工业设计师需要懂的工程知识

工程学：描述使用物理、化学等自然科学原理来设计物体的规律和知识，使用工程学的人叫做工程师；工业设计：就是产品造型设计，需要处理功能

工程学：描述使用物理、化学等自然科学原理来设计物体的规律和知识，使用工程学的人叫做工程师；

工业设计：就是产品造型设计，需要处理功能、美观、经济这三者之间的矛盾和统一；这需要选择材料以及考虑材料的机械性能，还要求机械、能源方面、节能方面的问题，还要结合人文社会科学保证它的美观；

上图中的M（x）方程中，1/2qx^2中1/2q表示Rb对整个简支量每单位长度的作用，1/2qx表示Rb对长度为x的简支量的力的作用；

M（x）=1/2qlx-1/2qx^2 ，方程表示的函数的坐标轴（1/2ql）/（-2*-1/2q）=l/2

坐标轴长度对应的弯矩1/4ql^2-1/8ql^2=1/8ql^2就是最大弯矩；

工程师也需要掌握；

材料的力学性质

零件的受力与应力

工业设计中外力和内力：由物理学中的外力、内里力延伸而来，某个范围或体系中物体与物体之间的力是内力，某个范围外或体系外其它物体或物质对它的作用力叫外力。

工程学中的约束：物体周围环境对它的制约作用叫做约束；物体受到力使他有脱离约束的趋势，这个力叫主动力，约束对物体产生力阻止它脱离约束，这个力叫约束反力；常见的约束有弹性绳、铰链、光滑平面、固定端

工程学中通过孤立体系法求外力：对某个物体或体系受力分析时，将这个物体或体系周围物体与它的联系和作用都简化为力，之后根据约束、主动力、约束反力的概念确定各力的方向，再通过平衡法求各力的大小；

构件的受力与应力：构件和零件指的是机构的组成单元，不能再拆解，它和相邻的构件或零件有力和运动的约束；构件和零件共同构成机构或建筑；构件所受的外力包含载荷和约束反力；载荷是构件完成工作或功能需要承担的设计负荷，即主动力；衡量构件的载荷（承载能力）主要通过强度、刚度、稳定性来进行；在外力作用下构件发生断裂而无法工作，这种情况叫做强度不足，所以强度是构件抵抗破坏的能力；在外力作用下构件只是发生较大变形导致无法正常工作，这种现象叫做刚度差，所以刚度是用来衡量物体抵抗形变的能力；在外力作用下构件在发生较大变形之前平衡形式就被打破，这种现象叫做构件的稳定性差，所以构件的稳定性是用来描述构件保持平衡形式的能力；构件中一部分受另一部分的力（构件内力）可以通过在构件中选定截面，把其中一部分作为一个体系，然后通过该体系所处的平衡形式求出这个“内力”的大小，这种方法叫做截面法；构件的内力一共有三种：垂直于构件纵轴线的剪力、沿着构件纵轴线的压力（拉力）、使构件纵轴线扭转的力；剪力对截面各处单位面积的力的作用，叫做剪应力；拉力（压力)对构件截面各处单位面积上的作用，叫做拉（压）应力；构件内部的拉力（压力）以及剪力都能使构件发生弯曲形成弯矩，弯矩的作用应该这样理解：想象构件有一个中性面且构件水平放置（中性面与截面相交的线叫做中性线），现在施加一个向上的剪力，那么中性面以上的位置将会受到挤压，离中性面越远的位置收到的挤压越强（截面上离中性线越远的位置压应力就会越强），中性面以下的位置都会收到拉伸，离中性面越远的位置受到的拉伸越强；受扭矩作用的构件相邻相邻截面之间沿构件竖轴线的方向转过一个人角度，和弯矩类似，靠近构件外表面的变形最大，而靠近轴线处的变形为0，这使得截面的应力（压应力和拉应力同时有）、剪应力（在扭距作用下产生的剪力方向垂直于半径的，在弯矩作用下剪力的方向则有所不同）的分布都是呈现线性三角形特征（研究构件时弯矩和扭矩都是内部的力矩作用；

材料的力学性质：材料的力学性质指材料在形变时的强度、刚度、稳定性，它的影响因素很多：材料的组成和晶体结构、 受应力情况（应力和力矩分布）、载荷加载方式（常见有集中载荷、分布载荷、均布载荷、多种载荷）、环境温度等；材料的形变过程根据卸掉载荷后形变的部分是否完全恢复分为弹性形变和塑形形变，材料在破坏之前塑形形变大这种材料叫塑形材料，材料在破坏之前塑形形变小这种材料叫脆性材料；由实验可知在对塑性材料施加拉力时材料截面处的拉应力随形变量的变化分为弹性段（直线段和微弯段分别可求出）、曲服段（有些塑形材料屈服段不明显）、加强段、颈缩段，弹性段中直线段材料的拉应力随形变线性增大，弹性段后期的微弯段的终点材料达到了弹性极限，此后的屈服段材料得拉应力不再随形变而变大而是一直保持不变（这个拉应力叫做屈服强度），加强段材料拉应力随着形变而逐渐变大（构件或零件的横截面积不变）直到达到极限强度（它是材料加强段终点对应的拉应力），超过极限强度材料的横截面积减少而拉应力也减小直到材料破裂（材料破裂之后将其结合之后的长度减去材料的长就是材料的最大形变，它与材料原长的比值是材料的延展率）；塑形材料的载荷形式为压力时，同样的曲线从屈服段终点开始就一直往上直往上，理论上压应力可以无限大；脆性材料施加拉力后应力和形变曲线在出现很小的塑形形变之后就突然消失（因为此时脆性材料已经断裂），在此之前加强段的终点对应的应力是材料的极限强度；对脆性材料压缩，在出现破坏之前塑形形变也很小，但是极限强度却是拉伸时的4倍（这里用的是铸铁），所以对于脆性材料主要用它承受压力，而塑形材料无所谓；

温度对材料力学性能的影响：材料抵抗冲击的能力定义为材料韧性；常温下材料力学性质与温度无关，但温度达到一定高温后，一定载荷下材料会慢慢发生变形，这种变形叫蠕滑，常温下的脆性材料（岩石）也会变成塑性材料，冲击韧性变好；温度对蠕滑和松弛的影响：温度越高蠕滑越快；温度相同，载荷越大蠕滑越快；但在客观条件限制下，比如内燃机的气缸盖，总变形不变，但温度升高依然有蠕滑现象，此时气缸盖的应力减小，这叫做松驰；温度对冲击韧性的影响：一定实验条件下求出的材料试样缺口的冲击韧度是对冲击韧性定量得到的一个相对值，并不能用于计算，况且冲击韧性与温度正相关，低碳钢这种塑性材料在温度很低的时候也会变得很脆（“一敲就碎”），冲击韧性降低；

安全系数与许用应力：构件材料的极限强度与实际应力的比例叫做安全系数，它的值越大构件越不易因应力失效；许用应力是构件在设计时允许应力，许用应力用选定的材料极限强度除以选用的安全系数；塑性材料选择屈服强度作为极限强度，脆性材料选择微弯段终点的应力作为极限强度；安全系数的选择应该综合考量构件的材料、构件在机构中的位置和重要性等因素；

应力集中现象：在计算时认为应力在截面处均匀分布，但实际却是距加力点稍远的截面应力才可以看成是均匀分布，况且构件结构和加工过程中产生的孔、切口等都会让应力在局部剧烈增大，这种现象叫做应力集中；应力集中会让设计时安全系数很高的构件实际使用时失效，因此实际过程中尽量减小结构和加工因素对应力集中现象的加剧：构件上加工的孔尽量小、改变截面形状时最好使用圆角等；

构件的强度和刚度

构件种类、强度问题、刚度问题：构件分杆类、板壳类、块类；使用最广泛的是杆类，它分为直杆和曲杆，杆类构件可以组合成塔架等复杂构件，板壳类构件分为板类和壳类，板类有常见的板以及薄板，壳类构件是曲面的，也有一部分是板一部分是壳的结构，采用的材料一般是金属或者塑料；块类构件是长宽高相差不大在一个数量级之内的构件；一般构件设计时需要进行强度计算，而对于大跨度构件（天车横梁）和对变形有要求的构件（机床的主轴）还需要进行刚度计算；构件的强度计算是工业设计人员和非设计的工程技术人员联合进行，但设计人员需要规避那些减小构件强度和刚度的因素；强度或者刚度体现在构件变形的整个过程中，杆类构件的变形形式有四种，它的某一类变形过程中的强度计算（不是把强度计算出来，而是求出内力、内力矩分布情况、安全条件是，最基本的；

等截面杆件的强度：单纯受拉（这种变形在实际中很容易做到）时必须要知道杆纵轴方向上受到的主动力的情况；

单纯受剪（受剪变形通常伴随着产生受弯变形，只是在杆的轴向尺寸短小时才可以忽略受弯变形，单纯剪切时杆的两个间距很小的截面之间会出现横向（垂直于纵轴）错位，单纯受剪的情况下还会有挤压的内力作用（产生的挤压应力成呈倒立曲线分布于横截面的上半圆）；

扭矩方向的判断：“右手法则”“四指指向扭矩的转动方向，大拇指向截面则表示扭矩为正，反之离开截面扭矩为负；

单纯受扭（这种变形常出现在汽车传动轴、机床传动轴等许多跨度不大的齿轮轴上）时在横截面会产生切于圆周的剪应力，必须知道杆类构件上主动力矩的情况，薄壁圆筒可认为各处横截面各处剪应力相同，空心轴和实心轴都会在表面出现最大剪应力，且在内部扭矩一定的情况下它只与轴的半径有关（或者与截面尺寸有关），经过分析发现空心轴虽然截面缺失了一个同心圆但是最大剪应力却没有增大多少，因此工程中常采用空心轴;

单纯受弯（这样的杆类叫做梁，在载荷的作用下会产生弯矩，弯矩的产生又会带来横向的剪力也就是构件内部会出现受剪变形）的杆有简支梁和悬臂梁；简支梁在受集中载荷时要注意把整个梁视为一个体系来求端点处的约束反力，然后根据主动力作用点建将梁分成两部分来研究，从而得到每一部分的剪力和弯矩随到左端点的距离的变化函数（用截面法列处该部分力的平衡和力矩平衡方程式），之后作出剪力图和弯矩图，就搞清了内力情况，简支梁也有可能受多个集中载荷的作用还有可能受分布载荷的作用，分析思路也是一样；

悬臂梁受弯：要知道自由端或者整个梁的载荷分布以及插入端（固定端）的反作用（反作用力，反作用力偶矩）情况，然后通过截面法得到剪力和弯矩随梁纵轴的分布情况；

实际工程设计时以上两种情况中不考虑剪力对梁工作的影响，因为剪力对梁的破坏不大，只涉及到受弯情况下危险截面的位置及最大应力的计算，它和单纯受扭时最大应力的计算一样有专门的代数式来使用；

不等截面杆及多种载荷联合作用的强度计算问题：确定几个可能的危险截面然后通过比较应力得到最终的危险截面再求最大应力和确定安全条件；多种载荷联合作用通常比较复杂，常见的有弯扭联合（两种形变结合）和拉弯联合（只需将拉应力和弯应力相加就得到最大应力），弯扭联合时采用第四强度理论推出的一个公式进行计算；

板壳类构件和块类构件的强度问题也是先分析处构件的载荷、约束反力等外力以及构件外力的我力矩作用用来求出约束反力；在通过主动力作用点分段采用截面法（实际就是选取零件的一部分作为体系）根据平衡方式求出各种形式的内力（拉力、压力、扭力、剪力）等并描述它们的分布情况。

杆和梁弯曲（形变）时的刚度问题：要保证杆和梁的刚度不至于构件变形而失效需要构件满足加工之后的挠度和转角复合构件使用的场合和功能，一般查阅相关工程数据就可以知道；还要保证在加工时尽量减少构件的跨度，构件的横截面采用工字形、杆类构件采用空心杆等一些截面系数大的结构，当然还有其它措施，在这个角度上刚度问题和强度问题是同一问题；

材料各论

零件的形变间接上取决于载荷，直接取决于零件内部的应力；

黑色金属

金属的导电性和延展性都来源于金属材料内部有游离于各原子之间的电子，而金属材料的力学性质也是因为金属原子的排列方式、金属中含有的其他元素、晶粒的排列也就是相的分布而不同；

固态金属容易被忽视的性质：不可透光性，光的反射性，拥有正电阻系数；

固态金属都是原子以一定排列规律形成的晶体，表示这种原子排列的最小规律是晶胞，晶胞排列形成晶格，金属的各向异性从微观上来源与晶胞引起的不同方向上正离子的密度的不同。固态金属是液态金属在温度下降时形成的，这个过程交结晶，结晶的必要条件是形成过冷度（熔化温度与环境温度之差）；

纯铁的结晶过程是同素异构的变化过程，它的强度低、硬度低，塑性好；

铁碳合金是多种化合物构成，它的相图表示了这种合金相的分布，可以指导不同碳含量下不同温度下合金的相或者指导金属零件的热处理时所需要的温度；依据铁碳合金相图中的碳含量将铁碳合金分为纯铁、钢（别名碳素钢）、铸铁；

碳钢全称碳素合金钢，熔炼它的过程中会被动掺杂其它杂质；在材料学上它是一类铁碳合金也就是钢（含碳量0.0218%-2.11%的铁碳合金）；钢常根据碳含量、硫和磷含量、冶炼方法进行分类，按用途分类是为了方便工业应用，为了方便在市场应用又对碳素钢进行分类和分品种，一种牌号就是一个品种；对碳素钢进行热处理主要是增加它的硬度；

合金钢是在熔炼过程中加入合金元素的钢铁，可看成是“碳钢熔炼而来”，但相较于C含量类似的碳钢抗拉强度和耐腐蚀性、延展性更好一点，它在市场上销售时牌号中不仅体现C含量还标示了加入的合金元素；

特殊性能钢：相比于合金钢，合金元素用量大，因此相对于合金钢有耐高温、耐腐蚀的特殊性能；它分为不锈钢和耐热钢；

铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金，其中的碳以石墨的形式存在，根据石墨的形态很大程度上就能对铸铁进行分类，比如可锻铸铁中的团状、球墨铸铁中的球状；

有色金属及其合金

铝及铝合金容易被忽视的知识：；纯铝的导电性只比铜要差；铝易切削和铸造；高纯度的纯铝材料可用作电容器；铝的耐腐蚀性只表现在大气氛围中；铝合金因为在铝中加入了合金元素如铜、锌等而不同程度的提高了强度并且保持了易于加工的特性，因此铝合金才能用来铸造活塞、制作螺旋桨叶等多种用途；

铜和铜合金易被忽视的知识：有色金属中铜及铜合金使用的广泛程度稍低于铝及铝合金，铜除了导热导电性比铝好之外，还有比较好的抗磁性可用来做次屏蔽部件，纯铜多用作电子设备中的导电材料，铜有着广泛的合金，其中黄铜是以铜、锌为基础元素的合金，锌的加入提高了合金的强度，但是最好不要超过41%，否则就会丧失强度和塑性上的优势无法在市场上使用，复杂黄铜是在黄铜基础上加入其它元素形成的有特殊性能的材料，因此用于加工特殊的零部件；

塑料

塑料是由高分子材料中的树脂为主要原料来合成；通过单体材料的合成得到了合成树脂、合成纤维、合成橡胶，这三大分类时按用途来的，并不代表材料的物质构成；高分子材料中每个高分子的链长不一样，虽然单体分子量是相同的，高分子材料也只有平均相对分子质量对它有意义；

塑料易忽略的知识：塑料按合成时所用的树脂进行命名，制作这种材料时还需要添加固化剂来让树脂变成稳固的立体网状结构，添加稳定剂来让材料在光和热的条件下稳定在一个较好的状态而不是老化，添加强化剂、添加着色剂也是必须的；塑料无色、消除不必要振动的能力强，具体的某种塑料还会有自己的特性；塑料可以根据加热时塑性形变的大小以及市场用途来进行分类，比如聚氯乙烯就是一种热塑性的通用塑料，酚醛则是一种热固性通用塑料，塑料当中的通用塑料还有做电线包皮的聚乙烯、可做医疗器械但需煮沸消毒的聚丙烯，还有很多的工程塑料，工程塑料又按照用途分为通用工程塑料和特殊工程塑料；塑料的硬度决定着塑料是否容易被“擦伤”，工程塑料一般都具有良好的机械性能（刚度、强度、硬度），聚甲醛这种特殊工程塑料的弹性模量大，因此相同的形变下产生的应力小，就“越不易因为形变而失去功效”，就说是刚度好；常见的泡沫实际是聚氯乙烯加上发泡剂后形成的一种塑料品种；材料学上对塑料的分类不及适应市场的分类那么细；酚醛在制作的时候会加上木粉做填料，因此叫做电木；常见的有机玻璃实际上是一种特殊的工程塑料；

除塑料之外的非金属材料和复合材料

橡胶：非金属材料中弹性最高，弹性模量小，产生一定的应力它的形变大；天然橡胶价格昂贵；合成橡胶按使用场合分为通用合成橡胶和特种合成橡胶，用来制轮胎、密封件的可以是通用合成橡胶，用作遥控器、计算机按钮的是特种合成橡胶，它在酸、碱、油的环境中依然能够正常使用；

玻璃易忽略的知识：按照用途有很多种分类，每一类下又有很多细化场合下的多种品种，包括用来制作灯泡、显像管外壳的电真空玻璃，用来做建材减少空调负荷的节能玻璃；其中使用最广泛的是平板玻璃，它采用浮法制作因而能保持良好的平整度；平板玻璃还可以再制为其它多种玻璃材料，比如用于汽车前挡风的钢化板玻璃就因加工工艺不同分为”“风冷的”和化学钢化玻璃，两者碎裂之后都不会有锐角，但后者更易加工只是强度稍差；玻璃中的光敏玻璃可在半导体工业中做掩膜材料，以它为代表的新型玻璃比较有前途；

陶瓷易忽略的知识点：根据在市场上的应用分为传统陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷；多孔陶瓷、用于化学工业的化学化工陶瓷都属于传统陶瓷；特种陶瓷常用作功能材料；金属陶瓷用作硬制合金刀头或者耐热材料；其实陶瓷的制作工艺比较简单；

木材：木材最大的特点是有天然花纹，比金属塑料更容易获取和加工；木材虽然古老，但它的应用场合十分广泛；它在干燥后可以简单处理直接以原木出售或者纵向切割成板材、方材出售，还有将原木加工过程中的刨花、木屑、尺寸小的材料、废材料也利用起来和原木一起制成合成板材，常见的有胶合板、刨花板等，它的使用范围要远大于原木；

复合材料易忽略的知识：它和合金一样是一种多相体系，不过它的“相”跨度大，比如有两种金属相的双金属片；制作复合材料时的增强纤维除了玻璃纤维、陶瓷纤维之外还有金属丝；复合材料是材料科学中最有前景的材料；

材料加工成型工艺

对构件（或零件）可以应用，对材料当然也可以应用

金属的加工成型工艺

加工金属时先要选择零件毛胚，型材、铸件、锻件是主要的三种毛胚，之后根据毛胚选择零件加工工艺；

零件毛胚的制作：型材是通过冶炼铸锭再开腔轧制后形成的各种形状的金属材料，依供货方式不同而称为线材、棒材，板材也算作是型材；铸件是通过向固体型腔（铸模）当中注入熔化金属再冷却后形成的毛胚，其中精密铸造、压铸、离心浇铸这些工艺品种制作的毛胚精度更高、形状可以更复杂；锻件是金属材料加热软化后放入模具然后加压或者加冲击力让材料成型；铸件和锻件得制作工艺叫做铸造和锻造；

对金属零件毛胚进行加工的工艺：

冲压是一个工艺类别，有让零件和母料分离的冲裁、有让平直板料加压弯曲成一定形状的拉延，用通过上模的压边圈压住零件的边缘然后上冲头向下运动将上下模之间的材料压成筒状的拉延，这些冲压的工艺都需要一个独立的模具（模具中最重要的结构是上冲头和下冲头），即使是轿正、卷边等特殊工艺也需要开一个模具；

焊接是通过两个不同零件的金属实现原子级的接触或者扩散而实现不可卸掉的连接，要想实现不同零件金属原子间的结合需要采用加热或者加压的方法，熔化焊采用气体或电能为能量来源对金属进行局部加热，熔化焊在焊接时必须要形成熔池才会有可靠的焊接；压力焊有利用金属零件接触部分的电阻热进行焊接的，有用加压的同时金属零件相对运动摩擦产生的高温进行焊接的，或者利用金属冲头破坏焊接件的表面氧化膜而产生原子级的接触，或用爆炸产生的热量破坏零件表面的氧化层而发生原子级的接触，或用超声波带去能量到焊接部位来产生原子级接触，但不论是哪种具体的“压力焊”，都是需要焊接的两工件被加压接触在一起；压力焊和熔化焊都使让被焊接零件接触部位发生“熔化”，而钎焊则是利用比被焊接零件作用金属熔点更低的金属在两工件之间（结头之间）熔化来连接工件的；

当然焊接也可用在金属与非金属零件之间，用在非金属零件比如塑料零件之间就更容易了。

切削工艺又叫机械加工：它是通过工件和刀具之间的相对运动来去掉毛胚上多余的部分而形成一定形状和尺寸的丝级加工工艺；其中的磨削加工尺寸精度和表面平整度最高；根据加工需要和工件和刀具进给运动的不同组合形式开发出了车削、刨削和铣削、钻削、磨削（既能加工圆面又能加工平面），钻削的钻头双刃的精度是最低的，还有三刃的，多刃的，都有不同的命名，但是刀具得运动形式是一样的：水平的旋转运动和延轴线向下运动；

塑料的加工成型工艺

市场上的塑料是通过混合、捏合而成或者塑炼（塑料和其它固体或液体物料混合而成；

将塑料加工成型可以将熔融塑料通过特定形状的口膜挤出再形成连续体冷却，这叫挤出成型，也可以将熔融塑料注入模具型腔冷却成型后再开模，这就是应用广泛的塑料加工工艺-注塑成型，更可以将熔融的塑料挤出在一上一下成对的锟筒之间经过一定压力和牵引制成一定厚度、光洁度的薄膜或片状制品，这叫做压延成型，挤出成型、注塑成型、压延成型都是对热塑性塑料加工的方式；其实还有将粒状塑料物料放入一定温度下的模具型腔加压成型，这叫做模压成型，还有的通过挤出机定量的挤出等径熔融塑料到模具中且在下方接上压缩空气管，关闭磨具后塑料上下段封闭之后通过压缩空气管注入空气使物料充分胀大贴合型腔，这叫做中空吹塑成型；制作不同硬度不同孔型的发泡塑料的发泡成型；在常压或低压的情况下将液体塑料注入模具型腔比注塑成型要求的压力小因此只适合流动性较强的塑料其中的嵌注适合在非塑料零件外层包裹一层塑料；增强塑料成型是制作增强塑料的工艺；涂敷品成型是是在布或纸以及在金属制品上涂敷塑料制成人造革或者对电线电缆等涂敷；热成型是将一定形状的塑料片放入模具框中之后在加热的状态下使用一定的压力将它贴合在模具上；旅行箱包就是用热成型当中的真空吸塑工艺来制成的，他这个里面产生压力的方式是用真空吸附；

不同的加工工艺得到的产品或有不同；

产品的表面处理与涂装工艺

表面处理是为了保护产品不被腐蚀或者美化产品来增加其附加价值；

金属构件表面处理：钢铁、铜及铜合金、铝及铝合金的表面处理本质上是通过化学反应生成金属氧化物薄膜，还包括在表面“涂”上一层着色剂、油漆等的着色处理；

金属构件表面装饰工艺：通过涂刷或者采用各种方式镀上另一种材料就是涂镀的主要步骤，这叫做涂镀；但在涂镀之前先要对构件表面进行前处理以保证未开始涂镀之前的这段时间构件表面不易生锈；涂镀中根据工艺不同有通过电镀、化学反应镀、真空蒸发沉积镀将其它物质沉积到构件表面的镀层法，有通过喷、刷、静电、电泳等方法将漆料涂刷到构件表面形成一层涂层的方法，有牺牲构件的冲击韧性、硬度将搪瓷这种玻璃质材料烧结到构件表面的搪瓷法，还有将构件浸润到其它的熔融金属当中的热浸金属法等其它特殊方法；

塑料的表面处理和表面装饰：塑料表面不需除锈，但需要去掉脱模剂和进行表面活化处来让其有一定吸水性、一定的浸润性、表面有一定的极性基团等新的性质；而金属的涂装方法和涂装的金属材料大都适应于塑料构件；塑料一般使用电镀的方法在塑料基底上形成一层镀层，其关键是先行成一薄层金属层之后才开始使用直流电和电镀液进行电镀；

木材的表面处理和表面装饰：木材的这些工艺要比金属和塑料构件要简单的多，也只应用于家具行业，市场远远没有金属材料和塑料大；木材的内含杂质是松脂、单宁（酸）等；

涂料和涂料的使用：

涂料：涂料一共是由四大类成分构成，每一类都可选用不同种物质，分别是主成膜成分（主要是树脂或油脂）、次成膜成分（颜料）、辅助成膜成分（主要是固化、增塑等助剂）、挥发成分（溶剂或稀释剂）；涂料的物理化学性能是描述涂装干燥之后漆膜的一些性质：比如描述颜色的色彩、描述光的反射给人的感受的色泽是有光还是哑光或者半哑光、漆膜的硬度和附着性和韧性以及耐化学腐蚀性，以及形成漆膜的涂料的粘度是否需要加稀释剂稀释；涂装工艺描述了如何使用涂料：首先有的涂料用于工业，有的用于室内装饰，有的用于室外装饰，并且涂料在使用时通常要在构件表面形成多层涂料构成的油漆系统，还要考虑到投入费用和达到效果是否对等，因此涂料的选择是一项耗时的步骤或者说需要一定得经验；涂料施工时要经过前处理、涂装、漆膜干燥这三类工艺，工艺的选择也很重要；还要通过工艺管理来监管是否按照所选工艺来执行以保证最终的涂装质量；

机械基础知识

机械的总体知识

机器、机构、零件：

平面机构

平面机构的运动简图和自由度：

平面连杆机构：

静连接

螺纹连接

焊接、铆接、粘接

机械传动

传动比：

带传动：

链传动：

齿轮传动：

涡轮传动：

轮系

减速器

变速器

重要通用零部件

轴和轴毂联结：

联轴器和离合器：

弹簧：

电器基础

直流电路和基本元器件

电路和直流电路：

导体和绝缘体：

电池（源）：

正玄交流电路

总述：

交流电路的参数：

三相交流电路：

磁路和铁芯线圈电路

磁场强度、磁感应强度、磁力线：

磁场中的电荷、通电导线的受力、磁通量变化与感应电动势：

磁导率和磁性材料：

磁路和铁芯线圈电路：

变压器：

电磁铁：

电机

电机分类：

三相异步电动机：

三相同步发电机和电动机：

直流发电机和电动机：

控制电机：

电气测量、显示和控制

电气量测量：

电气量显示：

电气控制：

日用电器

大概描述：

电冰箱和空调器（间接使用电能转化而来的机械能）：

电热电器：

电动电器：

照明灯具（电光转转）：

工业电气设备

工矿电机车：

工业电炉：

电焊机和电动工具：

安全用电

电对人体的伤害：

用电安全：

电子电器概述

二极管及整流电路：

三极管和放大电路

集成电路

电子电器

热能工程基础

研究怎样设计空调和制冷剂等机械的知识集合，需要的理论是热力学、传热学、流体力学中的概念、定理、原理、图标等；

华氏温标：水处在三相点（三态平衡共存时的温度）即0.001摄氏度时开氏温度为273.15k

热力学中的一些概念：容器壁单位面积所受的压力，容器壁的表压，当容器壁内部的压力低于大气压力，此时容器壁的表面压力就是真空度，为负值；

单位质量的物质升高1摄氏度所需要的热量叫做比热

制冷量：单位时间从物体表面移除的热量；冷吨是一吨水变成一顿冰所需要的制冷量，它针对的时间是一天，制冷前后温度都为0摄氏度；

潜热：冷吨的概念中凝固过程中温度并未变化，冷吨中涉及的热量就叫潜热；如果物体的温度发生变化，该过程中转移的热量就是显热；

汽化分类：外露于液体表面的汽化过程叫蒸发，同时发生在液体内部和表面的汽化过程叫沸腾；

汽化的逆过程：冷凝，又叫液化；

升华和固化也是一个互逆的过程；

饱和的概念:密闭容器中液体汽化之后的分子一部分由于容器壁和其它分子的碰撞会返回液体内部，同一时间内返回的分子数等于汽化的分子数，密闭容器中的状态是饱和状态，此时容器内的温度叫饱和温度；饱和温度时容器壁单位面积的压力为饱和压力；

过热的概念：密闭容器中达到饱和状态后（也就是在饱和压力下）继续加热，温度大于饱和温度时的状态叫过热状态；这种状态下的蒸汽叫过热蒸汽，过热温度和饱和温度的差值叫过热度；过热度可以表示蒸汽的热力大小；

过冷的概念和过冷液体：容器中的液体在饱和压力不变的情况下，继续冷却直到温度低于饱和温度的状态叫过冷状态，这种状态下的液体叫过冷液体，此时的温度叫过冷温温度，饱和温度和过冷温度的差值叫过冷度；

临界温度和临界压力：在压力增加的情况下气体的比容减小，当减小到和容器中气体的比容相等，把这种状态叫临界状态，这种状态下测量的温度为临界温度，压力为临界压力；

一些图表：压焓图，反应制冷剂这种液体压力的变换；焓湿图表示湿空气的湿度变化，绝对湿度描述的是水蒸气的质量；相对湿度描述的是水蒸气的质量接近空气饱和状态下水蒸气质量的程度是一个百分数；含湿量不变的空气中，冷却空气到相对湿度等于100%也就是空气的绝对湿度等于处于饱和状态下的湿度，此时的温度叫露点温度；温度偏高时空气的绝对湿度是要大于饱和湿度的所以用冷却的过程；

制冷循环：单级压缩式制冷循环，使用的是制冷剂的蒸发与冷凝过程来制冷；

工质：实现热功变化的介质，比如热水或蒸汽；工况表示工质的状态，比如温度、压力的变化；

锅炉：按工质分成热水锅炉和蒸汽锅炉。锅炉工作的气压都是Mpa级的，超临界压力锅炉能达到22Mpa;

气轮机的工质是蒸汽，内燃机的工质是燃气；

描述热力学状态的参数：温度用的是开氏温度；压力是指单位面积上的垂直作用力，气压是大量分子向窗口撞击的平均效果，工质的实际压力叫绝对压力，绝对压力-负压（真空度）是表压力，比体积是单位质量物质占有的体积

热能转换中的概念：

1.热力系统：闭口系的实例是内燃机中正在膨胀的燃气，它和外界没有交换；开口系统指系统与外界有物质交换，汽轮机的气缸需要工质的流入和流出，工作的气缸就是一个开口系统；绝热系统是和外界没有物质交换的系统，汽轮机气缸外包裹绝热材料后向外散发的热量小，这是的气缸就是一个绝热系统；孤立系统是不进行物质交换和能量交换的系统，汽轮机的气缸停止工作的时候就是一个工作的时候就是一个孤立系统；

单级压缩式制冷循环：压缩1kg制冷剂压缩机需要的功叫做单位功耗，1kg制冷剂在蒸发器中的制冷量，后者与前者之比叫做制冷系数，它表明制冷的能力；

读《设计工程学基础》江建民著