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1、现代机械设计理论与方法现代机械设计理论与方法现代机械设计理论与方法课程题目此刻机械设计理论与方法论文指导教师应丽霞院系名称动力与能源工程学院班级10-342姓名黎文科现代机械设计理论和方法学号2010024220现代机械设计理论与方法(黎文科2010024220)大纲：在解析现代机械设计的特色和原则的基础上，介绍了现代机械设计的理论与方法、设计原则等，指出现代机械设计是机械理论与其余理论的有机结合，是传统机械设计的创新发展。要点词：现代机械设计；系统；机械设计原则；价值设计理论与方法是关于设计实质和设计方法的系统理论，目的在于揭穿设计过程的实质规律，探究各种有效的设计方法，为实质的设计工作供给
2、指南。而在机械设计中，需要设计者在在力学（特别在动力学）、机械原理、机械设计、摩擦学、强度理论、资料科学、控制理论以及设计理论方面有坚固基础；在传热学、电子技术、计算机及网络技术方面有较强基础；在人工智能科学、管理科学（特别是市场解析和成本解析）、环境科学及人机科学方面有必定的基础。本文要点讲解现代机械设计理论与方法一、各种机构与机器的总称1 人工组合物2 可实现能量的变换；3 各部分之间拥有确立的相对运动关系4 可以改变也许传达力并产生运动，完成某些工作二、传统机械与现代机械1、传统机械构成：动力机、传动机构、执行机构和操控控制装置2、现代机械现代机械设计理论和方法定义：由计算机信息网络协调
3、与控制的，用于完成包含机械力、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：机械本体、动力部分、检测传感装置、控制及信息办理装置、执行机构等三、现代设计的内涵和范围1、现代设计的内涵经过对其特色的解析，可以以为：“现代设计”就是以市场需求为驱动，以知识获得为中心，以现代设计思想、方法为指导，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、现代设计的范围1）信息论方法,如信息解析法、技术展望法等。它是现代设计方法的前提。2）系统论方法,如系统解析法、人机工程以及面向产品生命周期的设计。3）控制论方法,如动向解析法等。4）优化论方法,它是现代设计方法
4、的目标。5）对应论方法,如相似设计、反求工程设计等。6）智能论方法,如CAE、并行工程、人工智能等是现代设计方法的核心。7）寿命论方法,如靠谱性设计、价值工程和庄重性设计等。8）失散论方法,若有限元和界限元方法。9）模糊论方法,如模糊议论和决策等。10）突变论方法,如创立性设计等。它是现代设计方法的基础。11）艺术论方法,如艺术造型等。四、现代机械和设计的特色现代设计是传统设计的深入、丰富和完美，而非独立于传统设计的崭新设计。固然目前对现代设计还没有确实定义，但可从以下特色来理解。（1）以计算机技术为核心这是现代设计的主要特色。计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响，表现为以下几方面：设计手
5、段的更新计算机技术推进了设计手段从“手工”向“自动”的转变。产品表示的改变计算机技术推进了产品表示从“二维”向“三维”的转变。设计方法的发展促进了一些新的设计方法的出现，高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些方法实行的保证。一些先进的设计方法若有限元解析、优化、模态解析等都涉及大批复杂计算，只有计算机技术的发展才能推进这些方法的进步和应用。新的设计方法如并行设计、虚假设计、计算机仿真等。工作方式的变化计算机技术促进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。现代机械设计理论和方法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NC编程，从而加工代码可直接传入NC机床、加
6、工中心进行加工。产品模型增强了设计与制造两个环节的连接，提升了产品开发的效率。管理水平的提升产品设计是一个复杂的系统工程，设计过程中涉及大批设计数据和设计行为的管理。数据库技术的发展改变了传统的手工管理模式，各种MIS、PDM系统的广泛应用大大提升了设计的管理水平，保证了设计过程的高效、共同和安全。组织模式的开放网络技术的发展加快了数据通信速度，缩短了企业之间的距离。传统的限制于企业内部的封闭设计正在变成不受行政隶属关系拘束的、多企业共同参加的异地设计。为完成一种设计任务形成的虚假企业或动向缔盟将实现优势互补和资源共享，极大地提升设计效率和水平。（2）以设计理论为指导受科学技术发展水平的限制，
7、传统设计是以生产经验为基础，以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式、图表、手册等作为依照进行的。跟着理论研究的深入，好多工程现象不停升华和总结为揭穿事物内在规律和实质的理论，如摩擦学理论、模态解析理论、靠谱性理论、疲惫理论、润滑理论等。现代设计方法是基于理论形成的方法，利用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提升设计的主动性、科学性和正确性。所以，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。（3）技术上的特色1、智能化大型复杂机械的设计一定完成“解析分解综合”的过程，此中包含了大批创立性思想过程和智能活动。2、经济性市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求愈来愈高。3、并行性
8、一定超前考虑后续的过程，实现DFM、DFA，以压缩废品、库存的耗费，保证经济性。4、集成化建立人机一体化、机电一体化、硬软件一体化的看法，综合多方面测试分析数据指导、议论设计，融多种现代科技成就和技术，特别是CAD技术于产品设计之中。5、精确性现代机械设计理论和方法机械产品复杂度、综合性提升的必然结果要求设计过程中要采纳先进的计算技术、计算理论和计算解析工具，使设计的解析更加正确、设计参数更加精确。6、动向性设计的对象处在动向环境中，掌握其动向过程关于提升产品的靠谱性拥有重要意义，同时设计组织的协调也拥有动向性，所以要求设计的过程中设计数据集成和设计系统一定无缝连接。（4）其余特色机械应是一种
9、有“脑筋”的手足延长，即使此中的“脑筋”其实不理想（拥有主动控制功能）；不不过只办理物质和能量，并且更关注办理信息；满足人们的综合需求，全部的机器都将是机器人：机械将拥有更强的智能。现代的机械设计反响现代机械设计的真理、准则和方法五、如何研究现代机械1、学科耦合，产生新的理论与方法；2、更加深入地认识各个学科在理论和方法上的发展，用系统的看法观察其依赖与浸透；3、用信息流的看法观察机械各部分之间的关系；4、用动向的看法研究机械性能（全寿命周期的要求）。六、现代设计原则设计原则是为设计产品应满足的条件，也是对设计行为的拘束。使设计理论详尽化和适用化的条件：（1）、能反响设计对象相关实质方面并能定
10、量描述（2）、有完好的设计准则、设计步骤和各种系数在实践或实验考据了的选择方法（3）、能用试验测定与设计准则相关的指标，设计结果有适用价值，有优异的再现性受设计水平、看法、系统等限制，传统设计所考虑的原则着眼于产品的功能和技术范围，而设计的影响贯穿产品整个生命周期，所以设计原则一定面向生命周期内的各个阶段。现代设计原则是传统设计原则的扩大和完美，二者并没有实质差别。可概括为以下几类。1 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。假如产品不具备要求的功能，设计就失掉价值。所以满足功能是各种产品设计的必需原则。2 质量保障原则现代机械设计理论和方法保证质量是产品设计的重要原则。产质量
11、量主要由性能和靠谱性决定，所以这种原则主要包含：(1)性能指标。指产品的各种技术指标，如机床加工精度、传动系统运动精度，电视机分辨率等。先进的技术指标是实现高质量产品的前提。(2)靠谱性。指产品在规定的条件和规准时间内完成规定功能的能力。产品只有靠谱性能才有适用价值，所以性能的发挥依赖于靠谱性。(3)强度原则。要求产品部件拥有抵抗整体断裂、塑性变形和某些表面伤害的能力。(4)刚度原则。要求在外载作用下产品变形在规定的弹性变形以内。_(5)稳固性。指产品在外载作用下可以恢复其均衡的特征。(6)抗磨损性。要求部件在规准时间内资料的磨损量在规定值以内。(7)抗腐化性。要求产品在恶劣环境下不被四周介质
12、伤害的特色。(8)抗蠕变性。要求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)动向特征。指在动载荷作用下产品拥有优异的抗振特征，以保证产品的平稳和低噪声运转。(10)均衡特征。指旋转产品拥有优异的静均衡和动均衡特征。(11)热特征。保证产品拥有要求的温度大小、温度分布和热流状态，以及热应力、热变形在规定值以内。3 工艺优异原则指设计可以且简单经过生产过程实现，它包含：(1)可制造性。指利用现有设备可以制造出满足精度等要求的部件，且制造成本低，效率高。(2)可装置性。指部件可以装置成满足装置精度要求的部件和整机，且装置成本低、效率高。(3)可测试性。指产品可以且简单经过合适方式进行相
13、关测试，以评估设计、制造和装置。4 经济合理原则要求产品拥有较低的开发成本和使用花费。5 社会使用原则考虑产品投放市场后的表现行为，包含：(1)环境友善性。保证产品产生尽可能少的废水、废气、噪声、射线等，吻合环保法规，对生态环境破坏最小。现代机械设计理论和方法(2)环境适应性。适应使用环境的湿度、温度、载荷、震动等特别条件。(3)人机友善性。满足使用者生理、心理等方面要求，使产品外形雅观，色彩宜人，操作简单、方便、酣畅。(4)可维修性。使产品可以且易于维修，维修的停机时间、花费、复杂性、人员要乞降差错尽可能最小。(5)安全性。保证不对人的生命财富造成破坏。(6)可安装性。保证产品使用前安装简单
14、、靠谱，且安装花费最小。(7)可拆卸性。考虑产品的资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、方法与技术1 技术方面：1）现代设计方法学（1）系统设计（2）价值工程（3）功能设计（4）并行设计（5）模块化设计（6）质量功能配置（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（1）有限元法（2）优化设计（3）CAD计算机辅助设计（4）模拟仿真与虚假设计（5）智能计算机辅助设计（6）工程数据库(PDM)3）可信性设计（1）靠谱性设计（2）安全设计（3）动向设计（4）防断裂设计（5）抗疲惫设计（6
15、）减摩耐磨设计（7）防腐化设计（8）强壮设计（9）耐环境设计（10）维修设计和维修保障设计（11）测试性设计（12）人机工程设计2 设计手段的精确化、计算机化、自动化与虚假化3 现代设计的发展趋向展望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)动向多变量优化和工程不确立模型优化4)网络化并行设计及共同设计技术5)虚假设计和仿真虚假试验及快速成形技术6)大力普及、推行与发展CAD技术的应用研究7)面向集成制造8)微型机电系统的设计现代机械设计理论和方法总结现代机械设计的发展趋向可概括为以下三个方面：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，在于它汲取了各相关学科之长，且综合运用各学科知识并加以整体优化。跟着计算机技术、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吻合科学原理、构造更加新奇、更加富裕适用价值。参照文件【1】黄雨华董遇泰主编
