种机构借助手动控制轮、通过减少工作冲程，很容易被采用来提供可变的输出。
第三种装置是够简单的了，但其是以确定步骤来改变输出的。并联设置的两台泵可提供相当于下列的
种范围的输出：
A泵；B泵；A泵加B泵。
并联设置的三台泵可提供相当于下列的七种的输出：
A泵lA泵加B泵；B泵；C泵加B泵；
A泵加C泵；A泵加B泵加C泵；C泵。
因而，可变冲程泵是容易见效的，像这样三个泵并联几乎肯定是合算的，尽管两泵装置对于傍在压力机
中的作用可能是很好，但三泵并联大部分工作冲程都是在低压运行，而且这是可以使用相对便宜的泵，且对
于最后的工作冲程中，有利于高压小输送泵的切断(换)。任何标陆式的自动切换将在低压系统中通过夯路进
行操作控制的，而无须与其他泵相互干扰。
2．泵翰送量的调节。在输送量可变的泵情况下，输送到系统去的油流可以通过节流测定、及泵自动调节
本身输送量直到流量减少。自动流量控制阀即蝶阀比简单的节流阀奸。这是一种极简单的系统，但是速度易
改变，这速度据油的粘度、温度的作用等而容易变化。测定节流量必定是可调整的，以便保持速度恒定。另一
方面，可能要为流量变化而展开节流补偿。
在液压缸的两条管线中装设流量控制阀，每个阀仅仅可进行单向控制，但要注意：当回流到油箱中去的
液压缸的液体量可能在两个方向上不相同，速度控制程度也可能并不相似。
3．利用流量分配阀。各种类型的流量分配阀都是通过泵的旁路装置，被用来控制系统的速度，即使耗费
的动力稍稍贵一些。利用选挥器将几个油口组合在一起那是可能的，通过几个不同的流量分配阀顺次控制流
体的流量，为选择器的各个位置提供不同的流速。
4．液压缸容积的变化。利用恒违输送泵来得到变速的另一种办法就是使用不同容量的液压缸(即不同
的压力机)，或者是并联或者是利用多容积结构。例如，如果机床滑板上装上两个控制液压缸，那么通过合适
的选择可以获得相当于下面的变速操作：
a 使用液压缸A；
b 使用液压缸B2
c 液压缸A和B一起使用。
如果B＝2A，那么获得的速级顺序为1，2，3。两个液压缸与两个泵的组合
显然比起现有的变量泵来说更复杂的系统代价是昂贵的。
很明显可以提供9种速度
第37课 电液伺服系统
1．电液系统利用低功率电信号(比1瓦小＞以控制大功率的液压活塞的运动和额定功率7．46千瓦的或
更大的液压马达运动。电器控制设备和液压动力设备之间的中介连接装置就是所谓的电液伺服阀。这些阀
必须用在既快速又精确反应的系统上。飞机控制就是一个例子，而数控机床则是另外一个例子。因对各种设
备的性能要求日益严格，故电液伺服阀正在被各领域推广使用。特别是曾使用过其他控制方法的许多机构．
如果他们用上液压技术，就能从装设的电掖技术中得到益处。
为了确定对于具体用途的电液伺服阀的适应性，需要深入理解各种类型阀的某些特点．而这篇文章旨在
通过阐述这些阀的操作模式和稳态性能以及包括关于他们的动态特性的资料来介绍这各种类型的液压闽。
文章后面还附有关于这类液压闽的电控电源的注释。
根据前面课程和与电磁铁有关概论中所述的阀内液压元件动力学分析，在这里将这两种分析相结合就
可模拟制造出一种完善的电液伺服阀。获取大多数阀的动力学特性，并作充分的计算、说明，g15Z非常必要
的。因为他们的响应通常比他们用于控制系统中的响应快得多。本文的意图是为有效地使用这样的阀而提
供更充分的基础资料并不着重在他们的设计方面。
z．流量控制闽
电液流量控制阀具有动困即移动铸铁装置，该装置设有高精确度的主控阀芯。该动圈即移动铸铁元件被
称作“衔铁”，而衔铁的小小偏转会引起阀芯的位移，或者是直接由机械杆件引起位侈，或者是非直接地通过
先导压力引起位侈。这主控阀芯可以是三道式或四道式的，而阀芯的最大位移一般是小于2毫米。阀芯肩部
宽度和阀体槽长度特别匹配，间隙只有几个微米以内，而闽芯和阀fL之间的径向间隙约5vm那样大小。流体
中，脏物微粒应比径向间隙小，例如比5ym或比o．oo02英寸小。由阀芯运动引起的每个阀槽的开启，起着限
定进出伺服缸流量大小的测流孔板的作用。
第五章 机械电子技术
第38课 专家系统
专家系统中有一些常常使用的特性。某些外围程序构成这些特性中的大多数
化的“壳”式软件提供了适应具体问题的最好特性。包括在本书中的主要特性是：
〔1)被动推理目标或反向链接——一种推理技术，该推理技术利用IF THEN规律分别中断
转入到较易证明的较小的子目标中。
(2)带不确性的复制(模仿)——一种系统以尚不知道的数据和某些规律去进行推理的能力。
(3)被动推理数据或者向前链接——利用IF THEN规律，由初始数据去推导某一题解。
(4)数据表示法——存贮并选取系统中课题的特定数据的方法。
(5)用户界面——创生一种易于使用系统的编码区位。
(6)解释——是用于实现一条建议的解释推理过程的能力。
专家系统更有趣的特性之一就是解释他们自身的能力。假定该系统知道推理过程中所使用的规律，那
么，系统向用户提供那些规律作为解释结果的工具，那是可能的。这类解释程序对于某些系统可能是非常惊
人的，例如“鸟类”(指导弹)识别系统，它能报导它知道该“鸟”(指导弹)是一只进行中的黑色“信天筋(海鸟)’
(指某种导弹)。类似地，它能证明该“乌”为何是一只“信天翁”。
然而在别的时刻，这种解释程序对于用户来说是相对无用的。这是因为专家系统的规律代表着典型的经
验知识，而不能深刻理解该题目定义域。例如汽车诊断系统程序具有使迹象与问题有关的规律，但没有陈述
那些迹象为什么与这些问题有关的规律。
解释程序对于知识库工程师而言总是极有价值的。通过观察解释程序，知识库工程师可以看出系统是如
何地运行的和该规律和数据是如何地相互联系的。这是在开发过程中的非常宝贵的诊断工具。
第39课 建筑机器人
英国建筑自动化与机器人技术协会最近的一次会议上邀请了几个日本最大建筑公司的代表作了一个关
于建筑工业自动化与机器人技术最新发展进步的报告。这会议是很及时的，因为在这个领域的主要发展的秘
密刚刚被公开披露，在这个领域所有日本的建筑工作者一直在开展此项工作。
早些时候，日本建筑机器人的研究在新闻中曾有广泛的报导；这包括喷漆机器人、水泥楼面桔整机器人、
隧道掘进机器人等，所有这些机器人颇直接地面向现实的任务开展应用自动化，这各种机器人装置是日本政
府研究计划的成果(指日本工业与贸易部)，还包括日本六家主要的建筑公司和waseJa大学在内的研
究成果。这些简单的机器人样机很难被推荐到非结构性的户外环境的建筑物建设中使用，因此没有显著地研
究和发展。其主要研究在于这些早期的设计和建设自动化的投资目标之间权衡中进行，那就变得很清楚了。
日本多间建筑公司对美国几间大学以重大投资来解决这一困难任务表示响应”他们现在正在获取其投
资利益且他们表明了是他们首先采用先进技术系统。当建造在开展时，这种系统的一部分就是将工场周围环
境围拢起来以便用层层顶升的施工方法建设高层建筑。所有日本的主要建筑宣告了这建筑观念的变化，而且
在这次会议中的两位演讲者(从Ob，ya‘h5和5hZm5zn公司派来的)用影视显示了大规模运用这种新建筑技
术的现场试验情况。
首先看见的新的装置可视作为一个比复杂天气防护架小的装置，包括直接建设场地在内，但事实上包括
相当大数量的技术革新内容，而第一个工作系统获得了极为重要的成就。
第40误 微机为基础的机器人模拟
微机为基础的机器人模拟软件包包括有许多新的特点，这些特点使得专业性微机基础的模拟和脱机编
程经得起方案选择。
CAD绘图可能是从国外cAD软件包进口而来。该软件包是利用DXF格式的，或者利用国内三维t八D
系统来模拟目标，包括模拟表面实体结构的几何图形模拟，多线挤压成型模拟，实体和回转体模拟等。
超级VGA工程因学软件进行模拟标准化配制，这标准化配制是由工程团学软件包基础工作站来提供。
任何一般的机构，包括平行结构、树枝状结构以及新型机器人都可以进行模拟。当然，利用早已确认的
140多种工业机器人中任一种都是可能的。
机器人动力学问题也可能就是模拟问题。力、力矩、质量、惯性矩等等，机器人上的每一个关节都存在着
机器人在空间的轨迹滞后于机器人控制器所预期的轨迹。这滞后的范围大小，当目的是快速移动时，任何超
越以及最终的急剧、突然的停止，都可以通过改变模拟控制规则系统的特性采估计和优化。拾起重物即赋以
有效重荷的动作也可以看作是否超过电机扭矩极限进行模拟的。
精整应用中的机器人；
复杂的程序已常常妨碍制造工作人员使用精整应用中的机器人，然而，去毛刺和精整加工仍然使用疲劳
的手工劳动。由机器人等实验室、3M磨料部门设计了力控制装置。该装置可以准确地跟踪描划出零件轮廓
和补偿磨料磨损。这样，部位较少或公差较松的，可以利用逐点进行编程，这使得逐点编程较为容易，并让机
器人连贯地执行大多数的磨削、去毛刺和精整任务。机器人可以利用位置控制以便磨削，利用力控制以便去
毛刺和箔整。低摩擦气缸的缓慢控制力或反馈均包括在内。
力控制机器人在自动去毛刺和精整工作中缩短了工作时间周期并提高了零件质量。这种机器人可为重
型设备制造者缩短去毛刺时间的三分之二。
第4l课 机器人学的定义和机器人系统
L机器人学的定义
要以一种方法来定义机器人而为每一个制造者和使用者普通地接受那是困难的。然而，当统计、记录、清
点——下在各个国家和工业部门中使用的机器人数量时候，一个清楚明确的机器人定义的重要性就变得非常
明显。此外，单一用途的机器，常称作刚性自动化设备的，具有某些看似机器人那样的特点。在日本，根据报
道过的在使用中的机器人就超过85000台，都是没有定义界定的。如果将制造工程师协会(sME)所研究制
定的定义应用来界定这85000台机器人、大约只有12000台才够格认定为机器人。美国制造工程协会内的
机器人制造者组成的一个团体即美国机器人研究所研究制定的定义是以下内容：机器人是一种可重复编程
的多功能的操纵控制器t是被设计用来搬运材料、零部件、各种工具和特种装置的，它们是通过可变编程的运
动机构来执行上述各项任务*
关键词是可重复编程和多功能，因为大多数单一用途的机器设备不能满足这两个要求。
可重复编程意味着机器人必须能进行重新编程以执行一个新的任务或执行不同的任务或者能显著地改
变机械臀或加工刀具的机械运动，多功能就是重点强调：机器人必须能够实现许多不同的功能。不同功能的
实现又取决于程序和加工工具的应用。这一定义的一个变种更清楚地阐述了现在流行的机器人的智能性，其
内容如下：机器人是一个独臂的、不长眼睛的、而又有一定记亿能力、不会说话、不会看也不会听的“老实人”。
尽管现在流行的有用的机器人有巨大能力，但即使最没有训练的工人去处理在其工作单元中发生的许
多事情来说也比机器人好。例如，工人们当零件失落在地面时或零件的传送机没有零件时，他们都能意识到。
但没有装设一批传感器的、头脑简单的机器人就不会有任何这种信息意识。即使备有技术上最先进的、很有
效的传感器的装置，机器人也无法与经验丰富的工人相比拟。因此，一个良好的自动化工作单元的设计需要
利用与机器人控制器相连接的周边设备、以使其智能达到接近操作工人的感知能力。
2．机器人装置
现在机器人装置与工作单元装置之间的差别是十分清楚的。机器人装置仅仅包括机器人硬件，而工作单
元装置却包括机器人装置零部件和加上生产产品所需要的所有附加设备。
当制造者着手创建的集成机器人自动化转变成日益复杂的生产装置时，机器人系统与机器人之间的区
别将在于是否通过计算机辅助设计和计算机辅助制造(cAD／cAM)来进行编程和控制。另方面，机器人手留
上的加工动作，根据生产工艺的需要由系统自动地改久为了理解当前机器人的技术水平和将来的发展趋
势，先研究基本机器人系统是符合逻辑的合理步骤。
第42课 微型计算机基础(1)
这一章阐述组成微型计算机的主要元件以及微处理器。所提供的细节是足以让工程师有效地应用微型
计算机。这章讨论微型计算机的结构，包括存贮铭、连结外围设备的具体措施和动JJ供应等。可编程控制器
也考虑作简要介绍。
1．微型处理器
当谈及“微型计算机”时，往往要提到“微处理器”，这正如“蒸汽机”与“蒸汽机车”两个术语对应使用一
样。准确地说，微处理器仅仅是微型计算机的一个部件。微型计算机是建立在数字技术基础上的设备，非常
之小而又足够便宜，可广泛(无限)地在工程中应用。微型计算机必须编程后按所要求的顺序进行操作。流体
动力工程师通常是员熟悉设备控制顺序的工程师之一，因此编程工作员好由他们来完成。
2．微型计算机
微处理器其本身实际是无效的，它必须与其他装置结合一起使用。基本元件是：微处理器，它要完成逻辑
运算；存贮器，存放程序和数据；榴人／输出装置，它们将外围设备跟计算机相连接并起动力供应作用。这样一
个系统可以是装在一个进行丁完善、预先推备好丁的和经试验过的单一的板上。工程师必定与装备有流体动
力装置的微型计算机进行人机对话并提供动力和程序。附加到微机上的其他装置称为外围设备，如著名的外
围设备有打印机和显示装置等。
3．微处理器是微型计算机的“大脑”。它是靠输送自身内部的或存贮器与输入／输出装置之间的数据和
信息来进行工作的。它执行简革的关于数据的逻辑运算。它执行这些操作的顺序以程序的形式存放在存贮
器中。
数据是以二进制形式编码或者是根据二进制的数码编码。这些是一种数学上的表示方法，即或者是以
“l，7或者是以“o”，叫做二进制数的方式表示。信息是以一种确定数目的二进制数为单位来处理的。例如，一
个8位二进制数的微处理器是以8位二进制数的“字节”或“字”来输送数据。而16位二进制数码的微处理器
是以16位二进制数码的“字”来进行处理数据的。
微处理器执行指令的速率是由一种计时(实时)装置来控制的。这计时装置常常被称为“计时器”，通常也
称石英晶体钟。典型的例子是以一百万分之一秒(1fls)执行一条指令。
4．总线
微机互相联系的结构叫总线。一个8位二近制数码的微处理器将有传输数据字的线路
地址”的16条线路和若干条控制和动力供应的线路。
通过总线系统将数据传输到各个装置去。关于地址位置的信息是通过地址总线来传输的。
5．存贮器
微机的存贮器容纳程序即现行使用的程序和提供信息存贮，例如输人数据和计算机结果等。工程师必须
考虑两种类型的存贮器，而是这些存贮器在所有微机装置中将总是存在的。
(1)只读存贮器
只读存贮器(RoM)分成几种类型：
a．掩码编程的RoM，制造时最初费用高，但革位费用成本低。因此那是适合于大批量生产产品的。
b．可编程只读存储器(PRoM)，用户可以在此中借助烧断线路中的选择熔丝来决定内容。那是用作中
批量产品生产的。
c．可撩去式编程只读存储器(EPROM)，用户可以用电作用的方法(把EPROM用作编程器)插入内容，和可借助紫外光螺去内容。那是用于小批量生产和开发应用上的。
d．电作用法可编程只读存储器(EEPR〔)M)，这可以存放其全部内容，也可借助一个电的信号棕去。
(2)随机存储器
在随机存储器(RAM)中，即在读／写存储器中，其内容可通过微处理器“写入”和“读出”。它是用作程序
和数据的随时储存，因为其内容当断电时就会丢失的。它被称为易失随机存储器。
随机存储器可用备用电油工作。它将保存其内容达数年之久，实际上其性能像只读存储器(ROM)那样。
它被称为非易失型随机存储器。因此，尽可能将永久性程序放在只读存储器中，因为只读存储器不会由于电
的干扰而受损。
第43课 微型计算机基础(11)
6．其他存储器装置
一般来说，用于控制流体动力设备的微机是专用存储器装置，而且将仅需要只读存储器(通常是可控夫
式可编程只读存储器)和随机存储器。其他贮存方法是：
盘式贮存：这些盘是当需要大量贮存时使用。工程师当在“开发”系统上用盘来编写程序时可能碰到它
们，开发系统本质是具有附加设备的一般用途的微机。软盘驱动器并不是很耐用的，因而不适合在恶劣有害
的环境中使用‘
7．输入／输出
微机的输入／输出(1／o)是为了连接外围设备的而且便于使用的部件。它通常需要有一个接口
获得辆人／输出信息的方法：并行输出；直接连接到数据总线s去阂输入／输出；串行输入／输出。
(1)并行端口装置
这是一种元件，这元件提供端口或接头，以便连入或接出微型处理器。每一个端口通常有八个各自并行
的位。这是由于组成I／o装置的位形结构元件造成。
一个端口可以被看作是一个全宁或一串信号位。在这些情况下，每个位可以像所要求的那样或者被用作
一个铺入或者被用作一个输出。来自开关的电信号就是输入的例子。而作为一个输出，该信号去控制激
发阀上的电磁线田，这样的装置是极多用途的、万能的，且方便使用，因而在工程中广泛应用。
用作I／O的著名的芯片有：
a．PIO，并行输入／输出
b vI入，万能接口适配器
c．NA，外围接口适配器
d．RAM I／O，及AM输入／输出
(2)直接与总线连接
微型计算机可通过把元件连接到总线来扩展。专用插件，指明可通过控制台八个电磁线因的板来获得
(3)去祸输入／输出
某些微机只有若干为I／O准备的存储器单元，这I／O附有为了快速存取和简化编程的特殊指令装置。
(4)串行端口
数据是靠一连串颇像莫尔斯(MoMe)电妈的定时脉冲来传送，而接收装置具有一种能理解脉冲含意的
方法，它省得花大量的线材，因为一根导线就足够了。传蛤这些脉冲的速率称作“波特”(Baud)速率。它将仅
用于商微机一定距离的流体动力系统，因为中间需要有一种翻译电信号的装置。
8．直流电源
具有微机控制装置的完善的电源装置将需要有各种不同电压的动力供应。所需稳定的电压对于不同的
元件来说将是有区别的。例如，一台典型的微机需耍5伏特的适度稳定的直流电源，甚至是交流电源。
由电网供应的电源需要转化成直流电压。电力供应有两种主要形式：一种线性荷载供应(低频供电)和一
种切换(开关)模式(高频供电)。
(1)线性电源该线路具有四个主要元件，把交流电转换成平稳的直流电供府。
a．变压器，用于将总线交流电压t比如表示240伏特，50周波电压
b 整流器，用于把已降压的交流电压转换成脉动直流电压。
c．电容器，用于去除直流电压中的脉冲成分。
d．稳压二极管，可能附加该管以提供一个标准电压。
线性电源将是：
a较为便宜；
b 又快又容易地利用简单元件来构成。
这样一种装置的缺点是：
a．变压器大而且重；
b．需要大的电容器；
c．输出可能受到总线电压干扰的影响i
d．大约只有3G％的低效率，这意味着有大量的能变成热而浪费，
作为这样一种电源应用的例子，那就是螺旋控制阀供电。
(2)切换开关模式供电
开关电源总的系统是复杂的。简言之，工作方法是：首先对输入的电源进行检波、整流
的频率开关、通断。实际上是形成高频电源，而后，以大致与线性电源相似的方法来加以女
这类电源的特点是；
M体积小、重量轻；
b．动力损失很小，因此产生的热少；
c．其按宽波脉冲输入电压进行操作；
d 开关模式电源常常用于对微机供电
9．缓冲寄存器
微机的输入／输出通常都被缓冲的。缓冲寄存器是一个被认为是可消耗的小型放大器。当微机道受至
烈的电压波动，缓冲寄存器被破坏，这样就隔离和防止了微机损坏。
“缓冲寄存器’12一术语也用于表述为存贮中数据的中介储存，这是一些并不涉及工程师工作的事情
第44课 可编程控制器
1．概述
现代可编程控制器仅仅是作控制用途的微型计算机而已。
“可编程控制器”(Pc)或更早一点“可编程逻辑控制器”〔PI。c)，这名称如此流行，是由于可编程控制器
在微机出现以前就很有用，尽管当时的可编程控制器还很简单。保留该名称对于早已经通晓逻辑控制的工程
师们来说从心理上更受欢迎的。
早先的装置使用二进制来转换，正儡微机进行的那样。他们把这样一些零件装置，例如继电器、固态开关
(晶体管)或射流技术(气流逻辑学)器件组合在一起，对他们进行排列编程，以便尽可能少地使用元件。
他们的性能受到运转速度、绝对体积大小和元件成本的。
一部微机可能包含100 ooo个转换设施(开关)。程序的存储器是不安的，而且是多种多样
因此，早期的可编程控制器的局限性逐渐消失。现代人们以容易理解角度来编写程序，因此
省元件(指内存)，而以多用一些存储器元件作为一种选择。
2．装备
可编程控制器通常有以下装备：
a．控制接口。这接口是要么与基础单元组成一体要么作为备用插件而易于利用。
b．某些所研制程序的永久存储装备或者是带电他的随机存储器(RAM)或者是可编程只读存储器
(PROM)”
c．人机对话常常是借助简单数字小键盘，而读出则可在一简单的发光
就可充分使用键盘和显示器。
d 它们结构上是坚固的．而且折电流噪音和干扰的性能良好。
3梯形逻辑继电器
编程可以利用Bfslc语言或机器代码来进行，但可编程控制器常常要被设计成能用作梯形逻辑继电器。
梯形逻辑继电器，正像其名称的示意那样，是建立在继电器的布尔代数或逻辑表示法基础上。专用的番
可编程控制器都有它们自身的指令说明装篮和编程说明．以便各可编程控制器需要被查询时使用。
正像以BIslc编写的程序那样必须借助一种特别的解释程序被转换成机器代码．因而梯形逻辑继电器
也必须具有一种解释程序。
梯形逻辑继电器存在：
a．像机器代码那样难于掌握；
b．在执行方面比机器代码速度较慢；
：．比机器代码或D15Ic有更多的。因此建议
系统和机器代码而不是梯形逻辑继电器装置。
第45课 CAD／CAM计算机辅助设计与制造
计算机辅助设计(cAD)和计算机辅助制造(cAM)是使用数字计算机的，它们快速而精确，集中文完成
从工程设计到产品制造的全过程。cAD／cAM是把数控技术和计算机技术集中组合在一起，从而引申演化
而来的。数字控制和数字计算机由于通过公用数字型数据而组合并随着电子技术不断发展而充实起来。到
如今已经达到这样的成熟阶段，即两者的结合已将我们带到向往已久的自动化工厂的门槛。
cAD／cAM的计算机化的多种功能，归纳起来有如下三个方面：
[1)设计／制图，即计算机辅助工程；
[3)计划／制定进度表，即信息管理系统
(3)制造自动化。
一个理想化的cAD／cAM系统如固所示。它表明用户如何经图像终端和计算机联系。利用公用数据库
内所存的信息从开始到结束来设计和控制制造的全过程。随着人机对话式的制图方式的问世，用户使用编妈
穿孔卡片组成纸带卷特数据和指令输入计算机的问题就不复存在。用户不需要具有计算机编程和操作的经
验也能使用机床。有了人机对话式制图，用户就可以用屏幕显示图形与计算机进行连续通讯，操作这些系统
不要求具有计算机知识，而是在实时情况下与计算机进行沟通，即计算机几乎可以瞬时对用户的指令作出响
应，在CAD／cAM中，希望解决三维机械设计和制造问题，只要通过键盘和光笔或其他类似铅笔的装置和计
算机交互作用，设计人员在显示屏幕上规定点和线等就可9fB快构成屏幕显示的图形或模型，这其实是计算
机数据库内所存储的图像的真实再现。
用笔划一下，或按一下按钮，设计人员就可以对整个或部分设计图样进行移动、放大、旋转、翻转、拷贝、
修改、处理等。例如通过按一下按钮，设计人员可发出一翻转指令而产生一显示的镜像来制造一对称零件或
可利用一平移指令来建立零件的模型，也可规定一横截面，然后进行线性平穆以建立一个平面模型。同样，用
一个横截面绕其中心轴旋转的旋转指令，也很容易就可建立一个圆形零件的模型。这些均利用了计算机可又
快又好地重复动作的优点*
在设计完成之后，可利用计算机存储器内所存的最终几何数据来产生数控指令，以便在自动机床上制作
零件，或建立一个印刷线路原因和钻孔纸带以便自动制作印刷电路卡片。现在许多cAD／cAM系统可以对
某些类型不同的零件产生数控指令。可在屏幕上模拟刀具路线从而可较快地确认、检验和修改程序。
总之，CAD／CAM功能各不相同，CAD有以下四类功能：(1)几何造型；(2)工程分轿；(3)运动学；(4)自
动绘图。
CAM也有下面四类功能：(1)数字控制；(2)工艺加工过程；(3)机器人技术；(4)工厂管理。
第46课 计算机数控和直接数控，CNC和DNC
对计算机化数控(cNc)和直接数控(nNc)作简要叙述，在这种场合是所希望的。这不应与同数控相关
的计算机辅助编程相混淆。实质上，后者是脱机的，因为编程是在与数控机无关的计算机上准备和进行的。计
算机化数字控制具有一台专用计算机，专用计算机控制数控功能。在传统的数控系统中，控制是硬连线的，而
因此在装置中的任何修改或附加都要求控制器中有许多改变，而由于受基本构造的，这些变化可能发生
或不可能发生，任一情况发生都是可能的，此外，当零件必须重新制造时候．纸带每次都需要装机。这结果浪
费时间，而且有时在读数上发生误差。如果要求指令作任何改变，那么修改和编辑都是不可能的。与此相比，
在计算机化数控中使用电子硬件极少，而是使用软件来获得基本功能，那就是为什么有时它被称为是软件控
制。这有助于方便地附加设备而无须增加更多的计划和费用。这系统具有通过磁(纸)带或键盘输入程序而后
储存的能力。每当为着零件制造而要求任何程序作运行时lG此它被视为节约时间和消除由于带子读取引起
的误差。而现在程序的编辑操作大大方便了，这是在小批显生产或样机制造中的一种极度希望的操作。任何
具体信息或操作程序块都需要被显不和／或应用，即该系统具有作为搜寻的设备等，那么，操作人员可在工作
进程中在计算机上进行搜寻。由于这些计算机是专用机，比较起来，它们需要少得多的存储量，而且由于现今
的成本和高可靠性能，致使计算机数控(cNc)在所有的数控(Nc)工作中已经变得更为现实。诊断软件使得
在这些系统中的故障检修极为容易。
直接数控系统涉及到利用大型计算机，那不仅能在公司中完成其他各项工作，而且还管理工厂中的许多
数控安装任务。由于现代计算机集成生产制造和柔性制造系统，数据集中化处理和控制都是所期望的，因而
直接数控是十分有用的。计算机主机存人程序而处理以后又将这些控制信号送到各个数控装置去(Nc)。计
算机化数控系统容易适应所建立的直接数控。从历史角度上讲，直接数控(DNc)比计算机数控(cNc)出现
得早。由于需要大量的存储装置和包括Nc机到计算机之间相互连接在内的具体的布线工作，因此直接数控
(DNc)是很昂贵的，因而任何新的附加安装的Nc机必须与主计算机相协调、相匹配那是很必要的。其他方
面要考虑的一点是当主计算机发生故障时的停机。当各cNc的Nc机都带有其本身的专用计算机时候，就
这一方面情况讲，制成标准组件的方法的确有着许多优点。
第47课 加工过程的数控
近年来使用计算机的机床数控已有很大发展。一般说来，在需要生产大量同类型零部件时，自动化机床
既有效又精确。由一个自动循环变更为另一个自动循环是一个时间长而花费大的过程，只能进行长期批量性
的生产。然而在许多情况下，只需要生产少数零部件，这时用计算机控制的机床则是可取的。
有两种类型的计算机——数字计算机和模拟计算机。数字计算机以数字形式显示数码来进行工作，一个
数字就是一套用以表示数码的符号中的一个符号。在电子数据处理中使用的计算机就是数字计算机。模拟
计算机是以对量的模拟为基础的，它处理的是物理量而不是数码。
在数字控制系统，将图纸上的信息输入磁盘上?并把磁盘放入一台特定类型的计算机里，而计算机则根
据这些信息计算刀具的连续运动。输出也打在磁盘上，在需要时该磁盘则故入机床控制装置中。一台计算机
可为许多台机器服务。磁盘nJ以保存起来以备日后多次使用。在再一次需要同样零件时，只需复用磁盘即可。
为取得最佳效果，必须把电子控制装置和机床一起设计出来。
这种方法也已应用来控制氧切割钢板，当需要不规则的外形时，如在造船方而，目前实际应用的方法是
做出模扳并用人工控制按照切割线进行切割，这是一种常常达不到精确结果的方法。用计算机控制，则信息
由特制的计算机进行处理，计算机为切割机的控制台提供所需的磁盘，借助这种磁盘，机器就能非常准确地
自动切割形状复杂的钢板。
这一发展对于轧制钢板特别重要，同时也是自动化应用于成批生产的一个很好的例子。
第48课 柔性制造系统
设计柔性制造系统的一个基本问题是要建立构成系统所需的单元。由于好几个原因，柔性制造单元是比
较复杂的，它们具有不同的物理特性，以完成工件或部件所需的转换。柔性制造单元还要能适应与各种不同
的材料搬运系统的互相联系(如机械手、自动导向车、输送机、装卸小车等)，并要和数据处理网络通讯以便与
系统一体化。
柔性制造单元的简田只是具有一个输入、输出的单元。它们具有下面的基本功能即完成转换过程：允许
缓冲寄存器存储或保持工件(程序)；提供对外部的材料搬运系统的物理连线和对受控制数据等的数据库进
行通讯，也能将数据反馈给上一级的控制，这样，可对性能作进一步分析或进行实时故晾的修复。
单元内部的零件和刀具的传递可通过多种设备来完成。例如托板更换装置，自动化托板存储装置，更换
零件和刀具的操作装置等。这些设备对的和往往是无人操作的单元来说是很必要的。
主要的转换过程本身可以是加工(例如车、铣、捏、磨、切削、冲等)，排屑(零件洗涤和切屑问收)，焊接．上
漆，自动装配，检验，包装，存储等。
单元的产品通常通过一个缓冲存储器送走，只要容量允许，输入输出缓冲存储器及材料搬运系统均可用
同一传送装置。
在过程控制系统中，须由分布网络的智能节点来分别处理每个单元。
单元的输出是FMs具体模块的产品，它不仅包括成品或半成品，而且还带有计算机可读格式的数据，
这信息将经过分布通讯网络而告诉下一个单元，对零件做什么，或如何对辅出作进一步处理。例如，若零件已
在一个单元经过了数据表面处理，它就可以到另一单元作进一步的加工或检验，这时，须将零件和计算机可
读格式的数据都传送给下一个单元。
第49课 交互式编程系统
新近机床制造者两次介绍计算机数控编程系统表明，为了让编程人员易于使用，而继续在强力地发展改
进。起普(Trand)表示其交互式编程系统(1Ps)已经获得德国工业革新奖。该系统的目的是使熟练的车床工
人根据一份田去让零件按程序加工，而无须具有更深的编程知识，但要利用其习惯的车床工作经验。该IPs
软件是在具有高速计算性能和快速图形输出的硬件中运行，并可以在机床上、机床附近设置定位v或在编程
办公室中遥控。
根据赵普的介绍，该IPs系统已经达到下列这些目标：利用容易理解的符号来确定所有加工顺序，这样
免去使用编程语言；对机械师的图形输入立即作出反应以便能改变步骡或者立即加以优化处理，使得容易存
取近似的加工顾序资料；提供充分的技术支持，例如在所存储的技术数据组合基础上，对其全部金屑加工数
据进行自动化计算；对所有已编程顺序和在机床上的刀具速度设置提供实时图形模拟。
工件几何图形确定之后，操作工人可以从工件央持方法和加工策略上进行方案对比、选挥。对于每一策
略，该系统提供各种刀具形状的选择。对于每一刀具形状又提供一个建议进刀、退刀的操作方法，但也可能迭
挥其他加工方法的进刀、退刀运动。系统中的技术数据表和处理器能对切削速度，进给速度，吃刀深度和每把
刀具的切削分布进行计算。无须操作工人介入，它能对特殊性加工数据，如效率、速度范围、可接受的进给推
力、工件和刀具的稳定性和最大的仿形速率进行处理。如果操作工人进行选择而按其所选数据加工，那么必
要的话，这些加工数据会受到技术处理器的检验并加以纠正。例如，如果操作工人输入的进给速度导致切削
力超过权限值时，机器就会自锁。
麦，威廉姆斯(Mc williams)机械销售商分布在美国的一个电腐蚀股分公司，电火花加工机床的西斑牙
制造者，展示了其诺瓦程序Ram电火花加工机床生产线上的oNAsoTw计算机数控编程软件。该系统利
用符号或图像来编写计算机数控(cNc)程序。操作工人必须辅人电极和工件材料以及所要求的光洁度的数
据资料。然后控制装置选择所需的全部程序生成参数的设置，而且会自动词到所要求的那些参数值。
计算机数控的阴极射线它(cRT)的屏幕上会建议操作人员采纳编制所要求命令的以及每个参数的极限数值的必需的数据。计锌机数控操作人员利用非专用代码，而且仅仅是利用通俗的车间语言来进行对话。
对于盲孔(腔)和通7L(腔)，自动桔整作用将会建立一系列分级程序发生器设置，这种设置与一轨迹函数
运动相关联，以便获得所要求表面光洁度和所要求的尺寸。它所要求的一切就是初始表面质量，所要求的光
洁度、被腐蚀的深度和电极与企图获得的孔腔最终尺寸之间的尺寸差值。
附加软件包允许在作为办公编程用的诺瓦编程系列机的IBM兼容机上且在同样编程环境下运转。
第50课 在振动分析方面的计算机技术
现代计算机技术已提供了一些作为振动分析的强有力的工具。这些工具，现在不仅能快速、方便地解决
振动课题，而且能分析高度复杂的振动体系。这些工具可分为三大类lb电模拟构成的电路；模拟计算机(即
电子微分方程模拟分析器)和数字计算机。
电子线路和质量——弹性系统的模拟性能已经被确认多年。复杂机械装置的振动性能可通过电阻、电容
和电感线圈的串联、并联相结合来进行分析。系统的以电压或电流形式的输人和响应可容易地获得并作出分
析。例如，一个简单弹性质量减振器装置就可以用电阻、电感和电容(R—I‘一c)线路来表示，力的激发用输
入电压宋代表，而物质的速度是通过监沏的电流来评定。系统各元件处的电感是对质量的模拟，电阻是对粘
性阻尼的模拟，而电容是对称为力——电压类比的刚性或柔性的倒数的模拟。
利用并联电子电路也是可能的。在这种情况下称作力—电流类比模拟。在处理模拟量中有一些经验之后，
构建极其复杂的网络，以便模拟这些机械装置，象齿轮系、汽车吊架、结构和几乎任何由线性微分方程沂确定
的系统。
然而对利用模拟以解决振动结构问题也有一个基本的不利因素(缺点)。其主要是；模拟要提供一完
全专用的计算机，它仅解决手头的已知的物理事件。如果人们想增加弹(灵活)性即要变更批量数目，把系统
扩展而成为更多的自由度或作任何系统构造的其他修改，那就必须构建一个新的线路。应用模拟计。算机或数
字计算机来完成非线性课题的研究比用模拟技术来完成要方便得多。
数字计算机用若干方法作振动分析是很有用的。首先，一般情况下的线性系统分析，根据确定系统性能
的微分方程获得精确的解常常是可能的。在这种情况下，数字计算机用作测定存在大量系统参数之系统响应
的工具显得非常简单。
例如图尔兹(H01zer)方法就是一个迭代式程序法，其中，通过一系列成功的试验获得了自然频率。关于
曲线式振动的迈克里斯特(Mykles船d)方法是一种类似迭代式程序。在这两种情况下，逻辑求解和重复的操
作可容易地在数字计算机上进行编程，以便快速地对扭转和横向振动课题进行求解。矩阵技术为分析多自由
度系统提供了一个强有力的工具。计数法的普遍性和矩阵题的有规则的解对于数字计算机的应用结它们自
身提供了极大的好处。
复杂的多自由度的课题，例如在分析导弹结构、飞机构架、多分支扭矩系统和在三维结构中所碰到的问
题，用先进的矩阵技术方法很容易就可解决。这一章对应用数字计算机解决振动课题作了介绍，并有解题说
明，附有具体编程实例和如何去完成题目的合理步骤。
第5l课 压力传感器
压强的定义是力除于面积，用巴或磅／平方英寸为单位来表示。一巴等于105N／m2(N是牛顿)，约等于
14．7atm(大气压强)。
压力传感器，其能力必须选择得要比其工作压力大。流体动力装置能经得起压力或冲击波的冲击，这些
冲击可能有短暂的持续，但它足以破坏传感器。这些设备的耐超压能力是必不可忽视的。
有着几种类型的压力传感器，它们都有几点共性。
1．它们都是模拟装置；
2．它们都有一些元件，通常在图上可看出，而旦会由于压力的作用而产生位移或变形
改变内部单元的某些物理性能，这性能的改变可被转换成电压表示。
3．它们都需要有信号调节。当压力有序转换时，确定需要什么样的信号调节元件那是必要的
件组合成传感器的整体的装置是比较便于使用的。
用于压力传感器的元件有三种主要类型：应变测量表、压电石英晶体和压敏电阻或集成电路：
种类型元件的特性阐述如下：
应变仪表类：
应变仪表被连接到应变膜片上。当应变膜片变形时，因而应变仪表上的电阻值就被故史，电阻的这
变用来表示压力的间接的测量读数。应变仪表基础上的压力传感器已被证实是良好的，并得到广泛应用
们足耐用的，旦经受短暂超压的性能比其他类型的传感器要好。
压电型即石英晶体类：
化。
压电式传感器其有很高频率响应并广泛应用于要测定压力快速改变之处
试验场合使用。
压敏电阻或集成电路类：
压敏电阻类的工作原理是：压力引起具酉部分硅片零件的集成电路〔1c)内的应变。这种应变致使产生
与所作用压力成比例的电压。在开发中的这类装置比起应变仪或压电装置更新，而且被广泛应用于流体动力
装置中。它们在成本、规格、频率响应和稳定性方面有许多优点。它们大概会像应变仪表类一样也能承受超
载。
尚有其他类型很有用的压力传感器，就是说这些传感器建立在电容器或线性可调差动变压器(1。vDT)
结构基础上，用来测量受压薄膜的位移。
这些类型传感器并不像前面早已阐述过的那些类型的传感器那样广泛应用于流体动力装置上。
第52课 反馈元件
1．概述
反馈是从监测装置回来的信息，监测装置指明系统是如何地运行的。也就是说，根据反馈信息，可以确定
液压缸的位置或确定电动机的速度并对输入的信号或控制信号作适当的调整。反馈装置以这样的方法已经
被使用了许多年。微机同样能执行这种控制作用，而且具有包括逻辑功能在内的附加优点。举一个传统的控
制液压缸的模拟系统为例，该系统是利用一个带模拟反馈装置的伺服阀。如果液压缸被停止在其行程中的轨
道上，它将不能纠正这一问题或暂停该过程。事实上，它将试图增加从阎到液压缸的流量。假若使用了微机，
它将能确定停止的状态并能关掉液压系统。
根据存在反馈还是不存在反馈，控制被分成开环控制或者是闭环控制。
2．位置控制
一般来说，在流体动力应用中，要求是要能检测、断定位置。微机就能从所花的时间和各位置间移过的距
离来确定速度和加速度。
测定位置以及压力和载荷的传感器或者是数字的或者是模拟的。通常在有微机条件下
置比较方便、容易。
3．按钮和开关
机提供信息。这样的开关就成为操作工人的“开”和“停”的按钮。
限位开关是机械开关，也就是说，那是当由于液压缸活塞杆运动引起物理接触时就动作的开关
是限位开关仅仅能提供关于位置的信息。
由于机械接触存在弹跳(回弹)性，而使开关表现出已被按过几次，但实际上那时只是被按压过
程人员编写程序时对此必须考虑到。
4．数字装置 数字装置提供以二进制数字序列形成的信息的电信号。该信息是以电脉冲的形式和序列而不是电位。莫
尔斯(Mnrse)代码就是一个很好的例子。该代码是技二进制数的顺序以长、短电脉冲相结合来表示不同的字
(母)。
某些公用的有效数字装置有光控开关、接近式传感器、光轴式编码器和数字照相机。
4．1 光敏开关
光敏开关(1‘AS)使用光敏二极瞥并将其配置组建起来。因此当光束照射光敏二极管时
一股是五伏特电压(5v)。当光束被阻断时，信号变化，一般变小到军伏(ov)。
光敏开关的特性是：
a．它们便宜、耐用而且非常可靠；
b．它们提供一种非接触式的测量手段，
c．它们构成其他许多情息传感器装置的基础；
d．它们需要一个简单的支撑的电子电路，通常带有
匹配的目的。
许多数字测量装置都是建立在光敏开关基础上。
4．2 光轴编码器
光轴编码器通常是跟微机一起使用的装置，以监控光轴的位置和位移。它们输出电信号，这电信号一般
是通过输入／输出端口直接输送到微机中。通过计算其相关时间中的脉冲数也就可以计算获得速度和加速
度G
其工作原理是：光照射到传感器上，或照射到光敏开关上，会被一旋转盘上的一排排缝隙之间的条带所
遮断。该电压的输出相当于通过缝糠的光。
缝隙盘可用金属制作，在金属盘上切割有长孔，但通常是用玻璃或塑料来制造；作法是在玻璃或塑料盘
上借助照柜工艺进行造型蚀到而成。可能有2500条缝隙那么多，位置安排在沿着盘的周边，蚀刻着一系列一
排排长槽形孔隙。
第53课 现代控制理论概述
为了促进现代控制理论发展而提出以下几个要素：
a．需要处理更多的系统仿真模型；
b．控制器重点在转向最优控制和最优系统的设计
e．数字计算机技术要继续发展；
d．克服前述方法的缺点；
e．辨别其他知识领域的著名方法的适应性，从简单的近似的模型，即届较易制作的模型，到更为逼真模
型的转变会产生两方而的影响作用：第一，在模型中必定包含大量的参数；第二，更逼真的仿真模型可能包含
着更多的非线性和时间函数。前面，系统末提及部分，例如贯穿设施的具有反馈的交互作用，极可能包含在
内。
随着科学技术的发展和进步，有着朝向更为雄伟的目标前进的趋势。这也意味着要以大量的人机对话式
的元件来对付复杂系统。
高精度高效率的需求已经改变控制系统性能的重点。根据超调量、时间设置、频宽等，一流的技术条件，
在许多情况中都已经提供了最优标准的方法，例如能量最省，费用最低，操作时间最短。这些标准的优化使得
想回避处理令人厌烦的非线性特性都变得更加固难。最优控制理论，口头上常说成：非线性时间函数控制规
律，即使该基本系统是线性的和不变时控制的。
计算机技术的不断发展进步在控制领域已经产生了三个主要影响。其中之一是与巨型的超级计算机相
关。现在被模拟、分析和被控制课题的规格和级别比起他们过去所进行的要大得多，那时本书编写尚处于第
一版本阶段。
计算机技术的第二个冲击就是微机在家庭中，和在工作单位都是很有用处，并在不断扩大发展。标准控制理论为图像法所支配，因为在那时是解决某些课题的唯一方法。现在每个控制装置设计者都很容易使用强
有力的计算机软件包为系统分析和设计服务。旧图形法尚未消失，但已经被自动化了。由于它们能让你有直
觉感觉并能深入理解，所以它们继续保持完好，某些各别的具体的技术往往能更好地与计算机相适应。尽管
计算机能用于执行逆变换的变换法，但是把它直接用于积分微分方程通常会效率更高。
· 计算机第三个冲击是：现在它们使用得如此广泛、普遍，用在控制系统简直就像使用别的其他零件一样。
内于它们的费用、规格和可靠性，使得在许多系统中普遍地常规地应用计算机成为可能。这就是说；时间
离散和数字系统控制比起过去来，现在要注意得多了。
现代控制理论能很好地适应上述的发展趋势，因为当涉及到计算机时，它的时间域技术及其数学语言
(矩阵、线性矢量空间等)是理想的。对于状态参数法的存在．计算机是一个主要原因。
大多数典型控制技术是为着带一个输入和一个输出的常系数线性装置而发展起来的(该装置也许具有
几个输入和输出)。典型技术的语言是拉普拉所变换或Z一尘换和传递函数。纠F线性特性和时间参变数存
在，关系这些经典技术最基础的东西就会消失。某些成功的技术，例如“相乎面法“、“函数描述法”和其他特别
的方法已经被开发出来，就缓解并弥补了这一不足。
然而对于低阶(队)系统，极大的成功已经受到。现代控制理论的状态参数法提供了一种均匀一致和
强有力的方法，这些体现着任意次的、线性的、非线性的，具有时间变量的或常系数的系统装置。它提供了一
种理想的公式化表达式作为计算机的补充而旦它也导致优化理论获得巨大进步。
现代控制理论是在控制领域中的最新发展。因此该名称至少作为叙述性标题被认定是正确的。然而、现
代控制理论的基础是要被建立在其他非常确实可lp的领域上。
根据状态参数来描述的系统与哈密尔顿(Hamiltonian)函数的力学方法是等效的，其是利用了广义坐标
法和广义动量法来描述。该方法的优越性在古典物理学中是多年著称的。当处理各种类型的联立方程时，使
用矩阵的优越性在应用数学领域是长期受到赞赏的。线性理论方面也对现代控制理论作了重要贡献。这都
是由于线性代数提供的简明的计数法、一般性的结果和经济意识带来的。
第54课 管理上采取了新的措施——来自福特汽车公司的报告
压缩机项目设计，包括压缩机的旋转轴部件，在伏特公司环境控制部门以新的更好的方法处理过了。设
计与制造之间分隔的“旧埔”已经推倒，并且快两年了。一支十七名设计人员组成的队伍；有产品工程师，制造
工程师，工艺工程师，质量保证(cA)工程师和其他工程师走到一起来工作，提出了一个具有合理成本又能满
足制冷性能要求的设计， 。
制造和设计之间关于公差之类的争执在两者分开以前，一般都须花上数个月才能解决的，而自从双方紧
密合作后一般只要一天到两天就得到解决。职能部门之间变得相互信赖了。就拿镣育铜件加工来说，铸工、
计量工等，包括每个员工在内，在规定的临界尺寸内，我们获得一些难以致信的高cpk值。(一个即k恒表示
一个工序里偏差的程度及公称尺寸附近的读数为目标的松紧度)。例如在第H期工程中，经我们验明证实
cpk值超过2的占86％，其他CPk值在1．33—2之间的占12％。
工程师们参与这样的设计，象减小钡紧装置以及既经济又便装配过程自动化等项目。为装配而设计的正
式或非正式的实践一直在进行着。这一质量上的努力和为制造性而设计的做法，通过满足工程效率和产品成
本竞争要求而产生的设计已经取得了成效。
关于项目计划中的机械零部件，福特公司购物中心也打破了过去的习惯。虽然目标是普遍适用的：“物美
价廉和降低总投资”，就拿镣育铜件来说，满足它们的方法也有一点点区别。为了最好的机床和为了特种机床
提出了最有竞争力的报价并且到全世界去广泛寻找。福特公司将他们的工程师振到欧洲和日本去考察机床，
并通过福特公司欧洲购销部和在日本的Mar Mben和sumitono贸易公司去推动寻找它们。在压缩机项目的
总计划中，福特公司已提出250份报价单后结束报价，这当中包括五个要加工的并在国内组装的主要部件在
内。
特别是在旋转轴方面，多轴和单铀车床的制造者提交了计划建议书棚做零件运转试验的报告。
从各种机床的可靠性记录历史中和对在福特汽车中运行的压缩机中的机件性能和可靠性进行评估时，福特公司信赖小型零件的运转试验(在查波Trauhs公司的零件情况下3500件)。
但是项目工程师和其他工程师一起，一旦决定购买，那么，从最后几份所提的报价来看，查波(Traubs)
公司的机器来满足它们的需要是最为合适的，但要改变若干传统步骤。
按惯例，福特从来就要求机床要跟随福特批准的液压技术、电子技术和气动技术部件一起进入他们工
厂。甚至耍把所有的机器都徐上蓝色“Ford—bluc”。并称之为“程序”、“习惯”；“把你自己包装起来”，这就是
过去福持公司办事的传统做法。
在这项计划中，福特中止了过去的僵硬做法。包波克林还为福特公司在北美洲购置了自动碎屑机床，就
是说他们的队伍考察了查波(T?aMb5)机器公司在该领域中的历史，并终于得出结论是：机床制造者确实建
造出了非常可靠的机据。没有理由改变其控制、液压和气动技术装置来使其产品失真。因此，TN530Ds以他
们的标准、原装的控制、液压和气动技术装置引进了工厂。这就维护了制造者制造的产品的完整性。查波公
司的绿色和白色涂漆因繁忙而未改变，以便使机器早日投入运转。
作为一种经验的成果，克林说：“福特公司重写了公司关于机床的，这使得安装有历史记录证朗
的标准机床使之转入生产应用成为可能，而无须为福特公司重新设计机床。”福特工厂在生产应用中仍然存
在一些以非标准机床来生产的情况，但是现在越来越多的公司都不愿意花额外的费用去“重新建设”功能强
大的标准机床。地尔·拉斯克报告：在第1期工程中安装好五部计算机数技(cNc)车床，一直以它们所安排
的生产串的85％左右生产着，这比耍充分供应装配生产所要求的产量还要多，且比大多数数控机床所交付
的质量还要好。高可靠性在整个扩展的高产周期中已经是很明显，这你怎样都不能认为是所设计的单抽数控
机床所为，但这些机床表明在这高产应用中没有可测定购磨损，且极少停机。
英文科技文献和专利文献的查阅
凡是用文字、图形、符号、声像等手段记录下来的科技活动或科技知识都被称为科技文献。国外科技文献
中，若以文种分，英文的最多。这一方面是由于美、英、加等英语国家的科技基础好，科技出版物种类多。另一
方面是因为英文目前作为一种国际性的语言，是学术界的一种重要的交流手段c非英语国家有些科技出版物
是用英文发表的，不少工程刊物都有英文版。英文科技文献的类型繁多，但大致可分为书籍、期刊与专利文献
三类。
6．L1 工程书籍
工程书籍可分为词典、百科全书、手册、工业标准、综论与专论书、专业会议汇编、教科书、机器样本与说
明书等。英文书籍在编排上由书首部分、正文和书尾三部分组成。书首部分包括封面、麻页、版权、序言、目录
等。在扉页上可了解本书全名、作者身份、出版单位。在版权上可了解此书的版次、印数及出版年份或历次重
版修订时间，由序言可了解本书写作目的、读者对象、内容范围、修订后的特点等。英文书的目录排在书的前
面，列有章节标题。英文书籍在书末都附有详细的索引，包括“主题索引”(s Mbject lndex)与“人名索引”
(Name Index)，均按字母顺序排列。与其他文种的书刊比较，英文书刊的索引工作做得较好，这是它的一大
特点。
L专业词典
不同学科都有一些英文专业词典。它们风格不一，有的范围广，包括工程技术多种领域。有的范围狭，专
业性强。有的只作定义型解释，每条占用篇幅不多。有的很详尽，甚至附有图表、曲线、数据，实质上是一本按
字母顺序排列的百科全书。有的逐条附有图解说明，读者可按图会意。有的还附有多种文字的对译。
由于近年来科学技术的迅猛发展，在我们所见到的文献中常会出现大量的新词、组台词、略语与缩写。而
这些在我国出版的英语科技词典上来不及反映7B此常需要查对外文的专业词典。在阅读中，我们也常常遇
到一些普通词，有关它的数据、公式与我们熟知的不——致。这时也必须查阅英文技术词典，因为可能两因对这
一概念的定义不一致，或测量方法不同。如“rake a“gle”、“r山eEangle”，我们都知道他们指刀具的前角和后
角，但文章中推荐的数据与有关公式与我国的教科书上不一致，经查阅英文工程词典，从附图上发现他们测
量刀具角度的参考面与我国不同。
目前常见的一些机电类的专业词典有：
(1)Chambers，W．R”，6Chamber；，Tcchn％a1Dicuon“v》，这是牛律大学出版的《技术词典》。伞书收集
一般工程技术术语，每条只有定义性解释，有些条目附有插图。
(2)LBpedes，D．C．，《McGraw H山DEctionafy of 5ciencc 3nd TechnicaI T6fm5》(科技术语大词典)，本
书收集了科技各领域约10万条词汇，有2800多张插图，对每条都有定义性解释．是一本大型的科技词典：
(3)《The Oxf。rd E。R1i5h D以ion，ry》(牛津英汉词典)，是一部权威的历史性英语词典，共收词40多万
个，例句180多万条，收词全，涉及顷广。
(4)StekhovGn，G．S“，dElseviers’D以ion“ry of MeN CMHing TooIs》(金届切削刀具词典)，伞书除英
文定义性的解释外，各条名词还有德、法、俄等种文字的对译．主要是切创刀具、切削原理与机床方面词汇。
近年来我国先后也出版了一些中外文对照的专业词典与一些大型的综合工程技术词典，6p：清华大学主
编的《英汉技术词典》，科学出版社名词室编著的《汉英综合科学技术词汇》，机械工业出版社的《英汉机电工
程词典》，上海交通大学出版社刚英汉计算机技术大词典》等等。
2．百科全书、手册
百科全书被称为“工具书之王”、“没有围墙的大学”，它是纪录人类知识最全面、最系统的大型综合性工
具书。它不仅能给读者回答词典中所回答的是什么，而且还能告诉读者关于何时、何地、何人、何故等多方面的知识与资料，百科全书的英文名称为2n，yclopfdja。百科全书多按字母顺序排列．相邻条目不一定在内容
上有直接联系，各条目成一系统。书末多附有人名索引。这种书的查法虽与词典相同，但多半是突出主题词、
按主题词字顺排列，而特定语倒置。加耍查“人工放射性元索”(Ar成心al Radioacti促Elcments)不是从“A”
部查，而应从“E”部查。因为原词在条目中写成“E1em。nts，Ad心cN只ad50a破ive”，其中“E1ement”(元素)是
主题词，定语A小处M1Radioacnve倒且在后。
常见的百科全书有：
(1)《McGrawHill辽n。ycl。Pedis of Science and Techn。1。8y)，该书的第6版共30卷，收条目7700个，基
本上包括了自然科学与工程科学各领域。它包括了100多个专业的有关理论、发展动向、应用成果等，汇集和
反映了近年世界基础科学和技术科学的主要成就。
(2)《Encyclopedia AmerMan》(美国百科全书)。该书有35万多条索引，是世界著名的ABc三大百科全
书之A，该书人物条目和科学技术条目所占篇幅较大，19世纪以来酌美国人物资科、原始文件、某些重要历
史文件等，都能在本书中查到。
(3)《En。ycl。Pedia Britann，ca》(不列额百科全书)。是当代世界上声誉最高的、最有权威的大型综合性百
科全书之一，为世界著名的ABc三大百科全书之B，发展至今已有200多年历史。全书分三种方式编成：《百
科类目》、《百科简编》和《百科详编》。
(4)ec。11er’s 2ncycloPldia》(科利尔百科全书)。这是一部20世纪新编的大型英语综合性百科全书，为
著名的三大百科全书之c。全书共24卷，收录条目2．5万个，插图L 7万幅，编排采用大中小条目相结合。
(5)6EncycloPedia of Compu论rScMnce》(计算机百科全书)。该书包括计算机科学、数据处理、信息科学
等五个方面的内容。
英文手册有handbonk和manual之分．两者区别不大。前者主要用来查取具体数据、事实、符号、公式、
规格等资料；后者主要用于查阅工艺过程、操作方法、维修使用等知识，强调的是怎样去做某件事。一般来说，
自然科学的手册(如物理、化学、数学手册)上的一些数据都可直接使用。而工程类的手册则不同，因为计量单
位、工业标准、公差制度等与我国不同，有些数据与公式不能直接引用。
常见的科技手册有：
(1)《Mark”s Standard Handbookfor MechanicalEnRinec小1x9(马克机械工程师手册)。它是世界上最详
尽的手册之一，具有大量插图和表格，为机械工程界广泛选用。
(2)Ob‘吧，R·，Jones，F．D．，《Machinery’s Handbook》(机械手册)。该书包括机械原理、力学、零件、
工程标准、刀具、夹具、切削用量等资料，重点是冷加工方面的内容。
(3)CarmKha61，C，eRent’s Mechan曲1EnRineerls Handbook)(美国机械工程师手册)。全书分两卷：
上卷为“动力”，下卷为“设计与生产”。
(4)4ASM M疏als Handbook9(金属手册)。共有l 24分册，为热加工专业的一套重要参考手册。
(5)《Ref2frenceData for En8ineerin8?只Qdio，2lect『onics，ComputGr andCommunicaUoR》(无线电
子、计算机与通讯工程师参考数据手册)。
3．综论书、专业书与专业会议资料
科技图书中综论书(了re叫sss)与专论书(Mon08raph5)占的比重较大。它们可以是作者本人在这一领域
对过去工作的总结，包括他个人的见解与实验结果；也可以是作者综述前人对这一专题的工作，不涉及他个
人的见解。这些书都不同于第一手资料，而是转述性质。阅读这些书，可以系统了解这一范围或专题的历史
情况及最新进展。书末或章末都附有详细文献目录，通过他们可进一步查阅有关的其他资料。
综论书一般涉及面较广。如6A丁reat：s?。n Powder Metall。rgy9(助末冶金综论)*作者从理论到实践，综
述了粉末冶金的各方面。而专沦书范围较小，论述较深。这两类书很难截然划分，因为大多数书名上并不注
明Trestise与M。n。取aph字样，只能根据具体内容决定。
专业会议资料与综论书和专论书不同，它是一些学术会议如国际会议的不定期的出版物，如会议记录、
报告与论文等。这些书的专业性很强，内容集中，也较深入，但各篇自成一系统，互相之间不一定有前后联系，
如：6InternattonaI Confe『ence on Ge8rin8》(国际齿轮会议)、肥n次rn钒ionaI Foundry Congress》(国际铸造会
议)等都是工科的一些重要会议。与会者都代表各自国家同一性质的学术团体，论文具有较高水平。通过这些专业会议资料可以了解这一学科或专题在国际范围内的最新动态。
4．教科书
在英美大学中采用的教科书由于学时与内容要求不同可能深广度差别很大。在课程安排上，他们理工科
大学比较注重基础理论，而专业课时较少或只是选修课。有些专业课放在研究生班(poM—grad M a舵江ho01)
学习．一般由教授逐章指定阅读内容(a s‘IgnMents)．主要就是一些综论书、专论书或期刊论文，较少有相当
于我国院校专业课程的固定教材。如《Fundamemals of Metal Mach此x’g“ud M a chlne To。1s》(金属切削加
工与机床基础)是麻省理工学院(Mas sachusen s lnstK Me of Techn01。8y)机械系的教材，其内容相当于我国
院校‘切削原理与刀具”、“切削机床”与“机制工艺”三门课程。从分量看只是一学期的内容。因此他们专业课
本的内容比较简略，启发提示多，叙述性内容少，强调课外自学，实验环节时数多。
5．英文图书的检索
查问外文书籍时，必须先从日录卡片中查出书名及分类号。外文国书有三种目录卡片：(1)按书籍学科属
性划分。(2)按作者姓名字顺排列。(3)按书名字顺排列。如果读者未能记清书名与作者姓名，可利用图书分
类卡来查找。但由于一般读者不了解图书分类规则，或出于内容相互交叉，有可能在我们预期的分类中找不
到。例如某读者以前看过一本讨论铸铁结晶、组织与金相方面的书，但一时记不清书名与作者，他估计这本书
在“铸造合金”类，但是找不到。于是亦相邻有关的“冶金”类寻找，查得此书是《The Metall。rgy。fCnst lron9
(铸铁冶金学)“
书名卡是从书名的第一主要词开始，依次按字顺排列，其中了he，A，An或and等冠词、介词及联词不
包括在内。它的好处是不论书名专业性多强，对不懂国书分类法的一般读者来说，只要记准书名，直接按字母
顺序查，总可找到。它的缺点是必须记准书名；另外，它把学科的系统性分散了，例如钢与铸铁原是密切相关
的铁碳台金，许多内容都相似，可是现在耍在“C”部去找铸铁(c；st ir。n)，在“s”部去找钢(steel)；而属性完全
无关的内容却排在一起，例如“飞机”(aZrc raft)与“空气调节”(air c。ndltEoni。g)的卡片却排在一起。
只要我们在其他资料来源上知道某人或某机构发表过相近的著作，我们也可以利用著者人名卡，跟踪追
溯，可以一次从这个图书馆找出所收藏的有关该作者的全部著作。例如我们知道s．T旧oshenk。写过工程
力学方而的书，利用人名卡可以一次找出本馆收藏的此人的全部著作，如弹性力学、材料力学、结构力学等
等。这样我们就可以根据需要查问。
6．1．2 工程期刊
工程期刊大致可分为三种类型：报道性与评述性期刊、学术性期刊与文摘性期刊。
工业类的报道性期刊多由一些制造行业、社团主编，报道本行业的动态、展望(Tfends)，介绍新产品、新
工艺，往往带有一定商业宣传性质，广告篇幅较多。评论性期刊虽然也有报道性内容，但多半是由一些企业的
研究单位主编，学术性的内容较多，相对地面业性广告较少。
学术性期刊都是某些学术团体主编，定期出版(月刊、双月刊、季刊)的称为会刊(Journal)，每篇论文前
面都有摘要，可以了解内容梗惯。每期有题目及作者索引。若于期(一般是半年或一年)构成一卷，每期的最
后一期有全卷的总索引。
文摘(AbM ract)由大型学术团体主编，它们既不刊载全文，也不作任何评论，而是对该专业的文献作出
摘要，分类列出题目、作者、刊(书)名、卷期号、日期及内容摘要。如为书籍，则还列出出版单位。文摘性期刊
的作用一是起报道作用，使读者可以在短时间内了解大范围内的文献情况。二是起检索工具的作用。
我们查阅文献时通常有两种方法：一种是追溯法。即根据已阀书刊所附的文献目录，跟踪查找。这种追
溯法不需特别检索工具，但一环套一环地套，较费时间，遗漏的机会也较多。同时由于编制时间长，所以难于
反映最新情况。另一种方法是利用检索工只查阅文献．这种方法能在较短时间内查到大量文献，选择的范围
大。用得最多的检索工具是文献性期刊及它们所附的索引。这类刊物的文摘部分多是分类编排，平时我们可
以按期、按所感兴趣的类别去翱阅，通过它们可以在大范围内了解文献情况与最新研究动态。当接受某一课
题时，则可利用它们的索引，仔细挑选需要的内容。这类刊物不仅每期有索引，更重要的是它们的累积索引
(Cumulative Index)；它们可能是年度索引(Annuallndex)，也可能是五年、十年的多年累积索引。
1．美Ne工程索引》
美国《工程索引》(The Engineering Index，简称EI)，创刊于1884年，由工程情报公司(Engneering lnfofmahon lnc)编辑出版，是工程技术领域中的一种著名的综合性检索工具。EI报道的文献涉及工程技术
的各个领域。它及时报道尖端和新兴学科，但是对于纯基本理论和专利文献不作报道。
在1993年以前，EI的文摘部分是按标题词的英文字顺排列的。口的标题词由主标题词(Maln SMLj。M
Headings，简称M5H)和副标题词(5ubhE adi“ss，简称sH)两级标题词组成。主标题词和副标题词均选自工
程情报公司所编制的《工程标题词表》(5HE：SMbjcdl4ea4i“gs for Enxineering)。主标题词以事物名称为
主，副标题词是方式、过程等性质的词语，表示事物的某个方面。文摘正文先按主标题词的字顺排列，同 主
标题词下的副标题词再按字顺排列，文摘款目就编排在有关的主副标题词下。
从I 993年1月起美国工程情报公司把EI沿用了l oo多年的标题词语言改为叙词语百，而且把原来的
标题引用词由二纵标题统统改为单级叙词，文摘款目按其内容分别排列在有关的单级叙词下。
2．英Be科学索引》
英国《科学索引》(Science Abska瓤s，简称SA)，创刊于18年。由英国电气工程学会(The lnsht Mtlon
ofELectrEcaL E“9nee ring，简称[E厦)和英国物理学会(The PhysicalSocicty。门‘ondon)合作编辑出版。《科
学索引》历史悠久，内容丰富，是查找物理、电气、电于学、计算机和自动控制等方面的文献检索工具。
sA具有较多的检索途径，可以根据分类途径、主题途径和著者途径来查找。利用分类途径时，先查主题
指南，确定分类号和类目，再直接查所需要的类号及相应的起始页码，最后查阅文摘，决定取舍。主题索引主
要用于回溯检索。它是利用主题词根据主题索引查得相应文摘号的一种方法。另外，如果手头掌握一些相关
的著者姓名、研究机构名称，也可以直接用“著者索引”及“团体著者索引”查找相关文献。
3．美B6科学引文索引》
《科学引文索引》(Sc☆nce Citahonlndex，简称S门3由美国费城科学情报研究所(1ns小M比for ScMnli处
Inf。rma帅n，简称ISI)编辑出版。《5C16创刊于1961年，原为年刊，l 966年起改为季刊、1979年起改为双月
刊G每朔京引报道科学情报所最近两个月中收到的最新出版的来源期刊的论文。另外每年出版年度累积索
引，每五年出版一套累积京引，还有一套1955—19年的10年累计索引。
《sCI》是报道生命与医学科学、物理和化学、农业、生物和兽医学、工程技术与应用科学、环境科学和行
为科学等方面的大型综合性检索刊物。它与传统的检索工具不同，不但记录了某作者于某时在某刊物上发表
丁某篇文章，而且也记录了某作者的某篇论文曾经改哪些人的哪些论文引用过。
《sclp提供下面最基本的检索方法：
(1)引文检索法。用此法的前提条件是手头已掌握某一篇重要的较早时间发表的与检索课题相关的著
作。检索时、就以这篇论文为起点文献，利用引文索引查出所有引用过这篇论文的人及其论文的出处，再查来
源索引，就可查得一些与课题相关的文献。可了解谈论文发表后在哪些方面被后来者发展，哪些理论被证实
等等。通过对该论文被引用次数等情况的统计分析，还可评价该论文的学术水平和研究价值。
(2)主题检索法。当读者没有任何与课题有关的文献线索时，可采用此方法。使用此法检索文献与使用
其他检索工具的主题途径大致相同。先选取与课题密切相关的若干个词对，利用主题索引查出哪些篇名中含
有这些词对的论文的着者，再查来源索引，就可以找到一些相关的文献。
(3)来源著者捡京法。当读者知道某着者从事的研究工作与自己从事的研究项目相关，要想知道这位著
者最近从事的研究进展如何，可以利用“来源检索”，按该著者的姓名查出它所发表的论文篇名等。其检索方
法和其他检索工具的著考途径检索方法相同。
(4)团体著者检京法。采用此法以掌握有关机构的名称为前提。如果既知道机构名称，又知其所在地的
州名(或国名)和城市名，就可以直接利用团体索引的地区部分查出该机构当年发表论文的部分著者的姓名
及论文出处，再查来源索引。若仅知道机构名称，应先查团体索引的机构部分，得到该机构所在地的州名(或
国名)和城市名，再查团体索引的地区部分。
(5)综合检京法。根据所掌握的线索，将几种方法结合使用，如将引用著者作为新的被引用著者
新的检索起点，重复循环上述过程。这样就能查到更多更新的相关文献。
62 专利文献概述
已由几百年的历史，英国于16l 7年开始，欧洲各国相继仿效实行，1790年美国也开始实行。专利制度的具体
内容是；若个人或厂家有发明创造、新颖设计时，可向的专利局申请专利。经过审查批准后，允许发明人
有一段专利时间(美国是l 7年；英国为16年，但可以申请延长)。在这段时间里，其他公司或个人需要应用这
项发明成果时，必须给专利权所有者一定报酬。此专利权受国家法律保护。专利权可作为商品转让，所以发
明人与专利权所有者(一般是大公司)往往不是一个人。为了防止其他国家模仿此项发明，同一内容可以先后
在几个国家申请专利。因此一些工业匡家之间．不少专利内容是重复的。最先批准这项发明以专利权的国家，
称为专利优先国；这种首次被批准的专利权称为基本专利(Basic Fatent)。这项发明以后又在其他国家获得
了专利权，这种专利称为等同专利(Eq Mivalent Patcnt)。发明人向专利局申请专利权时，要提出一份“专利说
明书”(Patent Specmcation)，它就是我们所说的专利文献。其中要具体介绍这项发明的特点及细节。专利局
据此审查、试验，并公布一定时问，征求异议，以防申请人抄袭他人成果。经过批准之后，专利说明书上编定专
利号，成为有法律约束力的文件，并由它们专利局公开发行。任何人都可交一定的费用，索取复印本。这样做
的目的不是推厂，而是让其他人明了其中受保护的专利内容。
专利文献是一顷重要的技术情报，目前世界上专利文献总数已达三千万件。要想从这洁如姻海的文献中
查找所需要的专利文献，确实有点困难。虽然世界各国都有自己编辑的专利检索工具，但是世界各国的专利
检索工具品种繁多，数量大，文件多，给使用者带来了一定的困难。
按照常规的查法，先要根据待查的内容翻阅该国的“专利分类表”，确定该专利的分类号；然后利用法国
的。专利分类索引”，从分类号找专利号。知道专利号之后，翻阅该国的《专利公报》，看到专利内容摘要。如果
内容适合，就可以按专利号复制该项专利的说明书全文。按照这种常规查法，当然可以查到所需的内容。但
各国专利的分类方法各不相同，利用《专利分类表》、《专利索引》、《专利公报》之类的书刊，一国一套，种类繁
多，而且经常修订。
英国“镕温特出版公司”(Dervent P MblicMion I。td．)编辑出版的一套检索世界范围专利文献的检索工
具，对克服上述困难，提高专利文献的拉索效果起到了极好的作用。德温特出版公司是英国的一家私营出版
公司．1951年创建于伦敦，专门从事专利文献报道工作，经过40多年的探索和发展，该公司现已成为世界上
著名的专利情报服务机构。袍温特公司编辑出版的这套检索工具俗称“德温特专利检索”．66世界专利索
引》(World Patenb lndlx，简称WN)、《世界专利文摘》(World PBtents Abstrac比，简称wPA)、《化学化工
专利索引》(Chemic81P贰en憾Index，简称CPl)、《电气专利索引》(E1ec们calPakn酶Index，简称EN)四部
分组成。
德温特出版公司出版的专利文献检索刊物主要报道36个国家和两个国际专利组织(“欧洲专利合作条
约”European Patem Cooper州on Tre欢y和“国际专利合作条约”InternaUonalPalenI CoopGr加on T『eaty)
以及《研究公开》(Research Dis closures)和《国际技术公开》(InternationaI Techn010gy Disc[05ur。s)两种刊
物，颁发的专利说明书。早期倔温特出版公司将这些国家分为“主要专利国家”和“次要专利国家”．再根据这
些国家专利说明书出版程序的情况又将其分成快速出版和慢速出版两种，现已不再按此划分。德温持公司的
专利出版物以书本式周刊为主，同时，还出版累积索引和供计算机检索用的磁带和光盘，以及缩微胶卷等。
德温特出版公司编辑出版的“袍温特专利索引”可作为我们检索国外专利文献的重要检索工具。但是“德
温特专利索引”的出版物类型繁多，著录繁琐，符号繁杂，变动频繁，给使用带来一定困难。要掌握“德温特专
利索引”的使用方法，必须熟悉它的出版体系，了解各种出版物的相互关系；熟悉它的索引体系、符号体系等，
才能很好地利用这套检索工具。
第七章 英文科技论文写作
科技论文是就朵一学科内的理论、思想、实验及其他研究内容进行描写、解释、叙述、分析、讨论或进行学
术探讨。科技论文由于学私不同，研究内容、研究方法及结果不同，可以有多种写作方式和文章结构。因此要
列出一切科技论文共同遵循的结构写法是很困难的。但就常见科技论文的结构模式而言，一坝由如下几个部
分组成：(1)标题及作者。(2)论文摘要和关键词。(3)引言。(4)正文。(5)结论和建议。(6)致谢、附录及参
考文献。但并非所有的科技论文都要必备这些项目，作者可根据论文的类型及其内容自由选择其项目及这些
项目的安排顺序。
7．1 标题与摘要的写法
7．1．1 标题
一个好的标题应该简洁意明，既不要太笼统，过于概括一般化‘也不能过于繁琐，使读者难于理解论文的
全貌。所以好的标题应能概括全篇内容，同时又能给人印象鲜明，引人注目。如果标题写得不好，这常常会使
真正想了解它的读者错过问读这篇文章的机会。
(1)标题不等于句子，不采用句子形式．不必强求主语、谓语
如：Thc ProPagation of Sound and W2ve(声和波的传播)。
不但用词简练，而且重点明确。
(2)标题中“S。me Thoughts on”，“St Mdy ofp，“InvesUgaTion ofjl，“Research on”等没有多少实在意义。
这一类含“研究”、“探讨”之类的题目只是汉语论文题目中的一种模式而已。在英文科技论文题目中，这
增加了题目长度．不宜使用，尤其是那些要领多而英文长的复杂题目更需如此。
如：Research on F城igue FracN re Mcchanism ofSprinR EN Coil(高应力弹簧端困疲劳断裂机理研究)。
可以改为：
Fati8ue F『acture M echan Lsm Df SprLng End C011。
(3)标题中不要使用缩略语、化学分子式、专利商标名称、罕见的或过时的术语。
(4)对于中文科技论文题目中常见的“浅谈”、“漫谈”、“初探”、“试论”、“之我见”等自谦词，不宜使用。这
只是中文题目的一大模式?但英美人写作时没有这一传统。在英文题目中若有这些自谦词会让入党得冗长累
赞，重点不突出，同时还让人觉得作者不负责任。
如下面的句子：A Prelimmary 5tudy on Pro论瓤ive Technlque of Three—pha5e Asyochfonou5Motor5．
可改为：Protect[ve Techni4uc of Three—Pha5e Asynchfonou5Motors
(5)题目不要太长，同时按惯例，英文标题的第一个词和每个实词第一个字母要大写。
7．L 2 摘要
科技论文在正文前面都有内容摘要。论文摘要应简明扼要，不仅能引人人胜，吸引读者去读全文。
要能使用，使读者即使不看正文也能一目了然，了解论文的基本面貌，能代替阅读论文全文。
1．英文摘要的基本内容
英文摘要通常放在正文前面，将论文的目的(p Mrposes)，主要研究过程(Procedures)及所采用的方法
(mett、ods)，由此得到的主要结果(rcsults)相得出的重要结论(c。nclMsions)表达清楚。即英文摘要应包括如
下的内容；本文的目的或要解决的问题(What I want to do)；所采用的方法及过程(How[djd it)；主要结果
及结论(wh城rG5uLt s did lg碘and wh以concLusloRs can l draw)9本文的创新及独到之处(WhBt is new and
。r吻nal inthis paper)。通常在摘要的末尾还要加关键词，作为索引的补充，也表明文章的特性。关键词一般
为3—10个．从论文中选出，在格式上，英文摘要由以下三部分组成：目的；过程及方法；结果和结论。
2．英文摘要的基本要求
(1)英文摘要要使用正规英语和标准术语，避免使用缩写词。使用语言要简洁、明确，一般不超过150个 (2)摘要本身耍完整。有些读者是利用摘要或索引卡片进行研究工作的，很可能得不到全篇论文，因此应
使读者通过英文摘要能对论文的立要目的，解决问题的方法、过程及主要的结果、结论和文章的创新、独到之
处，有一个较为完整的了解。
(3)英文摘要要突出自己的创新、独到之处，要避免过于笼统的、空洞元物的一般论述和结论。要尽量利
用文章中的公式、图表来阐述论文的力法、过程、结果和结论，使摘要的论述有根有据，使读者对论文的内容
有一个清晰、全面的认识。
(4)不要过于简单地只把论文标题加以扩展，使读者无法得到全文梗概。同时要尽量提高文字的信息含
量，删去所有多余的字句。即摘要中只谈新的信息，同时要努力使摘要简洁([，l训Hhc abstract to new infol
maUon and sklve fnr brevity．)。要尽量删去以下一些不必要的词语众M r。Pon ed(据报道……)，丁he a M—
th。r discus ses(作者讨论了……)，对于以下一些不增加新的信息或不能增进读者对摘要理解的词语尽量不
用：丁he aulhor 5tudild(作者研究了……)，Inlhl5p”pe r(在本文中)，Thi5papc r u concerned(本文主要讨
论…—)等。
(5)摘要要尽量用短语，用动词的主动语态，如：A exce2d s B比用E％cxceedcd hy八更好，同时最好用
第三人称。描述作者的研究工作一般用过去时态，因为工作是过去做的。但在说明由这些工作所得出的结论
时，应用现在时态。
3．英文摘要的写作要点
“目的”主要说明写作目的或主要解决问题，这往往是摘要的开头。“目的”的写作可以利用文中采用的最
新文献，非常简要地介绍前人的工作，但应不谈或少谈背景信息(ba ckxround information)，同时还要避免在
摘要的第一句重复题R或题目的一部分。
“过程与方法”的作用是说明如何解决“目的”中提出的问题(H。w l did N。它起着承前启后的作用，写
作这一部分时应避免泛泛而谈，只进行定性的描述。因此在说明过程与方法对应结合论文中的公式与框图进
行叙述。
“结果和结论”说明论文的主要成就和贡献，在写作这一部分时要尽量结合实验结果或仿真结果的图、
表、曲线答来说明。同时在结尾部分还应尽量地将论文的结果和他人最新的研究成果进行比较，以突出创新、
独到之处(What is ncw and or卿nalin thi5PaPEr)。
7．2 正文(body)的组织与写法
正文是科技论文的主体。正文要围绕所提出的主要论点展开，可以分为几个部分，每个部分均可有一个
小标题。为了说明问题，在这一部分常常插入实例图表等以使论点更加清晰，在组织结构上，正文由引言(in—
troduction)、立体(body)、结论和建议(conclusion and recommendaUon)组成。
1．引言
引言要向读者解释论文的主题、目的及论文写作的背景情况，相当于论文的帽子
领会所论述成果的意义，实验采用的方法及论文的组织计划等。
引言不是简单的重述和解释摘要，不必对所采用的理论、方法和结果作详尽叙述，也不要事先给出结论
和建议。写作引言时要对读者对象有一个明确的定位以便确定其写作基调，根据读者的特点决定那些名词
术语需明确定义，那些实验过程需要说明。同时为了向读者介绍一些最重要的背景资料，在引言中要精选参
考文献。
中国人写引言时常常对自己的研究工作或能力表示自谦。但在英文引言中这会让人觉得作者不负责任，
缺乏严肃性，同时使论文显得拖泥带水，不简练。因此写作引言时耍采用客观的口气，由读者对论文的水平做
出他自己的评价。
2．主题
在这一部分，作者要详细说明所采用的实验方法、实验过程及其他研究方法，同时还要对实验结果进行
分析，主题部分的写作应注意以下几个问题：
(1)对实验所用材料要详细说明。耍说明材料的名称、数量、别备方法及技术规格。材料的名称不宜采用其商品名称，因为这会给人一种不正规、严肃的印象，似乎是在为某些商品做广告。
(2)详细说明实验仪器b规格、实验条件及获得数据的方法。如果所采用的实验方法或其他研究方法不是
标准的，也不是前人验证过的，则就要详述，以使读者能够再现。以验证其准确性和精确性。叙述实验或研究
方法时可采用图、表、照片等辅助手段，以加深理解，同时也节省篇幅。
(3)对实验或研究结果的分析要严格区分事实和推断的界限。在分析结果时要突出新的发现和观点。作
者的意见、专家的意见和其他人的意见，不能作为事实来论述。从类似的现象进行推断或从反面事例进行推
论，都没有说服力。如果在实验过程中发现方法有某些错误，在论文中也可说明，以便其他人借鉴。在分析结
果时也可论述对该课题今后的计划、打算，这样可使读者对课题的全貌有一个全面的了解。
3结论和建议
结论是对整篇文章的总结，写作时应该完整和准确。因为有些读者喜欢百先阅读论文的观点和结论、然
后再决定是否阅读整个研究过程。结论和建议应是作者从科学研究中通过判断、推理、概括等过程而形成的
总的观点。写结论和建议时应注意：
(1)写作结论和建议时要条理分明，用词要力求情确、严密，不能有二意性。
(2)结论和建议是根据实验、分析或其他研究方法经过概括得出的具有较普遍意义的观点
过程和研究方法的简单总结。
(3)如果没有扎实的结论和建议不要勉强杜撰。
7．3 致谢、附录及参考文献
论文后的致谢是对给予帮助的单位或个人表示感谢，并说明其所起的作用和贡献。因为课题的研究工作
往往不是一个人或几个人的力员所能完成的。因此这一部分是必要的。
“致谢”常包括下列内容：
1．对为论文提供建议、帮助或者解释音，表示感谢
2．对为研究工作提供帮助的机构或个人表示感谢
感谢。
在“致谢”中可指出其具体内容及所起的作用。
特别是对那些提供实验设备或其他材料的人员表示
3苦课题或论文利用了Ar来的经济上的资助，则应对支持者表示感谢
下面是表示致谢的一个例子：
Acknowledgement
丁he autho r6wishto expre5s thei r mou％ncere thank5to Mr． ZhanB I‘m? who『e3d LhG manu5lrIpt
carefully and Rave 50me valuable advicl． 丁2emendous thanks are owedto Mr Bian HuangJianSlo r helpln8
us with data ansly5is． A1so?thG autlllr5afe very 8『8tefulto Statl Commuk e of 5cicncc and Tlchn010gy
for off2『ing flnanci2l suppoH to thl rG scarck wDrk．．
对于复杂的计算公式的推导过程，某些图表等，苦将它们插入有关部分可能会使正文杂乱无章，常常以
附录的形式给出。附录常放在参考文献之前，有些也放在参考文献之后。在科技论文中凡引用其他作者的文
章、观点或研究成果，都应在参考文献栏中标明出处。参考文献可以引用正式发表的论文、专利、毕业论文、专
著等。引用时要完整、清楚，应包括作者姓名、著作名称、出版单位和日期等，若读者需要阅读该文献时可以找
到。各种文献要技顺序编号。下面是引用论文的一个例子：
NoBkeT P． M．丁he Search for ViKualManufacturin8Sys亿m，Manufanurin8芭ngIneenn8
P．40—43．
它顺序列出了作者姓名、论文标题、杂志名称
作者时，可只列出第一位作者姓名，其后加“M al”G
苦引用著作，可按下列格式：下载本文
