机械设计发展历程

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1、哈尔滨工程大学题目:姓名:学院:专业班级:学号机械设计发展历程指导教师: 职称:目录摘要错误!未定义书签。1 机械设计发展历程错误!未定义书签。1.1 机械设计发展的三个阶段31.2 机械设计起源和古代机械设计31.3 现代机械设计32 我国机械设计研究现状42.1概述42.2常规设计技术及应用52.2.1理论设计 52.2.2经验设计52.2.3模型实验设计52.3现代设计技术及应用52.3.1优化设计52.3.2可靠性设计52.4现代设计技术与常规设计技术的62.5 机械设计技术的发展趋势6概述：设计一词的英语为Design,它源于拉丁语Designar,由De（记下）与Signare（符

2、号，记 号，图形等）两词组成。因此，设计的最初含义是将符号，记号，图形之类高下来的意思。 随着生产的发展和科技的进步，设计的内涵不断向深度和广度发展，设计的含义愈来愈深刻 和愈来愈先进。设计是人类改造自然的基本的活动之一，设计是复杂的思维过程，设计过程 蕴含着创新和发明的机会。主要内容：1机械设计发展的三个阶段机械设计的发展史按时间来分，可分为三个阶段，分别是：从古代社会到17世纪为机 械设计起源和古代机械设计阶段，由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计，第二 次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。如果按其内容来分，可分为：直觉设计阶段，经 验设计阶段和理论设计阶段。两种划分是一一对应的

3、，是从不同角度来划分机械设计的发展 史。每一个阶段在设计理论，方法和制造工艺方面都有明显的特色。下面就按时间来划分， 把机械设计发展史划分为三个阶段来论述。11机械设计起源和古代机械设计我国近代的考古发现证明了一些传说和记载。在浙江余姚河姆渡，河南郑裴李岗 等 遗址中都发现了七八千年以前制造相当精致的农具如石铲等。我国古代经书中，对 于古代使用，制造机械的情况有许多记载。周易系辞下中有黄帝，尧，舜氏作， 夸y木为舟，炎U木为楫，炎U楫之力以济不通，服牛乘马，引以致远，断木为杵，掘地 为舀。由此可见，在4000多年以前，我国古代已经发明了车，船，农具和许多生活 用具。在周易第47圭卜困的卦辞中有

4、困于金车，金车指用铜装饰起来的豪华马 车。清代学者章诚说六经皆史”，在我国古代文献中随处可以见机械产品与人民生活密 切的联系，在我国春秋战国时代的著作道德经中有三十辐共一毂，像日月也的说 法，而在秦陵发掘出来的二号铜车马，车融会贯通就有30个车辐。虽然据统计，当时 的车每个车轮用30个轮辐，但是对轮辐的数目已经有了一定的规则。此外，我国古代 在武器，纺织机械，农具，船舶等方面也有许多发明，到秦汉时期（公元前221至公 元220年）我国机械设计和制造已经达到相当高的技术水平，在当时世界上处于领选 地位，在世界机械工程史上占有十分重要的位置。在我国古代，机械发明，设计者与制造者是统一的。有许多著名

5、的人物，他们的 成果代表了当时我国的机械的设计水平。唐代的时侯我国与许多国家开展了经济，文华 和科学技术的交流，与东南亚，南亚，阿拉伯，非洲东海岸贸易频繁，对中国和世界其 它的一些国家有很大的影响。由于贸易的发展，要求商品增加，从而改进生产设备，使 机械设计有了很大的发展，造纸，纺织，农业，矿业，陶瓷，印染，兵器等都有了新的 进展，机械设计水平也提高了一大步，宋代沈括的著作梦溪笔谈记载了当时的许多 科学成就，反映了当时的科学水平。世界其它的国家也有不少机械的成果。但这些设计多是凭设计者的经验完成的缺乏 必要的，有一定精度的理论的计算。1.2近代机械设计17世纪欧洲的航海，纺织，钟表等工业的兴起

6、，提出了许多技术部题，1644年 英国组成了哲学学院，德国成立了实验研究会和柏林学会，1666年，法国，意大利 也成立了研究机构。在这些机构中工作的意大利人伽里略（15641642）发表了自由 落体定律，惯性定律，抛物体运动，还进行过梁的弯曲实验；英国人牛顿提出了到家动 的三大定律，1688年，他提出了计算流体黏度阻力的公式，奠定了古典力学的基础； 英国人虎克建立了在一定范围内弹性体的应力-应变成正比的虎克定律；1705年伯 努力提出了梁弯曲的微分方程式，在古典力学的基础上建立和发展了近代机械设计的理 论（也称常规机械设计理论），为18世纪产业革命中机械工业的迅速发展提供了有力 的技术理论支持

7、；1764年英国人瓦特发明了蒸气机，为纺织，采矿，冶炼，船舶， 食品，铁路等工业提供了强大的动力，推动了多种行业对机械的需求，使机械工业得到 迅速的发展，而机械化使生产力迅速提高，进入了产业革命时代。这一时期，对机械设 计提出了很多的要求，各种机械的载荷，速度，尺寸都有很大的提高，因此机械设计理 论也在古典力学的基础上迅速发展。材料力学，弹性力学，流体力学，机械力学。疲劳 力学，疲劳强度理论，实验应力分析方法等都取得了大量的成果，建立了自己的学科体 系。在1854年德国学者劳莱克斯发表了著作机械制造中的设计学把过去溶在力 学中的机械设计学独立出来，建立了以力学和制造为基础的新科学体系，由此放生

8、了机 构学”，机械零件设计，成为机械设计中的基本的内容。在这一基础上，机械设计学 得到了很快的发展。在疲劳强度，接触应力，断裂力学，高温蠕变，流体动力润滑，齿 轮接触疲劳强度计算，弯曲疲劳强度计算，滚动轴承强度理论等方面都取得了大量的成 果，新工艺，新材科的，新结构的不断涌现没什么械设计的水平也取得了很大的发展。 机器的尺寸减少，速度增加，性能提高，机械设计的计算方法和数据积累也相应有了很 大的发展，反映了时代的特色。1.3现代机械设计第二次世界大战以后，作为机械设计的理论基础的机械学继续以更加迅猛的速度 发展，摩擦学，可靠性分析，机械优化设计，有限元计算，尤其是计算机在机械设计中 迅速推广，

9、使机械设计的速度和质量都有大幅的提高。在机械中广泛运用计算机和自动 化程度的提高，使现代的具有明显的特色。因此，机械设计在理论，内容和方法方面与 过去相比都有了划时代的发展。而国际市场的激烈竞争，是现代机械设计的方法和发展 的催化剂。世界各国逐渐认识到产品市场竞争对各国经济发展的重要作用。在产品竞争 中，德国临于印有“MADE IN USA的美国产品充斥德国市场，计划努力恢复德国产品 的信誉，使“MADE IN GERMANY风靡世界，提出了关键在于设计”（Der Engpass ist die Kn ost rutio n的口号。日本虽然在某尖端科学研究方面走在了一些国家的后面， 但是,在产

10、品设计的方面发展很快，迅速摆脱了二次世界大战以前东洋货不好的印象， 大量生产各国市场上需要的产品，取得了巨大的经济效益。美国，英国也逐渐认识到产 品设计的重要性，美国提出了为竞争的优势而设计（Desig ning for Compe ntitive Adva nee）的口号，有人说“21世纪将是设计的世纪。因些，机械产品设计在这一时 期获得了空前的发展。机械设计目前已经不宜作为机械学的一个分支，而应该认为是与 机械学并立的一门技术科学了。现代机械设计方法的特征是，它具有自己的学科体系和专门的内容。其核心技术 有3个方面：（1）以产品的功能作为机械计的核心目标。美国麦尔斯提出了顾客购买的不 是产

11、品的本身，而是产品所具有的功能，明解地说明了功能是产品的本质和灵魂。 这一原理的提出大大地解放了设计师的思想，为了实现某一功能，可以采用各种不同的 原理和结构。我们可以从近年来的计时装置，文件复制设备，通讯方法等方面的飞速发 展看出，设计师的聪明才智得到了空前的发挥，多方面的满足了社会的需要。（2）人机学的形成和发展。机械的工作往往与人是不可分的，如汽车，飞机 有些操纵的信号要靠人输入。必须考虑操纵者的反映速度和能力限制，还必须考虑操纵 者和乘客的传舒适性。如有一些武器设计者已经考虑使用者中，虽然磊部分是作右手方 便的，但是习惯于用左手的（称为左利手或左撇子）也占有一定的百分率。虽然许多产 品

12、已经向自动化发展，许多民用产品对使用者的拔术要求日益降低（俗称 傻瓜化”）。 但是机械产品竞毕竟是为了人类设计的。考虑人机学是提高产品的竞争能力的重要方 面。实际上傻瓜化就是当前处理人机问题的一个重要的途径。（3）建立系统的工业设计学科体系。工业设计是设计者使产品在外观，色彩，形 状，尺寸比例等方面的合理设计，使产品与人，环境更协调，以得到更好的使用效果与 况争力。2、我国机械设计研究现状摘要：综述了常规设计技术与现代设计技术的内涵、应用及它们之间的关 系，阐 述了机械设计技术的发展趋势。同时指出发展机械工业。关键是开发、 应用现代机械 设计技术。关键词：机械设计；常规技术；现 代技术；发展趋

13、势2、1 概述：机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能 量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并 将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。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 VD12225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。2、2常规设计技术及应用 目前各大专院校所使用的机械原理及机械设计教

14、材主要讲述的是常规设计 技术。它是学习、应用、发展现代设计技术的基础。2.2.1 理论设计根据长期总结出来的设计理论和实验 数据所进行的设计称为理论设计。现以简 单受拉杆件的强度设计为例来讨论理论设 计的概念。可以利用公式直接求解杆件必须 的横截面积，也可以按其它方法先初步设计杆件的横截面尺寸，然后用强度计算公式去 校核。由于实际情况复杂多变，若 安全系数选择过大，则产品傻、大、粗。若安全系 数过小，则很难保证安全性。2.2.2经验设计根据对某类零件已有的设计与使用实 践而归纳出的经验关系式，或根据设计者 个人的工作经验用类比的办法所进行的设 计叫经验设计。这对那些使用要求不大变 动而结构形状

15、已典型化的零件，是很有效的设计方法。例如箱体、机架、传动零件 的 各结构要素等。随着设计产品的技术系统越来越复杂，技术含量不断提高，产品更新发 展速度加快，经验类比的设计方法 已不能满足市场需要。2.2.3模型实验设计对于一些尺寸巨大而结构又很复杂 的重要零件，尤其是一些重型整体机械零 件，为了提高设计质量，可采用模型实验 设计的方法。即把初步设计的零、部件或机 器做成小模型或小尺寸样机，经过实验的手段对其各方面的特性进行检验，根据实验结 果对设计进行逐步的修改，从而达到完善。这个设计方法费时、昂贵，因此 一般用于 特别重要的设计中。2.3现代设计技术及应用2.3.1优化设计 优化设计是建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上，通过计算机的数 值计算，在一切可能的方案中寻求最优方 案，使期望的指标达到最优的设计方法。 它可以成功地解决解析法等其他方法难以 解决的复杂问题。在机械工程领域中， 根据机械设计理论、方法和标准、规范等建立反映工程设计问题和符合数学规划要 求 的数学模型，然后采用数