工業(yè)設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)(知識(shí)點(diǎn)整理)

1、1、工業(yè)設(shè)計(jì)的定義：工業(yè)設(shè)計(jì)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(duì)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(huì)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(jì)可分為兩個(gè)層次：廣義工業(yè)設(shè)計(jì)(GeneralizedIndustrialDesign)是指為了達(dá)到某一特定目的，從構(gòu)思到建立一個(gè)切實(shí)可行的實(shí)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(jì)過程。狹義工業(yè)設(shè)計(jì)(NarrowIndustrialDesign)單指

2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)，即針對(duì)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(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心是產(chǎn)品對(duì)使用者的身、心具有良好的親和性與匹配。3、工業(yè)設(shè)計(jì)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(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們做相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)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(gè)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)。摩擦分類：(1)滑動(dòng)摩擦：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面

3、上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦，此時(shí)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。(2)滾動(dòng)摩擦：一個(gè)物體對(duì)在它表面上滾動(dòng)的物體產(chǎn)生的摩擦，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多。(3)靜摩擦：一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體來說，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(huì)運(yùn)動(dòng)起來。5、力的平衡一個(gè)物體在受到兩個(gè)力作用時(shí)，如果能保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(gè)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(gè)力作用在同一物體上，如果物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則這兩個(gè)力

4、的作用效果相互抵消(合力為0),我們就說這兩個(gè)力平衡。6、加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)對(duì)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(huì)加強(qiáng)肋來改善力學(xué)性能。7、空間結(jié)構(gòu)對(duì)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(shí)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(dòng)力學(xué)空氣與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣施加在物體表面上的作用力稱為空氣動(dòng)力，簡(jiǎn)稱氣動(dòng)力。汽車空氣動(dòng)力學(xué)習(xí)就是研究汽車與周圍空氣做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)兩者之間的相互作用及運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)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(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，各層間便存在抵抗或者阻礙這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦。10、鎂及鎂合金鎂是一種相對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(yùn)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(shí)，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(diǎn)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(diǎn)，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(dòng)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?gòu)?fù)合時(shí)會(huì)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(diǎn)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(diǎn)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(gè)微米到二十幾米個(gè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。（2）聚酰胺纖維俗稱尼龍（Nylon）,英文名稱Polyamide（簡(jiǎn)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(diǎn)，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(diǎn)。(4)竹纖維竹纖維就是從自然生長(zhǎng)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(shí)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(shí)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(zhǎng)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(duì)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(duì)材料的生理和心理活動(dòng)，它建立在生理的基礎(chǔ)上，是人們通過感覺器官對(duì)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(rùn)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(shí)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(diǎn)：(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(dòng)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(gè)循環(huán)的過程，一般有預(yù)塑、注塑、冷卻定型。注塑的優(yōu)點(diǎn)：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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)自動(dòng)化作業(yè)；原材料損耗小，操作方便，成型的同時(shí)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(zhǎng)，因此小批量生產(chǎn)時(shí)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(duì)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆