工業(yè)設(shè)計工程基礎(chǔ)(知識點整理)

1、1、工業(yè)設(shè)計的定義：工業(yè)設(shè)計是科學(xué)與美學(xué)、科技與藝術(shù)相溶合的綜合學(xué)科。其主要任務(wù)是針對工業(yè)化批量生產(chǎn)產(chǎn)品的功能、材料、結(jié)構(gòu)、工藝、形態(tài)、色彩、表面處理以及裝飾等諸多因素，從技術(shù)的，經(jīng)濟(jì)的、社會的、文化的各種角度做綜合研究、處理和創(chuàng)造，以確定一種能滿足人類現(xiàn)代或?qū)砩钚枰奈镔|(zhì)形式。2、現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計可分為兩個層次：廣義工業(yè)設(shè)計(GeneralizedIndustrialDesign)是指為了達(dá)到某一特定目的，從構(gòu)思到建立一個切實可行的實施方案，并且用明確的手段表示出來的系列行為。它包含了一切使用現(xiàn)代化手段進(jìn)行生產(chǎn)和服務(wù)的設(shè)計過程。狹義工業(yè)設(shè)計(NarrowIndustrialDesign)單指

2、產(chǎn)品設(shè)計，即針對人與自然的關(guān)聯(lián)中產(chǎn)生的工具裝備的需求所作的響應(yīng)。包括為了使生存與生活得以維持與發(fā)展所需的諸如工具、器械與產(chǎn)品等物質(zhì)性裝備所進(jìn)行的設(shè)計。產(chǎn)品設(shè)計的核心是產(chǎn)品對使用者的身、心具有良好的親和性與匹配。3、工業(yè)設(shè)計的生產(chǎn)要符合機(jī)械化、批量化、標(biāo)準(zhǔn)化、和系統(tǒng)化的生產(chǎn)技術(shù)特征。4、摩擦力：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們做相對運動或具有相對運動的趨勢時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動或相對運動的趨勢的力，這種力叫做摩擦力。物體之間產(chǎn)生摩擦力必須要具備以下三個條件：第一:物體間相互接觸。第二：物體接觸面粗糙；第三：物體間有相對運動趨勢或相對運動。摩擦分類：(1)滑動摩擦：一個物體在另一個物體表面

3、上滑動時產(chǎn)生的摩擦，此時摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。(2)滾動摩擦：一個物體對在它表面上滾動的物體產(chǎn)生的摩擦，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。(3)靜摩擦：一個物體相對于另一個物體來說，有相對運動趨勢，但沒有相對運動時產(chǎn)生的摩擦，它隨推力的增大而增大，但不是無限地增大，當(dāng)推力增大到超過最大靜摩擦?xí)r，物體就會運動起來。5、力的平衡一個物體在受到兩個力作用時，如果能保持靜止或勻速直線運動，我們就說物體處于平衡狀態(tài)。使物體處于平衡狀態(tài)的兩個力叫做平衡力。物體受平衡力作用，合力為0,好像沒有受力，可近似認(rèn)為滿足牛頓第一定律條件。兩個力作用在同一物體上，如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，則這兩個力

4、的作用效果相互抵消(合力為0),我們就說這兩個力平衡。6、加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品力學(xué)性能的影響適當(dāng)利用他們不僅可以節(jié)省材料，減輕質(zhì)量，而且更有利于產(chǎn)品的成型。塑料產(chǎn)品，特別是殼體，在允許的情況下都會加強(qiáng)肋來改善力學(xué)性能。7、空間結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品力學(xué)性能的影響二|合理的空間結(jié)構(gòu)能極大地增強(qiáng)產(chǎn)品的力學(xué)性能，同時合理的空間結(jié)構(gòu)能給人以精密、可靠的心理感受。8、汽車空氣動力學(xué)空氣與物體相對運動時，空氣施加在物體表面上的作用力稱為空氣動力，簡稱氣動力。汽車空氣動力學(xué)習(xí)就是研究汽車與周圍空氣做相對運動時兩者之間的相互作用及運動規(guī)律的學(xué)科。二9、流體的粘性流體是氣體和液體的總稱。物體和流體做相對運動時，物體受到流體的力

5、和力矩的作用不僅僅與物體的形狀、姿態(tài)、相對速度有關(guān)，還和流體本身的基本屬性有關(guān)，如粘性、傳熱性、壓縮性、易流動性等。黏性：流體中，不同流體層之間由于流速不同而存在相對運動時，各層間便存在抵抗或者阻礙這種相對運動的摩擦。10、鎂及鎂合金鎂是一種相對產(chǎn)品設(shè)計非常重要的金屬，鎂具有低密度和良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐疲勞性，在大量重復(fù)循環(huán)使用中也能運行良好。鎂的加工速度快于其他金屬，易于高溫作業(yè)，并且易于焊接。它還有良好的耐腐蝕性，并能通過噴漆和電鍍進(jìn)行表面加工。鎂合金是以鎂為基體加入其他元素組成的合金，廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中，達(dá)到輕量化的目的。鎂合金的比重雖然比塑料重，但是其單位重量的強(qiáng)度和彈性率

6、比塑料高。鎂用于結(jié)構(gòu)件時，通常鎂合金有AL（鋁）、鎰、鋅、硅等。鎂合金是航空器、航天器和火箭導(dǎo)彈制作工業(yè)中使用的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料。11、纖維纖維分為化學(xué)纖維和天然纖維兩種：化學(xué)纖維是經(jīng)過化學(xué)處理加工而制造的纖維，可分為人造纖維和合成纖維兩類。人造纖維粘膠纖維、醋酯纖白纖維等，其中粘超強(qiáng)粘膠纖維和永以天然高分化學(xué)纖維紡絲子化合物（如纖維素）為原料制成的化學(xué)纖維，如醋酯纖維、銅錢纖維和人造蛋粘膠纖維（如高濕模量纖維、維。人造纖維主要有粘膠纖維、硝酸酯纖維、膠纖維又分普通粘膠纖維和有突出性能的新型久卷曲粘膠纖維等）。合成纖維以人工合成的高分子化合物為原料制成的化學(xué)化學(xué)纖維具有強(qiáng)度高、耐磨、密度小、彈

7、性好點是染色性較差、靜電大、耐光和耐候性差、纖維，如聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯睛纖維。、不發(fā)霉、不怕蟲蛀、易洗快干等優(yōu)點，但其缺吸水性差。天然纖維是自然界中存在的可以直接獲取的纖維，根據(jù)其來源分成植物纖維，動物纖維和礦物纖維三類。（1）碳纖維碳纖維是含碳量高于90%勺無機(jī)高分子纖維。其中含碳量高于99%勺稱石墨纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高,無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，與金屬復(fù)合時會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。（1）玻

8、璃纖維玻璃纖維（英文原名為：glassfiber或巾berglass）是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，種類繁多,優(yōu)點是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾米個微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5,每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料,電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。（2）聚酰胺纖維俗稱尼龍（Nylon）,英文名稱Polyamide（簡稱PA）,密度1.15g/cm,是分子主鏈上含有重復(fù)酰不怕蟲

9、子駐，不怕發(fā)胺基團(tuán)一NHCO一的熱塑性樹脂總稱。彈性佳，重量輕，具有耐腐蝕性,霉。(3)聚酯纖維聚酯纖維除具有普通聚合物纖維細(xì)度大、強(qiáng)度高、易分散的特點，還具有突出的耐高溫性能，可廣泛應(yīng)用于熱拌合瀝青混凝土工程，也可應(yīng)用于高強(qiáng)混凝土的增強(qiáng)防裂，是理想的多功能土工強(qiáng)材料。滌綸和天然纖維相比存在含水率低、透氣性差、染色性差、容易起球起毛、易沾污等缺點。(4)竹纖維竹纖維就是從自然生長的竹子中提取出的一種纖維素纖維，是繼棉、麻、毛、絲之后的第五大天然纖維。竹纖維具有良好的透氣性、瞬間吸水性、較強(qiáng)的耐磨性和良好的染色性等特性,同時又具有天然抗菌、抑菌、除蛾、防臭和抗紫外線功能。專家指出，竹纖維是一種真

10、正意義上的天然環(huán)保型綠色纖維。11、復(fù)合材料由異質(zhì)、異性、異形的有機(jī)聚合物、無機(jī)非金屬、金屬等材料作為基體或增強(qiáng)體，通過復(fù)合工藝組合而成的材料。除具備原材料的性能外，同時能產(chǎn)生新的性能。復(fù)合材料(Compositematerials),是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖

11、維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等12、材料感覺特性又稱材料質(zhì)感，是人的感覺系統(tǒng)因生理刺激對材料做出的反應(yīng)或由人的知覺系統(tǒng)從材料表面特征得出的信息，是人對材料的生理和心理活動，它建立在生理的基礎(chǔ)上，是人們通過感覺器官對材料做出的綜合印象。(1物理屬性即材料表面?zhèn)鬟_(dá)給人的知覺系統(tǒng)的意義信息，它就是材料的類別、性能。主要體現(xiàn)在材料表面的幾何特征和理化類別特征，如肌理，色彩，光澤，質(zhì)地。(2生理心理屬性，即材料表面作用于人的觸覺和視覺的系統(tǒng)刺激性信息，如粗礦與細(xì)膩、干澀與潤滑，溫暖與寒冷.13、玻璃一種較為透明的固體物質(zhì)，在熔融時形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶

12、的硅酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學(xué)氧化物的組成(Na2O-CaO-6SiO2),主要成份是二氧化硅。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風(fēng)透光，屬于混合物。14、金屬液態(tài)成型工藝金屬液態(tài)成型是指將液態(tài)金屬在重力或外力作用下填充到型腔中，待其凝固冷卻獲得所需的形狀和尺寸的毛坯或零件的方法。(1金屬材料在液態(tài)下一次性成型，具有很多優(yōu)點：(2造出內(nèi)腔、外形復(fù)雜的毛坯。如各種箱體、機(jī)床床身、氣罐體、缸體等(3工藝靈活性大，適應(yīng)性廣。金屬液態(tài)成型件成本低。15、注塑成型注塑的主要設(shè)備是注塑機(jī)。注塑成型是將粉粒狀的塑料原料先在加熱料筒中均勻塑化，然后由柱塞或移動螺桿將粘流態(tài)塑料用較高的壓力和速度注入預(yù)先合模的模具中，

13、經(jīng)冷卻固化后，得到制品的一種加工方法。注塑是一個循環(huán)的過程，一般有預(yù)塑、注塑、冷卻定型。注塑的優(yōu)點：產(chǎn)品性能高，成型周期短;適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高；能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確以及帶嵌件的制品，而且可以實現(xiàn)自動化或半自動自動化作業(yè)；原材料損耗小，操作方便，成型的同時容易著色。但是其方法不足：要有專用設(shè)備以及制作專用的模具，其工藝復(fù)雜、周期長，因此小批量生產(chǎn)時經(jīng)濟(jì)性較差。16、熱固性樹脂復(fù)合材料成型熱固性樹脂復(fù)合材料以熱固性樹脂為基體，以無機(jī)物、有機(jī)物為增強(qiáng)材料。熱固性樹脂基復(fù)合材料是指以熱固性樹脂如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等為基體，常用的增強(qiáng)材料有碳纖維、玻璃纖維、有機(jī)纖維、石棉纖維等。成型方法又幾種：(1手糊成型(2鋪層成型(3纏繞成型(4模壓成型17、熱處理熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)史如熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。熱處理工藝對于挖掘金屬材料的性能潛力、改善零件使用性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長零件的使用壽命和節(jié)約材料具有重要意義。熱處理工藝有三大類：(1整體熱處理，(2表面熱處理，(3化學(xué)熱處理18、特種加工特種加工亦稱非傳統(tǒng)加工”或現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆