现代机械设计理论与方法

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1、现代机械设计理论与措施课程题目 目前机械设计理论与措施论文 指引教师 应丽霞 院系名称 动力与能源工程学院 班级 10-342 姓名 黎文科 学号 02420 现代机械设计理论与措施(黎文科 02420)摘要:在分析现代机械设计的特点和原则的基本上，简介了现代机械设计的理论与措施、设计原则等，指浮现代机械设计是机械理论与其她理论的有机结合，是老式机械设计的创新发展。核心词:现代机械设计；系统；机械设计原则；价值设计理论与措施是有关设计本质和设计措施的系统理论，目的在于揭示设计过程的本质规律,摸索多种有效的设计措施,为实际的设计工作提供指南。而在机械设计中,需要设计者在在力学(特别在动力学)、机

2、械原理、机械设计、摩擦学、强度理论、材料科学、控制理论以及设计理论方面有坚实基本；在传热学、电子技术、计算机及网络技术方面有较强基本；在人工智能科学、管理科学（特别是市场分析和成本分析)、环境科学及人机科学方面有一定的基本。本文重点解说现代机械设计理论与措施一、各类机构与机器的总称1人工组合物可实现能量的转换;3各部分之间具有拟定的相对运动关系4可以变化或者传递力并产生运动，完毕某些工作二、老式机械与现代机械1、老式机械构成：动力机、传动机构、执行机构和操纵控制装置2、现代机械定义：由计算机信息网络协调与控制的,用于完毕涉及机械力、运动和能量等动力学任务的机械或机电部件互相联系的系统构成:机械

3、本体、动力部分、检测传感装置、控制及信息解决装置、执行机构等三、现代设计的内涵和范畴1、现代设计的内涵通过对其特性的分析,可以觉得:“现代设计”就是以市场需求为驱动，以知识获取为中心，以现代设计思想、措施为指引,以现代技术手段为工具,以产品的整个生命周期为对象，考虑人、机和环境相容性的设计。2、现代设计的范畴1） 信息论措施, 如信息分析法、技术预测法等。它是现代设计措施的前提。） 系统论措施,如系统分析法、人机工程以及面向产品生命周期的设计。）控制论措施 ,如动态分析法等。4） 优化论措施 , 它是现代设计措施的目的。5) 相应论措施 ， 如相似设计、反求工程设计等。6）智能论措施 , 如

4、CA 、并行工程、人工智能等是现代设计措施的核心。7)寿命论措施 ,如可靠性设计、价值工程和稳健性设计等。8)离散论措施 ,如有限元和边界元措施。9)模糊论措施 ， 如模糊评价和决策等。1）突变论措施 , 如发明性设计等。它是现代设计措施的基本。11）艺术论措施,如艺术造型等。四、现代机械和设计的特性现代设计是老式设计的进一步、丰富和完善,而非独立于老式设计的全新设计。虽然目前对现代设计尚无确切定义,但可从如下特性来理解。(1） 以计算机技术为核心这是现代设计的重要特性。计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响，体现为如下几方面：设计手段的更新 计算机技术推动了设计手段从“手工”向“自动”的转

5、变。产品表达的变化 计算机技术推动了产品表达从“二维”向“三维”的转变。设计措施的发展 增进了某些新的设计措施的浮现,高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些措施实行的保证。某些先进的设计措施如有限元分析、优化、模态分析等都波及大量复杂计算，只有计算机技术的发展才干推动这些措施的进步和应用。新的设计措施如并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。工作方式的变化计算机技术增进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。设计与制造一体化存在于计算机内的产品模型可直接进入CAPP 系统进行工艺规划和C 编程,进而加工代码可直接传入NC 机床、加工中心进行加工。产品模型加强了设计与制造两个环节的连接,提高了产品开发

6、的效率。管理水平的提高产品设计是一种复杂的系统工程,设计过程中波及大量设计数据和设计行为的管理。数据库技术的发展变化了老式的手工管理模式,多种MIS、PDM 系统的广泛应用大大提高了设计的管理水平，保证了设计过程的高效、协同和安全。组织模式的开放网络技术的发展加快了数据通讯速度，缩短了公司之间的距离。老式的局限于公司内部的封闭设计正在变为不受行政从属关系约束的、多公司共同参与的异地设计。为完毕一种设计任务形成的虚拟公司或动态联盟将实现优势互补和资源共享,极大地提高设计效率和水平。（2)以设计理论为指引受科学技术发展水平的限制，老式设计是以生产经验为基本，以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式

7、、图表、手册等作为根据进行的。随着理论研究的进一步,许多工程现象不断升华和总结为揭示事物内在规律和本质的理论，如摩擦学理论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。现代设计措施是基于理论形成的措施,运用这种措施指引设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的积极性、科学性和精确性。因此，现代设计是以理论指引为主、经验为辅的一种设计。（）技术上的特性1、智能化 大型复杂机械的设计必须完毕“分析-分解-综合”的过程，其中涉及了大量发明性思维过程和智能活动。 2、经济性 市场的竞争、顾客的选择使对产品的经济性规定越来越高。 3、并行性 必须超前考虑后续的过程，实现DFM、D，以压缩废品、库

8、存的消耗，保证经济性。4、集成化树立人-机一体化、机电一体化、硬软件一体化的观念，综合多方面测试分析数据指引、评价设计，融多种现代科技成果和技术,特别是A技术于产品设计之中。5、精确性 机械产品复杂度、综合性提高的必然成果规定设计过程中要采用先进的计算技术、计算理论和计算分析工具，使设计的分析更为精确、设计参数更为精确。 6、动态性 设计的对象处在动态环境中，把握其动态过程对于提高产品的可靠性具有重要意义,同步设计组织的协调也具有动态性,因此规定设计的过程中设计数据集成和设计系统必须无缝连接。(4)其她特性机械应是一种有“头脑”的手足延长,虽然其中的“头脑”并不抱负（具有积极控制功能)；不仅仅

9、只解决物质和能量,并且更关注解决信息;满足人们的综合需求，所有的机器都将是机器人:机械将具有更强的智能。现代的机械设计反映现代机械设计的哲理、准则和措施五、如何研究现代机械1、学科耦合,产生新的理论与措施;、更为进一步地结识各个学科在理论和措施上的发展，用系统的观点考察其依赖与渗入；3、用信息流的观点观测机械各部分之间的关系；4、用动态的观点研究机械性能(全寿命周期的规定)。六、现代设计原则设计原则是为设计产品应满足的条件，也是对设计行为的约束。使设计理论具体化和实用化的条件:（1)、能反映设计对象有关本质方面并能定量描述（2）、有完整的设计准则、设计环节和多种系数在实践或实验验证了的选择措施

10、（3）、能用实验测定与设计准则有关的指标,设计成果有实用价值，有良好的再现性受设计水平、观念、体制等限制，老式设计所考虑的原则着眼于产品的功能和技术范畴，而设计的影响贯穿产品整个生命周期,因此设计原则必须面向生命周期内的各个阶段。现代设计原则是老式设计原则的扩大和完善,两者并无本质区别。可归纳为如下几类。功能满足原则产品设计的目的是构造可以实现规定功能的产品。如果产品不具有规定的功能,设计就失去价值。因此满足功能是各类产品设计的必要原则。2 质量保障原则保证质量是产品设计的重要原则。产品质量重要由性能和可靠性决定，因此此类原则重要涉及:(1)性能指标。指产品的各类技术指标,如机床加工精度、传动

11、系统运动精度,电视机辨别率等。先进的技术指标是实现高质量产品的前提。（2)可靠性。指产品在规定的条件和规定期间内完毕规定功能的能力。产品只有可靠性能才有实用价值，因此性能的发挥依赖于可靠性。（3)强度原则。规定产品零件具有抵御整体断裂、塑性变形和某些表面损伤的能力。（)刚度原则。规定在外载作用下产品变形在规定的弹性变形之内。_()稳定性。指产品在外载作用下可以恢复其平衡的特性。（6）抗磨损性。规定零件在规定期间内材料的磨损量在规定值以内。(7）抗腐蚀性。规定产品在恶劣环境下不被周边介质侵蚀的特性。(8）抗蠕变性。规定高温环境工作的产品不发生蠕变或蠕变变形在规定值以内。(9)动态特性。指在动载荷

12、作用下产品具有良好的抗振特性,以保证产品的平稳和低噪声运营。(0)平衡特性。指旋转产品具有良好的静平衡和动平衡特性。（1)热特性。保证产品具有规定的温度大小、温度分布和热流状态,以及热应力、热变形在规定值以内。3 工艺优良原则指设计可以且容易通过生产过程实现，它涉及:(1)可制造性。指运用既有设备可以制造出满足精度等规定的零件，且制导致本低,效率高。（2)可装配性。指零件可以装配成满足装配精度规定的部件和整机,且装配成本低、效率高。()可测试性。指产品可以且容易通过合适方式进行有关测试，以评估设计、制造和装配。 经济合理原则规定产品具有较低的开发成本和使用费用。5 社会使用原则考虑产品投放市场

13、后的体现行为，涉及:（1)环境和谐性。保证产品产生尽量少的废水、废气、噪声、射线等，符合环保法规，对生态环境破坏最小。()环境适应性。适应使用环境的湿度、温度、载荷、震动等特殊条件。(3）人机和谐性。满足使用者生理、心理等方面规定，使产品外形美观，色彩宜人,操作简朴、以便、舒服。（）可维修性。使产品可以且易于维修,维修的停机时间、费用、复杂性、人员规定和差错尽量最小。(5)安全性。保证不对人的生命财产导致破坏。(6)可安装性。保证产品使用前安装容易、可靠,且安装费用最小。（7)可拆卸性。考虑产品的材料回收和零组件的重新使用。(8)可回收性。考虑产品报废及回收方式。七、现代机械设计理论、措施与技

14、术1 技术方面：)现代设计措施学(1）系统设计(2)价值工程 （)功能设计（4）并行设计（）模块化设计(6)质量功能配备(7）反求设计(8）绿色设计 (9)模糊设计（10)面向对象的设计（11)工业造型设计2)计算机辅助设计技术()有限元法（)优化设计(3）D计算机辅助设计（4）模拟仿真与虚拟设计(5)智能计算机辅助设计(6)工程数据库（D)）可信性设计（1）可靠性设计(2)安全设计(3)动态设计()防断裂设计(5)抗疲劳设计(6)减摩耐磨设计（）防腐蚀设计（8）强健设计（9)耐环境设计（0)维修设计和维修保障设计（）测试性设计(2)人机工程设计2 设计手段的精确化、计算机化、自动化与虚拟化

15、现代设计的发展趋势展望1)设计过程的数字化。2)设计过程的自动化和智能化研究3)动态多变量优化和工程不拟定模型优化4)网络化并行设计及协同设计技术5)虚拟设计和仿真虚拟实验及迅速成形技术6)大力普及、推广与发展C技术的应用研究7)面向集成制造8)微型机电系统的设计总结现代机械设计的发展趋势可概括为如下三个方面:性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展；功能上，向小型化、轻型化、多功能方向发展;层次上,向系统化、复合集成化的方向发展。现代机械设计的优势,在于它吸取了各有关学科之长，且综合运用各学科知识并加以整体优化。随着计算机技术、网络技术、检测技术、控制技术等学科的飞速发展,现代机械设计的内涵将更加丰富。设计出的产品将更加符合科学原理、构造更加新颖、更加富有实用价值。