机械设计理论外文翻译资料

 2022-03-21 09:03

Mechanical Design and Manufacturing Processes

Mechanical design is the application of science and technology to devise new or improved products for the purpose of satisfying human needs. It is a vast field of engineering technology which not only concerns itself with the original conception of the product in terms of its size, shape and construction details, but also considers the various factors involved in the manufacture, marketing and use of the product..

People who perform the various functions of mechanical design are typically called designers, or design engineers. Mechanical design is basically a creative activity. However, in addition to being innovative, a design engineer must also have a solid background in the areas of mechanical drawing, kinematics, dynamics, materials engineering, strength of materials and manufacturing processes.

As stated previously, the purpose of mechanical design is to produce a product which will serve a need for man. Inventions, discoveries and scientific knowledge by themselves do not necessarily benefit people; only if they are incorporated into a designed product will a benefit be derived. It should be recognized, therefore, that a human need must be identified before a particular product is designed.

Mechanical design should be considered to be an opportunity to use innovative talents to envision a design of a product, to analyze the system and then make sound judgments on how the product is to be manufactured. It is important to understand the fundamentals of engineering rather than memorize mere facts and equations. There are no facts or equations which alone can be used to provide all the correct decisions required to produce a good design.

On the other hand, any calculations made must be done with the utmost care and precision. For example, if a decimal point is misplaced, an otherwise acceptable design may not function.

Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expended. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.

New designs generally have 'bugs' or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new designs can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change.

During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be compared against each other. It is entirely possible that the design which is ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise.

Psychologists frequently talk about trying to fit people to the machines they operate. It is essentially the responsibility of the design engineer to strive to fit machines to people. This is not an easy task, since there is really no average person for which certain operating dimensions and procedures are optimum.

Another important point which should be recognized is that a design engineer must be able to communicate ideas to other people if they are to be incorporated. Communicating the design to others is the final, vital step in the design process. Undoubtedly many great designs, inventions, and creative works have been lost to mankind simply because the originators were unable or unwilling to explain their accomplishments to others. Presentation is a selling job. The engineer, when presenting a new solution to administrative, management, or supervisory persons, is attempting to sell or to prove to them that this solution is a better one. Unless this can be done successfully, the time and effort spent on obtaining the solution have been largely wasted.

Basically, there are only three means of communication available to us. These are the written, the oral, and the graphical forms. Therefore the successful engineer will be technically competent and versatile in all three forms of communication. A technically competent person who lacks ability in any one of these forms is severely handicapped. If ability in all three forms is lacking, no one will ever know how competent that person is!

The competent engineer should not be afraid of the possibility of not succeeding in a presentation. In fact, occasional failure should be expected because failure or criticism seems to accompany every really creative idea. There is a great deal to be learned from a failure, and the greatest gains are obtained by those willing to risk defeat. In the final analysis, the real failure would lie in deciding not to make the presentation at all. To communicate effectively, the following questions must be answered:

(1) Does the design really serve a human need?

(2) Will it be competitive with existing products of rival companies?

(3) Is it economical to produce?

(4) Can it be readily maintained?

(5) Will it sell and make a profit?

Only time will provide the true answers to the preceding questions, but the

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附录A 外文译文

机械设计理论

机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。

进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。

如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。

应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。

新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。

在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不至于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。

心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。

另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流 ，需要解决下列问题：

（1） 所设计的这个产品是否真正为人们所需要？

（2） 此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？

（3） 生产这种产品是否经济？

（4） 产品的维修是否方便？

（5） 产品有无销路？是否可以盈利？

只有时间能对上述问题给出正确答案。但是， 产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。

通常 ，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。

近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。

制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（a）初步设计；（b）功能设计；（c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。

在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是，绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同，则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的，这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。

在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量能够比较容易保证供应。

在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料选择工作，可以避免多数这样的情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本、改进产品的性能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其所有性能都满足要求。应当记住，新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前，没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。

产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料；(b)未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）；(c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是当其长期性能数据是如此的时候；(d)质量控制方法不适当和未经验证；(e)由一些完全不称职的人员选择材料。

通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。

从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。

论药品包装机械的概念设计

近年来，由于我国经济形势的持续高涨和国家对制药行业强制性推行GMP(药品生产质量规范)认证制度，药品包装机械取得了长足的进步。新产品日益增多，技术水平有了很大的改进。但与国际水平相比还存在着很大的差距，近60%的产品达不到发达国家上世纪80年代的水平，先进大型的设备主要依赖进口。我国药品包装机械的低技术水平在很大程度上是由我国企业设计人员低水平设计引起的。

一、我国药品包装机械现状分析

我国药品包装机械与国际先进水平相比尚有较大的差距.国产药品包装机械设计上主要存在以下几点不足：

1) 机械性能落后，国产药品包装机械大多精度低、速度慢、平稳性差。包装机械运转过程包含大量复杂的间歇式运动，主要由凸轮、连杆来实现。然而许多设计人员不会根据工作循环图和精度要求独立设计计算凸轮连杆机构的运动学和动力学参数，只是简单的把国外样机的凸轮连杆零件拆卸下来进行逐点测绘，造成执行机构误差很大。国产药品包装机械大多运行速度较低，如铝塑泡罩包装机的冲裁频率一般为100～300个/min，全自动药盒包装机的装盒速度50～200盒/min，而国际上先进的铝塑泡罩包装机的冲裁频率能够达到600个/min，全自动药盒包装机的装盒速度能够达到600~ 800盒/min。国产药品包装机械不仅运行速度慢，而且还伴有较大的噪音。

2) 控制水平落后。国产药品包装机械大多控制水平低、自动性差、故障率高。国产药品包装机械(主要指盒装和灌装机械)大多采用PLC作现场控制，而国外先进的药品包装机械大多由计算机系统实现监控，控制水平相对落后。大多数国产药品包装机械自动性较差。一是普遍采用单机生产模式，全自动生产线少。二是做不到全自动运转，需要人工加料，手动装箱。如一些纸盒包装机中，药板、说明书纸页、纸盒都需要手动加料，且需专人随时注意说明书、药板、纸盒是否已经用完，以免造成机器空转或造成缺说明书、药板、药盒现象的发生。另外，国产药品包装机械故障率较高。控制元器件(如继电器、电磁阀、接触器、断路器等)等经常容易损坏，死机故障也时有发生。

3)功能单一、可扩展性差。药品包装机械是针对特定的包装形式设计的。一般在规定的规格范围内可调。而我国许多药品包装机械在设计时考虑不充分，没有为进一步的改造留出足够的空间，致使设计的机械只能适应于几种简单的模板，不适应包装材料或模板尺寸的变化，即使适应生产的包装成品质量也不佳。

4）综合考虑不足，资源没有充分利用。我国药品包装机械设计存在着混乱现象，许多机械设计人员对电机拖动同步技术、伺服传动技术不了解，可用简单的电器设备解决的问题却用复杂的机械装置来实现，有的虽然采用了同步电机等装置来控制机构运行，但选取不当。这些情况不仅造成了资源的极大浪费，而且使设计的机械的性能低下。

5)造型死板。我国的药品包装机械设计时很少考虑机械的造型，很多厂家生产的机械造型不美观，甚至没有造型，给人感觉僵硬、死板、没有活力。一些药盒包装机中，螺钉螺母都安装在机器的外面板上，而一些润滑用的油杯和油嘴也随处可见，加油时容易使机器到处沾满油污，给人印象粗糙，不美观。

二、药品包装机械概念设计的内容

人们经过多年的研究，将概念设计定义为：“在确定了任务后，通过抽象化拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。这一部分设计工作叫做概念设计”概念设计指明确设计目的和现有条件后，设计者搜索多方面的知识，分析提炼后生成框架式的广泛意义上的解。药品包装机械的概念设计要求根据产品生命周期各个阶段，进行产品功能创造、功能分解以及功能和子功能的结构设计，进行满足功能和结构要求的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计概念设计的过程是一个求解实现功能的、满足各种技术和经济指标的、可能存在的各种方案并最终确定综合最优方案的过程。概念设计的作用主要体现在产品设计的早期阶段。总设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各部分设计人员把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。实施药品包装机械的概念设计首先要求设计人员加强对药品包装的认识，深化理解药品包装的内涵，引进现代包装理念，积极与国际接轨。现代包装不仅是保障产品的安全，使产品运输方便，而且起着宣传、环保、防伪、美观等多方面的作用。药品包装机械设计人员应密切关注包装系统的发展.深入研究包装工艺，熟悉包装材料的发展和其对机械产品的要求。只有这样才能设计出满足用户要求的高水平机械产品。药品包装机械的概念设计的内容主要有：

1)明确设计任务，做好可行性分析。设计者在进行设计工作初始阶段时应充分考虑产品的可行性。一方面是市场的考虑，包括产品销售、产品原料、制造费用的考虑；另一方面是产品加工的考

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