专业前沿--机械设计篇ppt培训课件

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1、*1单击此处编辑母版标 题样式单击此处编辑母版副标题样式 东华大学机械工程学院 毛立民 2010年4月机械设计技术的发展现状与趋势专业前沿机械设计篇社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识内 容 第一部分 机械设计发展概述 第二部分 现代机械设计技术 第三部分 计算机辅助设计技术 第四部分 CAE技术的应用和发展趋势 第五部分 创造方法发展概述 第六部分 TRIZ创新理论简介社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 第一部分 机械设计发展概述 一、机械设计学科形成历史专为工业生产所运用、具有

2、明显的技术特征,而又形 成体系的机械设计, 在18世纪工业革命以后的一段时 间才被确立起来。英国人斯密顿（Seaton,J）,对纽可门 (Newcomen,T),发明的各种功率的蒸汽机进行了系 统分析,写出许多实验报告,并整理出一套计算公式 ；瓦特（Watt,J）,就是在他工作的基础上,先后于 1756年和1782年研制出新一代的蒸汽机。机械设计经历了反复多次的失败,才逐步积累了技术 经验,奠定了科学的基础,形成完整的体系。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识两百多年前的个体手工劳动的生产方式， 现在已由大规模的机械化、自动化生产所代替

3、。过去，产品的质量和性能，完全依赖于劳动 者个人的经验和手艺，而现在已经可以做到由 电子计算机对生产过程进行自动的适应性控制 ，使得产品成量好、成本低。人类在自己的生产活动中,不断地总结经验 和采用最新的科学技术来推动生产向前发展同 时，在发展生产的过程中，又不断向科学技术 提出新课题。这一切必然反映于机械设计发展 过程。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 二、 机械设计的形成阶段 第一阶段，摇篮期 设计公式进行的经典设计阶段。工业革命起到第二次世界大战年以前的漫长 时期。机械工业生产主要在欧美各国进行，设计主要 是依据经典设计公式的组

4、合进行。力学各分支的发展，加上在机械制造中积累的 丰富经验,为机械设计的实验、试验和理论研 究奠定了基础，确立了基本观念，形成了基 本体系，也做了不少基础性的工作。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识1852-1870年间,德国人韦勒(A,Wohle)在由 他发明的试验机上进行了许多重复变应力下的 疲劳试验，对疲劳向题进行系统研究，提出疲 劳曲线图(S-N图)和疲劳极限概念。（疲劳试 验机的基本原理和S-N图至今还在沿用 ） 1893年由美国人刘易斯(Lewia,W)发表的计 算齿轮齿根弯曲疲劳强度时所使用的“齿形系数 ”的数据图表，自

5、首次发表以来，至今仍被沿用 。仍是机械设计教学的主要内容。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 第二阶段，成长期 以经验为主的实验设计 第二次世界大战中和战后(1940一1960年 ) 。是机械工业在数量方面扩大生产的时代 ， 主要在美国。这一阶段的机械设计，主要是通过实机或 模型试验获得基本数据，然后以此进行设计。战后世界经济的复苏和发展，经典设计的 理论和方法在这个阶段得以完备,极大地适应和 促进了当时机械工业的发展。另一方面,在工业 发达国象,各种现代机械设计的理论也在孕育之 中。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区

6、一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识机械设计可分为机能设计和强度设计两大方面 。 以强度设计为例，它应兼顾三个方面内容: （1）以弹性力学为基础的弹性设计； （2）以屈曲等塑性破坏为对象的极限设计 ； （3）基于安全寿命预测、许用损伤限度等的疲 劳设计。对于结构复杂的零件或机器,在经典设计范 围内，无法用解析法求出其上各点应力值的。因此，人们就应用模型-相似性原理或样机试 验设计来完成这一任务。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识这就是设计和制造出原型零件或机器的模型，在其 上加载，进行应力和应变的测量，来判断原型的强 度和刚度

7、以及结构的合理性。用作试验的模型应与 原型是相似的。从强度设计来说，这些相似的准则 是: （1）力学相似；（2）与强度有关的物理量（如材料的弹性模量E 和G，泊松比、重度等）的相似 ； （3）边界条件相同等其中力学相似又包括几何相似 、运动相似和动力相似。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 第三阶段，发展期 以静态解析为主的理论设计这个阶段(1960-1980年)是机械设计由实验设 计转入理论设计的发展阶段。1960年以后,在机械生产数量增加的同时，要 求提高产品质量，改进机械性能，出现了应用 液压技术、电子技术等系列设计。在进行机械

8、设计时，机械性能的确认，不再是实验验证， 而是应用理论推导的方法完成。由于运用了电 子计算机技术，经典设计方法不能解析的静态 和动态问题变得清楚明确了。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识这一阶段，日本的发展，20世纪60年代还是以先进 国家的机械为样板，进行了“类似设计”。进入70年 代以后，发生了世界范围的石油危急，日本在广泛的 领域内进行技术开发，以维持和提高在国际市场上的 出口竞争能力。这样，通过努力他们的设计技术已达 到先进国家的水平，开始向“独立设计”迈进，同时也 开始了动态分析最尖端的研究。促成自70年代末以来在国际范围内

9、的一场以高技术 为中心的新的科技革命,从而使日本与美国、西欧等 国并驾齐驱。 这个阶段由于电子计算机的广泛应用，使各种 现代机械设计的理论和方法得到发展，并日臻 完善，形成体系。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 （1）人们不满足经典近似粗略的应力分析，而 提出有限元法、差分法和边界元法的精确分 析，对复杂结构的强度、刚度、润滑、振动 、传热等问题进行数值计算。过去在进行经典设计时，由于受到计算手段的 限制，计算对象只限于一些小型问题，未知 数最多不超过二十个。但现在，借助电子计 算机，可以以大型问题为对象，未知数可以 成千上万 。社会

10、主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 （2）不满足经典“合格设计”的观念,提出最优 化设计的要求和方法。经典设计是以达到任务书所规定的要求为 目标，它只是一个可行的方案声从个可行 方案中选出一个较好的方案，可它不是最 佳方案，因此,经典设计的观念是“合格计设 ”的观念，它只要求将失效的可能限制在容 许的范围内，对所设计的零件进行材料选 择和几何参数的确定。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识(3)不满足经典强度、刚度的设计观点和把设计量 当作常量的观点,提出可靠性设计和概率设计。经典理论

11、中的“强度”、“刚度”等设计准则没有完 整地反映零件所具有的性能，因而人们就引入了 “可靠性”的概念。根据可靠性设计准则，就发展 成了机械零件或机械系统的可靠性设计的现代方 法。长久以来人们只是从如何提高应力计算的准确性 、尽可能合理地估计作用载荷等方面下功夫，但 都未能取得根本性的突破。因此从20世纪60年代中期起就提出将概率统计 理论，应用于工程设计，因而出现了概率设计这 门新兴学科。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识（4）不满足经典繁琐、孤立、粗略的设计方 法,提出设计方法学。用经典的设计方法，设计质量和风格在很大程 度上受到设

12、计人员素质的局限。如何将人们的 思维活动上升为一门科学，使设计能遵循一定 的逻辑方式进行，作出更好的设计，子是从年 代起，开始对设计的内在规律进行研究，从而 产生了设计方法学。设计方法学是把一项工程实体成套设备、机器 或零件看成一个系统，并以系统的整个间题和 总体目标的最优化，作为考虑问题的出发点。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 （5）不满足经典的断裂理论，提出机械零件 设计的断裂力学方法。人们发现，有些构件是按经典强度准则设计 的，但却会发生应力在远低于材料屈服极 限，并无明显塑性变形的情况下的突然脆 性断裂。为从理论上解决这一问

13、题，就提 出了断裂力学设计方法。它是在承认零件 中总是存在着各式各祥的缺陷的前提下， 对零件的脆性断裂、裂纹扩展等问题提出 了一系列与材料力学处理方法不相同的观 点和方法。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 第四阶段，成熟期 以动态解析为主的理论设计进入20世纪80年代，由于机械生产日益向高 速、高效、精密、轻量化和自动化的方向发展 ,产品结构日趋复杂，对机械的工作性能也要 求越来越高。为使机械安全可靠地工作，其结 构系统必须具有良好的静、动特性。另一方面，人们的环境保护意识增强，机械振 动和噪声损害操作者的身心健康，成为亟待解 决的

14、社会问题。为此，由静态解析为主的设计 开始向动态解析转移，以满足机械静、动特性 和低振动、低噪声的要求。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识这时的日本机械设计已进入“创造设计”阶段 ,机械工业设计研究已达到世界第一流水平, 并进一步发展了尖端技术,从而在机械领域 占据了“日本第一”的地位。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识 我国机械设计水平状况就我国机械设计的情况看，很难说处在哪个阶段 。从建国初期到社会主义改造基本完成的1956年 ，结束了旧中国遗留下来的“连螺丝钉都要进口”

15、的历史，机械设计开始起步。1956年到十一届三中会会以前的1978年，机械 工业逐步形成体系，开始了产品自行设计和系列 设计，但这只有典型性，而不是普遍酌。总体上 与发达国家相比，大致落后40年。改革开放以来,我国的机械设计有了大的发展,但 仍是从国际上的第一阶段到第三阶段都兼而有之 。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识总之，我国这些处于先进水平的设计技术， 已处在世界第三阶段的“发展期”之中。但是 从全国机械设计综合能力来看，一些大中 型企业和不少的研究机构，可能处在第二 阶段的“成长期”，而广大的中小型企业的设 计能力、仍处于第一

16、阶段的“摇篮期”。特别指出的是，我国高等学校的机械专业所 传授的与机械设计相关的诸门课程，从设 计的观念到绝大部分的内容，都还是经典 的，教学不仅没有超前，却严重地滞后了 。一些现代设计的理论和方法不说是推广 应用，就连学习和传播都显得十分艰难。 社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理知识第二部分 现代机械设计技术机械设计是机械工程的重要组成部分,是决定机 械性能的最主要的因素。根据德国工程师协会 文件VDI2225的调查分析，产品设计成本约占 产品成本的5%7%,但却决定了产品制造成 本的75%80%左右。设计工作的质量，直接 关系到机械产品的质量性能、研究周期和技术 经济效益等。现代设计技术主要包括：优良性能设计基础技 术、竞争优势创建设计技术、全寿命周期设计 技术、绿色产品设计技术等。下面分别加以介 绍。社会主义核心价值体系质量体系审核的类型榆林开发区一小北师四下精打细算课件营运岗位常用地理