第7章 工程设计丶制造与材料选择
工程设计规范指南
工程设计规范指南第1章总则 (4)1.1 设计依据 (4)1.2 设计原则 (5)1.3 设计范围 (5)第2章工程设计基本要求 (5)2.1 功能要求 (5)2.1.1 工程设计应保证项目满足使用功能，符合国家和行业的相关规定，充分体现用户需求。
(5)2.1.2 功能布局应合理，各功能区域之间应相互协调，避免相互干扰，提高使用效率。
(5)2.1.3 设施设备选型应符合工程性质和规模，保证系统稳定、可靠、先进，易于操作和维护。
(5)2.1.4 应充分考虑建筑物或设施的可持续性，便于未来功能调整和扩展。
(5)2.2 结构安全 (6)2.2.1 工程设计应遵循国家有关结构设计规范，保证结构安全可靠。
(6)2.2.2 结构体系应合理，受力明确，传力路径简洁，具有良好的抗震、抗风、抗温度作用等功能。
(6)2.2.3 结构材料应选择合格产品，符合国家及行业标准，保证结构耐久性和使用寿命。
(6)2.2.4 结构计算应准确，充分考虑各种荷载组合，保证结构在各种工况下的安全性。
62.3 节能环保 (6)2.3.1 工程设计应按照国家节能环保政策，采用先进的节能技术和环保措施，降低能源消耗和环境污染。
(6)2.3.2 建筑物或设施应具有良好的保温、隔热、通风、采光功能，提高能源利用效率。
(6)2.3.3 应充分利用可再生能源，如太阳能、地热能等，减少化石能源消耗。
(6)2.3.4 节水、节材、节能设计应贯穿于整个工程设计过程，降低资源消耗，提高资源利用效率。
(6)2.3.5 环保设施应合理配置，保证废水、废气、固体废物等污染物得到有效处理，达到国家和地方排放标准。
(6)第3章地基与基础设计 (6)3.1 地基处理 (6)3.1.1 地基调查与评价 (6)3.1.2 地基处理方法 (6)3.1.3 地基处理要求 (6)3.2 基础类型及设计 (7)3.2.1 基础类型 (7)3.2.2 基础设计原则 (7)3.2.3 基础设计计算 (7)3.3 地下防水 (7)3.3.1 地下防水设计原则 (7)3.3.3 地下防水施工要求 (8)第4章主体结构设计 (8)4.1 结构选型 (8)4.1.1 结构选型原则 (8)4.1.2 结构选型方法 (8)4.1.3 结构选型要求 (8)4.2 结构计算 (9)4.2.1 计算原则 (9)4.2.2 计算方法 (9)4.2.3 计算要求 (9)4.3 构件设计 (9)4.3.1 设计原则 (9)4.3.2 设计方法 (9)4.3.3 设计要求 (10)第5章建筑设计 (10)5.1 空间布局 (10)5.1.1 设计原则 (10)5.1.2 功能分区 (10)5.1.3 流线组织 (10)5.1.4 空间尺度 (10)5.1.5 采光与通风 (10)5.2 建筑外观 (10)5.2.1 设计风格 (10)5.2.2 色彩与材质 (10)5.2.3 立面设计 (10)5.2.4 细部处理 (11)5.3 室内装修 (11)5.3.1 设计原则 (11)5.3.2 空间布局 (11)5.3.3 材料选择 (11)5.3.4 色彩搭配 (11)5.3.5 灯光设计 (11)5.3.6 家具与设备 (11)第6章电气工程设计 (11)6.1 供配电系统 (11)6.1.1 设计原则 (11)6.1.2 负荷计算 (11)6.1.3 供配电方式 (11)6.1.4 电气设备选择 (12)6.1.5 线路设计 (12)6.2 照明系统 (12)6.2.1 设计原则 (12)6.2.2 照明种类及选择 (12)6.2.4 照明控制系统 (12)6.2.5 照明设备布置 (12)6.3 防雷与接地 (12)6.3.1 防雷设计原则 (12)6.3.2 防雷装置选择 (12)6.3.3 接地设计 (13)6.3.4 防雷接地施工 (13)6.3.5 防雷接地验收 (13)第7章给排水工程设计 (13)7.1 给水系统 (13)7.1.1一般规定 (13)7.1.2 给水管网的布置 (13)7.1.3 管材及附件 (13)7.1.4 给水设备 (13)7.1.5 给水系统设计计算 (13)7.2 排水系统 (13)7.2.1 一般规定 (13)7.2.2 排水管网的布置 (13)7.2.3 管材及附件 (14)7.2.4 排水泵站及附属设施 (14)7.2.5 排水系统设计计算 (14)7.3 消防给水 (14)7.3.1 一般规定 (14)7.3.2 消防给水系统的布置 (14)7.3.3 消防给水设备及附件 (14)7.3.4 消防给水系统设计计算 (14)第8章暖通工程设计 (14)8.1 供暖系统 (14)8.1.1 设计原则 (14)8.1.2 热源选择 (15)8.1.3 供暖方式 (15)8.1.4 系统设计 (15)8.2 空调系统 (15)8.2.1 设计原则 (15)8.2.2 空调形式选择 (15)8.2.3 系统设计 (15)8.3 通风与防排烟 (15)8.3.1 设计原则 (15)8.3.2 通风系统设计 (15)8.3.3 防排烟系统设计 (16)8.3.4 系统控制 (16)第9章防灾减灾设计 (16)9.1 防火设计 (16)9.1.2 防火分区 (16)9.1.3 疏散安全 (16)9.1.4 灭火设施 (16)9.1.5 防火构造 (16)9.1.6 防火间距 (16)9.2 防震设计 (16)9.2.1 设计原则 (16)9.2.2 地震作用 (17)9.2.3 结构体系 (17)9.2.4 抗震构造措施 (17)9.2.5 基础设计 (17)9.2.6 设备与管道 (17)9.3 其他防灾措施 (17)9.3.1 防洪设计 (17)9.3.2 防雷设计 (17)9.3.3 防地质灾害 (17)9.3.4 防台风设计 (17)9.3.5 防寒设计 (17)9.3.6 防暑设计 (17)第10章施工与验收 (17)10.1 施工组织设计 (17)10.1.1 施工组织设计编制 (17)10.1.2 施工组织设计审查 (18)10.1.3 施工组织设计变更 (18)10.2 施工质量控制 (18)10.2.1 施工质量控制原则 (18)10.2.2 施工过程质量控制 (18)10.2.3 施工质量验收 (18)10.3 验收标准及程序 (18)10.3.1 验收标准 (18)10.3.2 验收程序 (18)10.3.3 验收资料 (19)10.3.4 验收不合格处理 (19)第1章总则1.1 设计依据本工程设计依据以下标准与规定进行：（1）中华人民共和国相关法律法规及行业标准；（2）项目所在地的地方性法规及政策；（3）业主单位提供的设计任务书、设计委托书及设计要求；（4）国家及地方相关部门对工程项目的批准文件；（5）我国现行的各类工程设计规范、标准及指南。
工程材料与机械制造基础习题-制造基础部分(学生版)
第七章铸造一、概念1、铸造2、合金的流动性3、比热容4、液体收缩5、凝固收缩6、固态收缩7、缩孔8、缩松9、顺序凝固原则10、热应力11、机械应力12、热裂13、冷裂二、填空题。
1、在液态金属成形的过程中，液态金属的及是影响成形工艺及铸件质量的两个最基本的因素。
2、铸造组织的晶粒比较，内部常有、缩松、、等组织缺陷。
3、液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却到室温要经历、和固态收缩三个互相联系的收缩阶段。
4、热裂是在凝固后期下形成的，主要是由于收缩收到阻碍作用而产生的。
5、冷裂是在较度下形成的，常出现在铸件部位，特别是有应力集中的地方。
三、判断题。
1、合金的凝固温度范围越宽，其流动性也越差。
2、合金的凝固温度范围越宽，其流动性也越好。
3、合金的凝固温度范围越小，其流动性越好。
4、合金的凝固温度范围越小，其流动性越差。
5、凝固时合金的结晶潜热释放得越多，流动性越好。
6、凝固时合金的结晶潜热释放得越多，流动性越差。
7、铸型的畜热能力越大，铸型对液态合金的冷却能力越强，其充型能力越差。
8、铸型的畜热能力越大，铸型对液态合金的冷却能力越强，其充型能力越好。
9、液态合金所受的静压力越大，其充型能力就越好。
10、液态合金所受的静压力越大，其充型能力就越差。
11、对于给定成分的铸件，在一定的浇注条件下，缩孔和缩松的总容积是一定值。
12、对于给定成分的铸件，在一定的浇注条件下，缩孔和缩松的总容积是一不定值。
13、在金属型铸造中，铸型的激冷能力更大，缩松的量显著减小。
14、在金属型铸造中，铸型的激冷能力更大，缩松的量显著增多。
15、铸件厚的部分受拉应力，薄的部分受压应力。
16、铸件厚的部分受压应力，薄的部分受拉应力。
17. 分模造型是应用最广泛的造型方法。
18. 机器造型适于中小铸件的成批或大量生产。
19. 机器造型适于大型铸件的成批或大量生产。
四、选择1、缩孔的外形特征是近似于形，内表面不光滑。
A 倒锥B 球C 六面体D 正锥形2、在实际生产中，通常采用顺序凝固原则，并设法使分散的缩松转化为集中的缩孔，载使集中的缩孔转移到中。
自编教材第七章材料弹性变形与内耗
第七章 材料弹性变形与内耗固体材料在受外力作用时，首先会产生弹性变形，外力去除后，变形消失而恢复原状，因此，弹性变形有可逆性的特点。
材料的弹性变形是人们选择和使用材料的依据之一，近代航空、航天、无线电及精密仪器仪表工业对材料的弹性有更高要求，不仅要有高的弹性模量，而且还要恒定。
另一方面，材料的弹性模量是组织不敏感参量，准确测定材料的弹性模量，对于研究材料原子的相互作用和相变等都具有工程和理论意义。
实际上，绝大多数固体材料很难表现出理想的弹性行为，或是材料在交变应力作用下，在弹性范围内还存在非弹性行为，并因此产生内耗。
内耗代表材料对振动的阻尼能力，作为重要的物理性能，工程上有些零件要求材料要有高的内耗以消振，如机床床身、涡轮叶片等，而有些零件则要求材料有低的内耗，以降低阻尼，如弹簧、游丝、乐器等。
另一方面，内耗是结构敏感性能，故可用于研究材料的内部结构、溶质原子的浓度以及位错与溶质原子的交互作用等材料的微观结构问题，是一种很有效的物理性能分析方法。
第一节 材料弹性变形一．弹性模量及弹性变形本质在弹性范围内，物体受力的作用要产生应变，其应力和应变之间的关系符合胡克定律σ=E ε， τ=G γ，p=K θ （7-1）式中，σ、τ和p 分别为正应力、切应力和体积压缩应力；ε、γ和θ 分别为线应变、切应变和体积应变；比例系数E 、G 和K 分别为正弹性模量（杨氏模量）、切变模量和体积模量。
它们均表示材料弹性变形的难易程度，即引起单位变形所需要的应力大小。
在各向同性的材料中，它们之间的关系是G =)1(2μ+E （7-2） K = )21(3μ-E (7-3) 式中，μ为泊松比，即当材料受到拉伸或压缩时，横向应变与纵向应变之比。
可以证明，如果材料在形变时体积不变，则泊松比为0.5。
大多数材料在拉伸时有体积变化（膨胀），泊松比为0.2～0.5。
对于多数金属的μ值约在0.25~0.35之间，G/E 的实验值大约是3/8。
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⼯程材料练习题第⼀章练习题1-1.某室温下使⽤的⼀紧固螺栓在⼯作时发现紧固⼒下降，试分析材料的何种性能指标没有达到要求？提出主要的可能解决措施。
1-2.假设塑性变形时材料体积不变，那么在什么情况下塑性指标δ、ψ之间能建⽴何种数学关系？1-3.现有⼀碳钢制⽀架刚性不⾜，采⽤以下三种⽅法中的哪种⽅法可有效解决此问题？为什么？①改⽤合⾦钢；②进⾏热处理改性强化；③改变该⽀架的截⾯与结构形状尺⼨。
1-4.对⾃⾏车座位弹簧进⾏设计和选材，应涉及到材料的哪些主要性能指标？1-5.在零件设计与选材时，如何合理选择材料的σp、σe、σ0.2、σb、σ-1性能指标？各举⼀例说明。
1-6.现有两种低强度钢在室温下测定冲击韧度，其中材料A的Ak=80J、材料B的Ak=60J,能否得出在任何情况下材料A的韧性⾼于材料B,为什么？1-7.实际⽣产中，为什么零件设计图或⼯艺卡上⼀般是提出硬度技术要求⽽不是强度或塑性值？1-8.全⾯说明材料的强度、硬度、塑性、韧性之间的辨证关系。
1-9.传统的强度设计采⽤许⽤应⼒[σ]=σ0.2/n,为什么不能⼀定保证零件的安全性？有⼈说：“安全系数n越⼤，零件⼯作时便越安全可靠。
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第⼆章练习题2-1.常见的⾦属晶体结构有哪⼏种？它们的原⼦排列和晶格常数有什么特点？Fe、γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？2-2．已知γ—Fe的晶格常数（a＝3.63A）要⼤于α—Fe的晶格常数（a＝2.89A），但为什么γ—Fe冷却到912℃转变为α—Fe时，体积反⽽增⼤？2-3．1克铁在室温和1000℃时各含有多少个晶胞？2-4．已知铜的原⼦直径为2.56A，求其晶格常数，并计算1mm3铜中的原⼦数。
工程材料复习
复习思考题第一章：1.试述铸造成型的实质及其优点。
2.合金的流动性决定于哪些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？3.何谓合金的收缩？影响合金收缩的因素有哪些？4.冒口补缩的原理是什么？冷铁是否可以补缩？其作用与冒口有何不同？某厂铸造一批哑铃，常出现如图1－22所示的明缩孔，你有什么措施可以防止，并使铸件的清理工作量最小？5.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对图1－23所示阶梯形试块铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。
第二章：1、影响铸件中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？2、什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？3、可锻铸铁是如何获得的？为什么它只宜制作薄壁小铸件？4、球墨铸铁是如何获得的？为什么球墨铸铁是“以铁代钢”的好材料？球墨铸铁可否全部代替可锻铸铁？5、识别下列牌号的材料名称，并说明其各组成部分的含义：ZL107，ZCuSn3Zn11pb4，ZCuA19Mn2，ZCuZn38.第三章：1、壳型铸造与普通砂型铸造有何区别？它适合于什么零件的生产？2、金属型铸造有何优越性及局限性？3、试述熔模铸造的主要工序，在不同批量下，其压型的制造方法有何不同？4、试确定图3－29所示零件在单件、小批生产条件下的造型方法。
5、试比较气化模铸造与熔模铸造的异同点及应用范围。
6、低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同？为何铝合金常采用低压铸造？第四章：1、试确定图4－25所示铸件的浇注位置及分型面。
2、何谓铸件的浇注位置？它是否就是指铸件上的内浇道位置？3、试述分型面与分模面的概念。
分模两箱造型时，其分型面是否就是其分模面？4、浇注系统一般由哪几个基本组元组成？各组元的作用是什么？5、冒口的作用是什么？冒口尺寸是怎样确定的？6、何谓封闭式、开放式、底注式及阶梯式浇注系统？他们各有什么优点？第五章：1、试述结构斜度与起模斜度的异同点。
2、在方便铸造和易于获得合格铸件的条件下，图5－22所示铸件结构有何值得改进之处？怎样改进？3、铸造一个直径为1500mm的铸铁顶盖，有如图5－23所示的两个设计方案，试问哪个便于铸造，并简述理由。
【材料课件】工程材料教案
《工程材料》教案前言“学校是培养人才的重要园地，教育是崇高的社会公益事业”。
“教育是一个系统工程，要不断提高教学质量和教育水平……”。
“学校的根本任务是培养人才，培养社会主义的建设者和接班人，而教学工作是人才培养的中心环节之一。
因此，教学工作是学校的中心工作”。
作为大学教师如何落实党和国家交给我们培养四有人才的伟大使命，这是每一个燕山大学教师值得深思的问题。
教学质量是高等学校的生命线，而教学及教学研究、课程建设则是每个教师重要的日常工作，加强课程建设积极开展教学研究迅速提高教学质量则是直接关系到能否培养出合格的社会主义的建设者和接班人的大问题，在倡导“加强基础，拓宽专业，提高能力，素质教育”的今天，课程建设及教学研究显得尤其重要。
《工程材料》是我校材料工程学院金属材料系为全校机械类冷、热加工各专业共计30多个班开设的校级必修课，也是机械类冷、热加工各专业重要的技术基础课。
本课程的任务是从机械工程材料的应用角度出发，阐明工程材料的基础理论，了解材料的化学成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系；介绍常用工程材料及其应用等基本知识。
本课程的目的是使学生们通过课堂教学和实验教学，掌握工程材料的基本理论及基本知识和实验技能，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理的选材及制定零件加工工艺路线的初步能力。
纵观工程材料所含内容可知，该课程内容较为庞杂。
具有三多一少的特点；即所谓内容头绪多（含材料结构、钢的热处理原理及工艺、非金属材料、金属材料等等）、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多、以及理论计算少（除相图计算外，基本没有计算的内容）。
由于该课程具有上述特点，加之有些微观结构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，因此，教师感到难教，学生感到难学。
为搞好燕山大学“工程材料”课程建设，以利于提高“工程材料”今后教学质量及课程建设，特撰写本教案。
第一部分总纲一、课程性质及教学目的：工程材料是机械制造、机械设计、机械电子等机械类和近机类各专业的技术基础课。
机械制造基础第七章习题及答案
第七章习题及答案7-1试述生产过程、工序、工步、走刀、安装、工位的概念。
答：制造机械产品时，将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。
工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点或一台机床，对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。
工步是指在一个工序中，当加工表面不变、加工工具不变的情况下所连续完成的那部分工艺过程。
在一个工步内，如果被加工表面需切去的金属层很厚，一次切削无法完成，则应分几次切削，每进行一次切削就是一次走刀。
安装是指工件在加工之前，在机床或夹具上占据正确的位置（即为定位），然后加以夹紧的过程称为装夹。
工件经过一次装夹完成的工序称为安装。
工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。
7-2什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺规程？答：机械加工工艺规程（简称工艺规程）是将机械加工工艺过程的各项内容写成文件，用来指导生产、组织和管理生产的技术文件。
工艺过程是生产过程中的主要部分，是指在生产过程中直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和材料性能，使其成为半成品或成品的过程。
7-3试指明下列工艺过程中的工序、安装、工位及工步。
坯料为棒料，零件图如图题7-3所示。
1）卧式车床上车左端面，钻中心孔。
答：车左端面、钻中心孔分别为工步。
2）在卧式车床上夹右端，顶左端中心孔，粗车左端台阶。
答：夹右端，顶左端中心孔为装夹，粗车左端台阶为工步。
3）调头，在卧式车床上车右端面，钻中心孔。
答：车右端面、钻中心孔分别为工序。
4）在卧式车床上夹左端，顶右端中心孔，粗车右端台阶。
答：夹左端，顶右端中心孔为装夹。
车右端台阶为工步。
5）在卧式车床上用两顶尖，精车各台阶。
答：两顶尖定位为装夹，精车左、右端台阶为工步。
图题7-37-4拟定机械加工工艺规程的原则与步骤有哪些？工艺规程的作用和制定原则各有哪些？答：制定工艺规程的原则是优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。
制定工艺规程的步骤：1）分析研究部件或总成装配图样和零件图样；2）选择毛坯；3）拟定工艺路线；4）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；5）确定各工序所采用的设备及工艺装备；6）确定各工序的切削用量和时间定额；7）确定各主要工序的技术要求及检验方法；8）填写工艺文件。
工业机械设计与制造工艺作业指导书
工业机械设计与制造工艺作业指导书第一章工业机械设计基础 (2)1.1 机械设计的基本原则 (2)1.2 机械设计的主要参数 (2)1.3 机械设计的常用材料 (3)第二章机构设计与分析 (3)2.1 常用机构及其特点 (3)2.1.1 概述 (3)2.1.2 常用机构 (3)2.1.3 机构特点分析 (4)2.2 机构运动分析 (4)2.2.1 概述 (4)2.2.2 运动分析内容 (4)2.2.3 运动分析方法 (5)2.3 机构强度分析 (5)2.3.1 概述 (5)2.3.2 强度分析内容 (5)2.3.3 强度分析方法 (5)第三章零部件设计 (5)3.1 零部件设计的基本要求 (5)3.2 零部件的失效与寿命分析 (6)3.3 零部件的加工与装配 (6)第四章材料选择与处理 (7)4.1 材料选择的基本原则 (7)4.2 常用金属材料及其功能 (7)4.3 非金属材料及其应用 (8)第五章制造工艺概述 (8)5.1 制造工艺的基本概念 (8)5.2 制造工艺的分类 (8)5.3 制造工艺的发展趋势 (9)第六章金属切削加工 (9)6.1 金属切削加工的基本原理 (9)6.2 常用切削加工方法 (10)6.3 切削加工参数的选择 (10)第七章焊接与胶接 (11)7.1 焊接的基本原理 (11)7.2 常用焊接方法 (11)7.3 胶接技术的应用 (11)第八章热处理与表面处理 (12)8.1 热处理的基本原理 (12)8.2 常用热处理方法 (12)8.3 表面处理技术 (13)第九章装配工艺 (13)9.1 装配的基本要求 (13)9.2 装配工艺的分类 (14)9.3 装配工艺的优化 (14)第十章质量控制与管理 (15)10.1 质量控制的基本原则 (15)10.1.1 坚持以顾客为中心 (15)10.1.2 全过程质量控制 (15)10.1.3 持续改进 (15)10.1.4 数据驱动 (15)10.2 质量管理的方法与工具 (15)10.2.1 全面质量管理（TQM） (15)10.2.2 ISO 9001质量管理体系 (15)10.2.3 统计过程控制（SPC） (15)10.2.4 质量成本分析 (16)10.3 质量改进与持续发展 (16)10.3.1 质量改进计划 (16)10.3.2 质量改进措施 (16)10.3.3 质量改进效果的评估 (16)10.3.4 持续发展 (16)第一章工业机械设计基础1.1 机械设计的基本原则机械设计作为工业生产的重要组成部分，其基本原则旨在保证机械产品的安全性、可靠性、经济性和环保性。