工程學：描述使用物理、化學等自然科學原理來設計物體的規律和知識，使用工程學的人叫做工程師；工業設計：就是產品造型設計，需要處理功能

工程學：描述使用物理、化學等自然科學原理來設計物體的規律和知識，使用工程學的人叫做工程師；

工業設計：就是產品造型設計，需要處理功能、美觀、經濟這三者之間的矛盾和統一；這需要選擇材料以及考慮材料的機械性能，還要求機械、能源方面、節能方面的問題，還要結合人文社會科學保證它的美觀；

上圖中的M（x）方程中，1/2qx^2中1/2q表示Rb對整個簡支量每單位長度的作用，1/2qx表示Rb對長度為x的簡支量的力的作用；

M（x）=1/2qlx-1/2qx^2 ，方程表示的函數的坐標軸（1/2ql）/（-2*-1/2q）=l/2

坐標軸長度對應的彎矩1/4ql^2-1/8ql^2=1/8ql^2就是最大彎矩；

工程師也需要掌握；

材料的力學性質

零件的受力與應力

工業設計中外力和內力：由物理學中的外力、內里力延伸而來，某個范圍或體系中物體與物體之間的力是內力，某個范圍外或體系外其它物體或物質對它的作用力叫外力。

工程學中的約束：物體周圍環境對它的制約作用叫做約束；物體受到力使他有脫離約束的趨勢，這個力叫主動力，約束對物體產生力阻止它脫離約束，這個力叫約束反力；常見的約束有彈性繩、鉸鏈、光滑平面、固定端

工程學中通過孤立體系法求外力：對某個物體或體系受力分析時，將這個物體或體系周圍物體與它的聯系和作用都簡化為力，之后根據約束、主動力、約束反力的概念確定各力的方向，再通過平衡法求各力的大小；

構件的受力與應力：構件和零件指的是機構的組成單元，不能再拆解，它和相鄰的構件或零件有力和運動的約束；構件和零件共同構成機構或建筑；構件所受的外力包含載荷和約束反力；載荷是構件完成工作或功能需要承擔的設計負荷，即主動力；衡量構件的載荷（承載能力）主要通過強度、剛度、穩定性來進行；在外力作用下構件發生斷裂而無法工作，這種情況叫做強度不足，所以強度是構件抵抗破壞的能力；在外力作用下構件只是發生較大變形導致無法正常工作，這種現象叫做剛度差，所以剛度是用來衡量物體抵抗形變的能力；在外力作用下構件在發生較大變形之前平衡形式就被打破，這種現象叫做構件的穩定性差，所以構件的穩定性是用來描述構件保持平衡形式的能力；構件中一部分受另一部分的力（構件內力）可以通過在構件中選定截面，把其中一部分作為一個體系，然后通過該體系所處的平衡形式求出這個“內力”的大小，這種方法叫做截面法；構件的內力一共有三種：垂直于構件縱軸線的剪力、沿著構件縱軸線的壓力（拉力）、使構件縱軸線扭轉的力；剪力對截面各處單位面積的力的作用，叫做剪應力；拉力（壓力)對構件截面各處單位面積上的作用，叫做拉（壓）應力；構件內部的拉力（壓力）以及剪力都能使構件發生彎曲形成彎矩，彎矩的作用應該這樣理解：想象構件有一個中性面且構件水平放置（中性面與截面相交的線叫做中性線），現在施加一個向上的剪力，那么中性面以上的位置將會受到擠壓，離中性面越遠的位置收到的擠壓越強（截面上離中性線越遠的位置壓應力就會越強），中性面以下的位置都會收到拉伸，離中性面越遠的位置受到的拉伸越強；受扭矩作用的構件相鄰相鄰截面之間沿構件豎軸線的方向轉過一個人角度，和彎矩類似，靠近構件外表面的變形最大，而靠近軸線處的變形為0，這使得截面的應力（壓應力和拉應力同時有）、剪應力（在扭距作用下產生的剪力方向垂直于半徑的，在彎矩作用下剪力的方向則有所不同）的分布都是呈現線性三角形特征（研究構件時彎矩和扭矩都是內部的力矩作用；

材料的力學性質：材料的力學性質指材料在形變時的強度、剛度、穩定性，它的影響因素很多：材料的組成和晶體結構、 受應力情況（應力和力矩分布）、載荷加載方式（常見有集中載荷、分布載荷、均布載荷、多種載荷）、環境溫度等；材料的形變過程根據卸掉載荷后形變的部分是否完全恢復分為彈性形變和塑形形變，材料在破壞之前塑形形變大這種材料叫塑形材料，材料在破壞之前塑形形變小這種材料叫脆性材料；由實驗可知在對塑性材料施加拉力時材料截面處的拉應力隨形變量的變化分為彈性段（直線段和微彎段分別可求出）、曲服段（有些塑形材料屈服段不明顯）、加強段、頸縮段，彈性段中直線段材料的拉應力隨形變線性增大，彈性段后期的微彎段的終點材料達到了彈性極限，此后的屈服段材料得拉應力不再隨形變而變大而是一直保持不變（這個拉應力叫做屈服強度），加強段材料拉應力隨著形變而逐漸變大（構件或零件的橫截面積不變）直到達到極限強度（它是材料加強段終點對應的拉應力），超過極限強度材料的橫截面積減少而拉應力也減小直到材料破裂（材料破裂之后將其結合之后的長度減去材料的長就是材料的最大形變，它與材料原長的比值是材料的延展率）；塑形材料的載荷形式為壓力時，同樣的曲線從屈服段終點開始就一直往上直往上，理論上壓應力可以無限大；脆性材料施加拉力后應力和形變曲線在出現很小的塑形形變之后就突然消失（因為此時脆性材料已經斷裂），在此之前加強段的終點對應的應力是材料的極限強度；對脆性材料壓縮，在出現破壞之前塑形形變也很小，但是極限強度卻是拉伸時的4倍（這里用的是鑄鐵），所以對于脆性材料主要用它承受壓力，而塑形材料無所謂；

溫度對材料力學性能的影響：材料抵抗沖擊的能力定義為材料韌性；常溫下材料力學性質與溫度無關，但溫度達到一定高溫后，一定載荷下材料會慢慢發生變形，這種變形叫蠕滑，常溫下的脆性材料（巖石）也會變成塑性材料，沖擊韌性變好；溫度對蠕滑和松弛的影響：溫度越高蠕滑越快；溫度相同，載荷越大蠕滑越快；但在客觀條件限制下，比如內燃機的氣缸蓋，總變形不變，但溫度升高依然有蠕滑現象，此時氣缸蓋的應力減小，這叫做松馳；溫度對沖擊韌性的影響：一定實驗條件下求出的材料試樣缺口的沖擊韌度是對沖擊韌性定量得到的一個相對值，并不能用于計算，況且沖擊韌性與溫度正相關，低碳鋼這種塑性材料在溫度很低的時候也會變得很脆（“一敲就碎”），沖擊韌性降低；

安全系數與許用應力：構件材料的極限強度與實際應力的比例叫做安全系數，它的值越大構件越不易因應力失效；許用應力是構件在設計時允許應力，許用應力用選定的材料極限強度除以選用的安全系數；塑性材料選擇屈服強度作為極限強度，脆性材料選擇微彎段終點的應力作為極限強度；安全系數的選擇應該綜合考量構件的材料、構件在機構中的位置和重要性等因素；

應力集中現象：在計算時認為應力在截面處均勻分布，但實際卻是距加力點稍遠的截面應力才可以看成是均勻分布，況且構件結構和加工過程中產生的孔、切口等都會讓應力在局部劇烈增大，這種現象叫做應力集中；應力集中會讓設計時安全系數很高的構件實際使用時失效，因此實際過程中盡量減小結構和加工因素對應力集中現象的加劇：構件上加工的孔盡量小、改變截面形狀時最好使用圓角等；

構件的強度和剛度

構件種類、強度問題、剛度問題：構件分桿類、板殼類、塊類；使用最廣泛的是桿類，它分為直桿和曲桿，桿類構件可以組合成塔架等復雜構件，板殼類構件分為板類和殼類，板類有常見的板以及薄板，殼類構件是曲面的，也有一部分是板一部分是殼的結構，采用的材料一般是金屬或者塑料；塊類構件是長寬高相差不大在一個數量級之內的構件；一般構件設計時需要進行強度計算，而對于大跨度構件（天車橫梁）和對變形有要求的構件（機床的主軸）還需要進行剛度計算；構件的強度計算是工業設計人員和非設計的工程技術人員聯合進行，但設計人員需要規避那些減小構件強度和剛度的因素；強度或者剛度體現在構件變形的整個過程中，桿類構件的變形形式有四種，它的某一類變形過程中的強度計算（不是把強度計算出來，而是求出內力、內力矩分布情況、安全條件是，最基本的；

等截面桿件的強度：單純受拉（這種變形在實際中很容易做到）時必須要知道桿縱軸方向上受到的主動力的情況；

單純受剪（受剪變形通常伴隨著產生受彎變形，只是在桿的軸向尺寸短小時才可以忽略受彎變形，單純剪切時桿的兩個間距很小的截面之間會出現橫向（垂直于縱軸）錯位，單純受剪的情況下還會有擠壓的內力作用（產生的擠壓應力成呈倒立曲線分布于橫截面的上半圓）；

扭矩方向的判斷：“右手法則”“四指指向扭矩的轉動方向，大拇指向截面則表示扭矩為正，反之離開截面扭矩為負；

單純受扭（這種變形常出現在汽車傳動軸、機床傳動軸等許多跨度不大的齒輪軸上）時在橫截面會產生切于圓周的剪應力，必須知道桿類構件上主動力矩的情況，薄壁圓筒可認為各處橫截面各處剪應力相同，空心軸和實心軸都會在表面出現最大剪應力，且在內部扭矩一定的情況下它只與軸的半徑有關（或者與截面尺寸有關），經過分析發現空心軸雖然截面缺失了一個同心圓但是最大剪應力卻沒有增大多少，因此工程中常采用空心軸;

單純受彎（這樣的桿類叫做梁，在載荷的作用下會產生彎矩，彎矩的產生又會帶來橫向的剪力也就是構件內部會出現受剪變形）的桿有簡支梁和懸臂梁；簡支梁在受集中載荷時要注意把整個梁視為一個體系來求端點處的約束反力，然后根據主動力作用點建將梁分成兩部分來研究，從而得到每一部分的剪力和彎矩隨到左端點的距離的變化函數（用截面法列處該部分力的平衡和力矩平衡方程式），之后作出剪力圖和彎矩圖，就搞清了內力情況，簡支梁也有可能受多個集中載荷的作用還有可能受分布載荷的作用，分析思路也是一樣；

懸臂梁受彎：要知道自由端或者整個梁的載荷分布以及插入端（固定端）的反作用（反作用力，反作用力偶矩）情況，然后通過截面法得到剪力和彎矩隨梁縱軸的分布情況；

實際工程設計時以上兩種情況中不考慮剪力對梁工作的影響，因為剪力對梁的破壞不大，只涉及到受彎情況下危險截面的位置及最大應力的計算，它和單純受扭時最大應力的計算一樣有專門的代數式來使用；

不等截面桿及多種載荷聯合作用的強度計算問題：確定幾個可能的危險截面然后通過比較應力得到最終的危險截面再求最大應力和確定安全條件；多種載荷聯合作用通常比較復雜，常見的有彎扭聯合（兩種形變結合）和拉彎聯合（只需將拉應力和彎應力相加就得到最大應力），彎扭聯合時采用第四強度理論推出的一個公式進行計算；

板殼類構件和塊類構件的強度問題也是先分析處構件的載荷、約束反力等外力以及構件外力的我力矩作用用來求出約束反力；在通過主動力作用點分段采用截面法（實際就是選取零件的一部分作為體系）根據平衡方式求出各種形式的內力（拉力、壓力、扭力、剪力）等并描述它們的分布情況。

桿和梁彎曲（形變）時的剛度問題：要保證桿和梁的剛度不至于構件變形而失效需要構件滿足加工之后的撓度和轉角復合構件使用的場合和功能，一般查閱相關工程數據就可以知道；還要保證在加工時盡量減少構件的跨度，構件的橫截面采用工字形、桿類構件采用空心桿等一些截面系數大的結構，當然還有其它措施，在這個角度上剛度問題和強度問題是同一問題；

材料各論

零件的形變間接上取決于載荷，直接取決于零件內部的應力；

黑色金屬

金屬的導電性和延展性都來源于金屬材料內部有游離于各原子之間的電子，而金屬材料的力學性質也是因為金屬原子的排列方式、金屬中含有的其他元素、晶粒的排列也就是相的分布而不同；

固態金屬容易被忽視的性質：不可透光性，光的反射性，擁有正電阻系數；

固態金屬都是原子以一定排列規律形成的晶體，表示這種原子排列的最小規律是晶胞，晶胞排列形成晶格，金屬的各向異性從微觀上來源與晶胞引起的不同方向上正離子的密度的不同。固態金屬是液態金屬在溫度下降時形成的，這個過程交結晶，結晶的必要條件是形成過冷度（熔化溫度與環境溫度之差）；

純鐵的結晶過程是同素異構的變化過程，它的強度低、硬度低，塑性好；

鐵碳合金是多種化合物構成，它的相圖表示了這種合金相的分布，可以指導不同碳含量下不同溫度下合金的相或者指導金屬零件的熱處理時所需要的溫度；依據鐵碳合金相圖中的碳含量將鐵碳合金分為純鐵、鋼（別名碳素鋼）、鑄鐵；

碳鋼全稱碳素合金鋼，熔煉它的過程中會被動摻雜其它雜質；在材料學上它是一類鐵碳合金也就是鋼（含碳量0.0218%-2.11%的鐵碳合金）；鋼常根據碳含量、硫和磷含量、冶煉方法進行分類，按用途分類是為了方便工業應用，為了方便在市場應用又對碳素鋼進行分類和分品種，一種牌號就是一個品種；對碳素鋼進行熱處理主要是增加它的硬度；

合金鋼是在熔煉過程中加入合金元素的鋼鐵，可看成是“碳鋼熔煉而來”，但相較于C含量類似的碳鋼抗拉強度和耐腐蝕性、延展性更好一點，它在市場上銷售時牌號中不僅體現C含量還標示了加入的合金元素；

特殊性能鋼：相比于合金鋼，合金元素用量大，因此相對于合金鋼有耐高溫、耐腐蝕的特殊性能；它分為不銹鋼和耐熱鋼；

鑄鐵：含碳量大于2.11%的鐵碳合金，其中的碳以石墨的形式存在，根據石墨的形態很大程度上就能對鑄鐵進行分類，比如可鍛鑄鐵中的團狀、球墨鑄鐵中的球狀；

有色金屬及其合金

鋁及鋁合金容易被忽視的知識：；純鋁的導電性只比銅要差；鋁易切削和鑄造；高純度的純鋁材料可用作電容器；鋁的耐腐蝕性只表現在大氣氛圍中；鋁合金因為在鋁中加入了合金元素如銅、鋅等而不同程度的提高了強度并且保持了易于加工的特性，因此鋁合金才能用來鑄造活塞、制作螺旋槳葉等多種用途；

銅和銅合金易被忽視的知識：有色金屬中銅及銅合金使用的廣泛程度稍低于鋁及鋁合金，銅除了導熱導電性比鋁好之外，還有比較好的抗磁性可用來做次屏蔽部件，純銅多用作電子設備中的導電材料，銅有著廣泛的合金，其中黃銅是以銅、鋅為基礎元素的合金，鋅的加入提高了合金的強度，但是最好不要超過41%，否則就會喪失強度和塑性上的優勢無法在市場上使用，復雜黃銅是在黃銅基礎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樹脂為主要原料來合成；通過單體材料的合成得到了合成樹脂、合成纖維、合成橡膠，這三大分類時按用途來的，并不代表材料的物質構成；高分子材料中每個高分子的鏈長不一樣，雖然單體分子量是相同的，高分子材料也只有平均相對分子質量對它有意義；

塑料易忽略的知識：塑料按合成時所用的樹脂進行命名，制作這種材料時還需要添加固化劑來讓樹脂變成穩固的立體網狀結構，添加穩定劑來讓材料在光和熱的條件下穩定在一個較好的狀態而不是老化，添加強化劑、添加著色劑也是必須的；塑料無色、消除不必要振動的能力強，具體的某種塑料還會有自己的特性；塑料可以根據加熱時塑性形變的大小以及市場用途來進行分類，比如聚氯乙烯就是一種熱塑性的通用塑料，酚醛則是一種熱固性通用塑料，塑料當中的通用塑料還有做電線包皮的聚乙烯、可做醫療器械但需煮沸消毒的聚丙烯，還有很多的工程塑料，工程塑料又按照用途分為通用工程塑料和特殊工程塑料；塑料的硬度決定著塑料是否容易被“擦傷”，工程塑料一般都具有良好的機械性能（剛度、強度、硬度），聚甲醛這種特殊工程塑料的彈性模量大，因此相同的形變下產生的應力小，就“越不易因為形變而失去功效”，就說是剛度好；常見的泡沫實際是聚氯乙烯加上發泡劑后形成的一種塑料品種；材料學上對塑料的分類不及適應市場的分類那么細；酚醛在制作的時候會加上木粉做填料，因此叫做電木；常見的有機玻璃實際上是一種特殊的工程塑料；

除塑料之外的非金屬材料和復合材料

橡膠：非金屬材料中彈性最高，彈性模量小，產生一定的應力它的形變大；天然橡膠價格昂貴；合成橡膠按使用場合分為通用合成橡膠和特種合成橡膠，用來制輪胎、密封件的可以是通用合成橡膠，用作遙控器、計算機按鈕的是特種合成橡膠，它在酸、堿、油的環境中依然能夠正常使用；

玻璃易忽略的知識：按照用途有很多種分類，每一類下又有很多細化場合下的多種品種，包括用來制作燈泡、顯像管外殼的電真空玻璃，用來做建材減少空調負荷的節能玻璃；其中使用最廣泛的是平板玻璃，它采用浮法制作因而能保持良好的平整度；平板玻璃還可以再制為其它多種玻璃材料，比如用于汽車前擋風的鋼化板玻璃就因加工工藝不同分為”“風冷的”和化學鋼化玻璃，兩者碎裂之后都不會有銳角，但后者更易加工只是強度稍差；玻璃中的光敏玻璃可在半導體工業中做掩膜材料，以它為代表的新型玻璃比較有前途；

陶瓷易忽略的知識點：根據在市場上的應用分為傳統陶瓷、特種陶瓷、金屬陶瓷；多孔陶瓷、用于化學工業的化學化工陶瓷都屬于傳統陶瓷；特種陶瓷常用作功能材料；金屬陶瓷用作硬制合金刀頭或者耐熱材料；其實陶瓷的制作工藝比較簡單；

木材：木材最大的特點是有天然花紋，比金屬塑料更容易獲取和加工；木材雖然古老，但它的應用場合十分廣泛；它在干燥后可以簡單處理直接以原木出售或者縱向切割成板材、方材出售，還有將原木加工過程中的刨花、木屑、尺寸小的材料、廢材料也利用起來和原木一起制成合成板材，常見的有膠合板、刨花板等，它的使用范圍要遠大于原木；

復合材料易忽略的知識：它和合金一樣是一種多相體系，不過它的“相”跨度大，比如有兩種金屬相的雙金屬片；制作復合材料時的增強纖維除了玻璃纖維、陶瓷纖維之外還有金屬絲；復合材料是材料科學中最有前景的材料；

材料加工成型工藝

對構件（或零件）可以應用，對材料當然也可以應用

金屬的加工成型工藝

加工金屬時先要選擇零件毛胚，型材、鑄件、鍛件是主要的三種毛胚，之后根據毛胚選擇零件加工工藝；

零件毛胚的制作：型材是通過冶煉鑄錠再開腔軋制后形成的各種形狀的金屬材料，依供貨方式不同而稱為線材、棒材，板材也算作是型材；鑄件是通過向固體型腔（鑄模）當中注入熔化金屬再冷卻后形成的毛胚，其中精密鑄造、壓鑄、離心澆鑄這些工藝品種制作的毛胚精度更高、形狀可以更復雜；鍛件是金屬材料加熱軟化后放入模具然后加壓或者加沖擊力讓材料成型；鑄件和鍛件得制作工藝叫做鑄造和鍛造；

對金屬零件毛胚進行加工的工藝：

沖壓是一個工藝類別，有讓零件和母料分離的沖裁、有讓平直板料加壓彎曲成一定形狀的拉延，用通過上模的壓邊圈壓住零件的邊緣然后上沖頭向下運動將上下模之間的材料壓成筒狀的拉延，這些沖壓的工藝都需要一個獨立的模具（模具中最重要的結構是上沖頭和下沖頭），即使是轎正、卷邊等特殊工藝也需要開一個模具；

焊接是通過兩個不同零件的金屬實現原子級的接觸或者擴散而實現不可卸掉的連接，要想實現不同零件金屬原子間的結合需要采用加熱或者加壓的方法，熔化焊采用氣體或電能為能量來源對金屬進行局部加熱，熔化焊在焊接時必須要形成熔池才會有可靠的焊接；壓力焊有利用金屬零件接觸部分的電阻熱進行焊接的，有用加壓的同時金屬零件相對運動摩擦產生的高溫進行焊接的，或者利用金屬沖頭破壞焊接件的表面氧化膜而產生原子級的接觸，或用爆炸產生的熱量破壞零件表面的氧化層而發生原子級的接觸，或用超聲波帶去能量到焊接部位來產生原子級接觸，但不論是哪種具體的“壓力焊”，都是需要焊接的兩工件被加壓接觸在一起；壓力焊和熔化焊都使讓被焊接零件接觸部位發生“熔化”，而釬焊則是利用比被焊接零件作用金屬熔點更低的金屬在兩工件之間（結頭之間）熔化來連接工件的；

當然焊接也可用在金屬與非金屬零件之間，用在非金屬零件比如塑料零件之間就更容易了。

切削工藝又叫機械加工：它是通過工件和刀具之間的相對運動來去掉毛胚上多余的部分而形成一定形狀和尺寸的絲級加工工藝；其中的磨削加工尺寸精度和表面平整度最高；根據加工需要和工件和刀具進給運動的不同組合形式開發出了車削、刨削和銑削、鉆削、磨削（既能加工圓面又能加工平面），鉆削的鉆頭雙刃的精度是最低的，還有三刃的，多刃的，都有不同的命名，但是刀具得運動形式是一樣的：水平的旋轉運動和延軸線向下運動；

塑料的加工成型工藝

市場上的塑料是通過混合、捏合而成或者塑煉（塑料和其它固體或液體物料混合而成；

將塑料加工成型可以將熔融塑料通過特定形狀的口膜擠出再形成連續體冷卻，這叫擠出成型，也可以將熔融塑料注入模具型腔冷卻成型后再開模，這就是應用廣泛的塑料加工工藝-注塑成型，更可以將熔融的塑料擠出在一上一下成對的錕筒之間經過一定壓力和牽引制成一定厚度、光潔度的薄膜或片狀制品，這叫做壓延成型，擠出成型、注塑成型、壓延成型都是對熱塑性塑料加工的方式；其實還有將粒狀塑料物料放入一定溫度下的模具型腔加壓成型，這叫做模壓成型，還有的通過擠出機定量的擠出等徑熔融塑料到模具中且在下方接上壓縮空氣管，關閉磨具后塑料上下段封閉之后通過壓縮空氣管注入空氣使物料充分脹大貼合型腔，這叫做中空吹塑成型；制作不同硬度不同孔型的發泡塑料的發泡成型；在常壓或低壓的情況下將液體塑料注入模具型腔比注塑成型要求的壓力小因此只適合流動性較強的塑料其中的嵌注適合在非塑料零件外層包裹一層塑料；增強塑料成型是制作增強塑料的工藝；涂敷品成型是是在布或紙以及在金屬制品上涂敷塑料制成人造革或者對電線電纜等涂敷；熱成型是將一定形狀的塑料片放入模具框中之后在加熱的狀態下使用一定的壓力將它貼合在模具上；旅行箱包就是用熱成型當中的真空吸塑工藝來制成的，他這個里面產生壓力的方式是用真空吸附；

不同的加工工藝得到的產品或有不同；

產品的表面處理與涂裝工藝

表面處理是為了保護產品不被腐蝕或者美化產品來增加其附加價值；

金屬構件表面處理：鋼鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金的表面處理本質上是通過化學反應生成金屬氧化物薄膜，還包括在表面“涂”上一層著色劑、油漆等的著色處理；

金屬構件表面裝飾工藝：通過涂刷或者采用各種方式鍍上另一種材料就是涂鍍的主要步驟，這叫做涂鍍；但在涂鍍之前先要對構件表面進行前處理以保證未開始涂鍍之前的這段時間構件表面不易生銹；涂鍍中根據工藝不同有通過電鍍、化學反應鍍、真空蒸發沉積鍍將其它物質沉積到構件表面的鍍層法，有通過噴、刷、靜電、電泳等方法將漆料涂刷到構件表面形成一層涂層的方法，有犧牲構件的沖擊韌性、硬度將搪瓷這種玻璃質材料燒結到構件表面的搪瓷法，還有將構件浸潤到其它的熔融金屬當中的熱浸金屬法等其它特殊方法；

塑料的表面處理和表面裝飾：塑料表面不需除銹，但需要去掉脫模劑和進行表面活化處來讓其有一定吸水性、一定的浸潤性、表面有一定的極性基團等新的性質；而金屬的涂裝方法和涂裝的金屬材料大都適應于塑料構件；塑料一般使用電鍍的方法在塑料基底上形成一層鍍層，其關鍵是先行成一薄層金屬層之后才開始使用直流電和電鍍液進行電鍍；

木材的表面處理和表面裝飾：木材的這些工藝要比金屬和塑料構件要簡單的多，也只應用于家具行業，市場遠遠沒有金屬材料和塑料大；木材的內含雜質是松脂、單寧（酸）等；

涂料和涂料的使用：

涂料：涂料一共是由四大類成分構成，每一類都可選用不同種物質，分別是主成膜成分（主要是樹脂或油脂）、次成膜成分（顏料）、輔助成膜成分（主要是固化、增塑等助劑）、揮發成分（溶劑或稀釋劑）；涂料的物理化學性能是描述涂裝干燥之后漆膜的一些性質：比如描述顏色的色彩、描述光的反射給人的感受的色澤是有光還是啞光或者半啞光、漆膜的硬度和附著性和韌性以及耐化學腐蝕性，以及形成漆膜的涂料的粘度是否需要加稀釋劑稀釋；涂裝工藝描述了如何使用涂料：首先有的涂料用于工業，有的用于室內裝飾，有的用于室外裝飾，并且涂料在使用時通常要在構件表面形成多層涂料構成的油漆系統，還要考慮到投入費用和達到效果是否對等，因此涂料的選擇是一項耗時的步驟或者說需要一定得經驗；涂料施工時要經過前處理、涂裝、漆膜干燥這三類工藝，工藝的選擇也很重要；還要通過工藝管理來監管是否按照所選工藝來執行以保證最終的涂裝質量；

機械基礎知識

機械的總體知識

機器、機構、零件：

平面機構

平面機構的運動簡圖和自由度：

平面連桿機構：

靜連接

螺紋連接

焊接、鉚接、粘接

機械傳動

傳動比：

帶傳動：

鏈傳動：

齒輪傳動：

渦輪傳動：

輪系

減速器

變速器

重要通用零部件

軸和軸轂聯結：

聯軸器和離合器：

彈簧：

電器基礎

直流電路和基本元器件

電路和直流電路：

導體和絕緣體：

電池（源）：

正玄交流電路

總述：

交流電路的參數：

三相交流電路：

磁路和鐵芯線圈電路

磁場強度、磁感應強度、磁力線：

磁場中的電荷、通電導線的受力、磁通量變化與感應電動勢：

磁導率和磁性材料：

磁路和鐵芯線圈電路：

變壓器：

電磁鐵：

電機

電機分類：

三相異步電動機：

三相同步發電機和電動機：

直流發電機和電動機：

控制電機：

電氣測量、顯示和控制

電氣量測量：

電氣量顯示：

電氣控制：

日用電器

大概描述：

電冰箱和空調器（間接使用電能轉化而來的機械能）：

電熱電器：

電動電器：

照明燈具（電光轉轉）：

工業電氣設備

工礦電機車：

工業電爐：

電焊機和電動工具：

安全用電

電對人體的傷害：

用電安全：

電子電器概述

二極管及整流電路：

三極管和放大電路

集成電路

電子電器

熱能工程基礎

研究怎樣設計空調和制冷劑等機械的知識集合，需要的理論是熱力學、傳熱學、流體力學中的概念、定理、原理、圖標等；

華氏溫標：水處在三相點（三態平衡共存時的溫度）即0.001攝氏度時開氏溫度為273.15k

熱力學中的一些概念：容器壁單位面積所受的壓力，容器壁的表壓，當容器壁內部的壓力低于大氣壓力，此時容器壁的表面壓力就是真空度，為負值；

單位質量的物質升高1攝氏度所需要的熱量叫做比熱

制冷量：單位時間從物體表面移除的熱量；冷噸是一噸水變成一頓冰所需要的制冷量，它針對的時間是一天，制冷前后溫度都為0攝氏度；

潛熱：冷噸的概念中凝固過程中溫度并未變化，冷噸中涉及的熱量就叫潛熱；如果物體的溫度發生變化，該過程中轉移的熱量就是顯熱；

汽化分類：外露于液體表面的汽化過程叫蒸發，同時發生在液體內部和表面的汽化過程叫沸騰；

汽化的逆過程：冷凝，又叫液化；

升華和固化也是一個互逆的過程；

飽和的概念:密閉容器中液體汽化之后的分子一部分由于容器壁和其它分子的碰撞會返回液體內部，同一時間內返回的分子數等于汽化的分子數，密閉容器中的狀態是飽和狀態，此時容器內的溫度叫飽和溫度；飽和溫度時容器壁單位面積的壓力為飽和壓力；

過熱的概念：密閉容器中達到飽和狀態后（也就是在飽和壓力下）繼續加熱，溫度大于飽和溫度時的狀態叫過熱狀態；這種狀態下的蒸汽叫過熱蒸汽，過熱溫度和飽和溫度的差值叫過熱度；過熱度可以表示蒸汽的熱力大小；

過冷的概念和過冷液體：容器中的液體在飽和壓力不變的情況下，繼續冷卻直到溫度低于飽和溫度的狀態叫過冷狀態，這種狀態下的液體叫過冷液體，此時的溫度叫過冷溫溫度，飽和溫度和過冷溫度的差值叫過冷度；

臨界溫度和臨界壓力：在壓力增加的情況下氣體的比容減小，當減小到和容器中氣體的比容相等，把這種狀態叫臨界狀態，這種狀態下測量的溫度為臨界溫度，壓力為臨界壓力；

一些圖表：壓焓圖，反應制冷劑這種液體壓力的變換；焓濕圖表示濕空氣的濕度變化，絕對濕度描述的是水蒸氣的質量；相對濕度描述的是水蒸氣的質量接近空氣飽和狀態下水蒸氣質量的程度是一個百分數；含濕量不變的空氣中，冷卻空氣到相對濕度等于100%也就是空氣的絕對濕度等于處于飽和狀態下的濕度，此時的溫度叫露點溫度；溫度偏高時空氣的絕對濕度是要大于飽和濕度的所以用冷卻的過程；

制冷循環：單級壓縮式制冷循環，使用的是制冷劑的蒸發與冷凝過程來制冷；

工質：實現熱功變化的介質，比如熱水或蒸汽；工況表示工質的狀態，比如溫度、壓力的變化；

鍋爐：按工質分成熱水鍋爐和蒸汽鍋爐。鍋爐工作的氣壓都是Mpa級的，超臨界壓力鍋爐能達到22Mpa;

氣輪機的工質是蒸汽，內燃機的工質是燃氣；

描述熱力學狀態的參數：溫度用的是開氏溫度；壓力是指單位面積上的垂直作用力，氣壓是大量分子向窗口撞擊的平均效果，工質的實際壓力叫絕對壓力，絕對壓力-負壓（真空度）是表壓力，比體積是單位質量物質占有的體積

熱能轉換中的概念：

1.熱力系統：閉口系的實例是內燃機中正在膨脹的燃氣，它和外界沒有交換；開口系統指系統與外界有物質交換，汽輪機的氣缸需要工質的流入和流出，工作的氣缸就是一個開口系統；絕熱系統是和外界沒有物質交換的系統，汽輪機氣缸外包裹絕熱材料后向外散發的熱量小，這是的氣缸就是一個絕熱系統；孤立系統是不進行物質交換和能量交換的系統，汽輪機的氣缸停止工作的時候就是一個工作的時候就是一個孤立系統；

單級壓縮式制冷循環：壓縮1kg制冷劑壓縮機需要的功叫做單位功耗，1kg制冷劑在蒸發器中的制冷量，后者與前者之比叫做制冷系數，它表明制冷的能力；

讀《設計工程學基礎》江建民著