現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法

現(xiàn)代機械設(shè)計理論和方法現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法課程題目現(xiàn)在機械設(shè)計理論與方法論文指導(dǎo)教師應(yīng)麗霞院系名稱動力與能源工程學(xué)院班級10-342姓名黎文科學(xué)號2010024220現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法(黎文科2010024220)摘要：在分析現(xiàn)代機械設(shè)計的特點和原則的基礎(chǔ)上，介紹了現(xiàn)代機械設(shè)計的理論與方法、設(shè)計原則等，指出現(xiàn)代機械設(shè)計是機械理論與其他理論的有機結(jié)合，是傳統(tǒng)機械設(shè)計的創(chuàng)新發(fā)展。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械設(shè)計；系統(tǒng)；機械設(shè)計原則；價值設(shè)計理論與方法是關(guān)于設(shè)計本質(zhì)和設(shè)計方法的系統(tǒng)理論，目的在于揭示設(shè)計過程的本質(zhì)規(guī)律，探索各種有效的設(shè)計方法，為實際的設(shè)計工作提供指南。而在機械設(shè)計中，需要設(shè)計者在在力學(xué)（特別在動力學(xué)）、機械原理、機械設(shè)計、摩擦學(xué)、強度理論、材料科學(xué)、控制理論以及設(shè)計理論方面有堅實基礎(chǔ)；在傳熱學(xué)、電子技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面有較強基礎(chǔ)；在人工智能科學(xué)、管理科學(xué)（特別是市場分析和成本分析）、環(huán)境科學(xué)及人機科學(xué)方面有一定的基礎(chǔ)。本文重點講解現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法一、各類機構(gòu)與機器的總稱1人工組合物2可實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換；3各部分之間具有確定的相對運動關(guān)系4能夠改變或者傳遞力并產(chǎn)生運動，完成某些工作二、傳統(tǒng)機械與現(xiàn)代機械1、傳統(tǒng)機械組成：動力機、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和操縱控制裝置2、現(xiàn)代機械定義：由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量等動力學(xué)任務(wù)的機械或機電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)組成：機械本體、動力部分、檢測傳感裝置、控制及信息處理裝置、執(zhí)行機構(gòu)等三、現(xiàn)代設(shè)計的內(nèi)涵和范疇1、現(xiàn)代設(shè)計的內(nèi)涵通過對其特征的分析，可以認(rèn)為：“現(xiàn)代設(shè)計”就是以市場需求為驅(qū)動，以知識獲取為中心，以現(xiàn)代設(shè)計思想、方法為指導(dǎo)，以現(xiàn)代技術(shù)手段為工具，以產(chǎn)品的整個生命周期為對象，考慮人、機和環(huán)境相容性的設(shè)計。2、現(xiàn)代設(shè)計的范疇1）信息論方法,如信息分析法、技術(shù)預(yù)測法等。它是現(xiàn)代設(shè)計方法的前提。械設(shè)計的哲理、準(zhǔn)則和方法五、如何研究現(xiàn)代機械1、學(xué)科耦合，產(chǎn)生新的理論與方法；2、更為深入地認(rèn)識各個學(xué)科在理論和方法上的發(fā)展，用系統(tǒng)的觀點考查其依賴與滲透；3、用信息流的觀點觀察機械各部分之間的關(guān)系；4、用動態(tài)的觀點研究機械性能（全壽命周期的要求）。六、現(xiàn)代設(shè)計原則設(shè)計原則是為設(shè)計產(chǎn)品應(yīng)滿足的條件，也是對設(shè)計行為的約束。使設(shè)計理論具體化和實用化的條件：（1）、能反映設(shè)計對象有關(guān)本質(zhì)方面并能定量描述（2）、有完整的設(shè)計準(zhǔn)則、設(shè)計步驟和各種系數(shù)在實踐或?qū)嶒烌炞C了的選擇方法（3）、能用試驗測定與設(shè)計準(zhǔn)則有關(guān)的指標(biāo)，設(shè)計結(jié)果有實用價值，有良好的再現(xiàn)性受設(shè)計水平、觀念、體制等限制，傳統(tǒng)設(shè)計所考慮的原則著眼于產(chǎn)品的功能和技術(shù)范疇，而設(shè)計的影響貫穿產(chǎn)品整個生命周期，所以設(shè)計原則必須面向生命周期內(nèi)的各個階段?，F(xiàn)代設(shè)計原則是傳統(tǒng)設(shè)計原則的擴充和完善，兩者并無本質(zhì)區(qū)別?？蓺w納為以下幾類。1功能滿足原則產(chǎn)品設(shè)計的目的是構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定功能的產(chǎn)品。如果產(chǎn)品不具備要求的功能，設(shè)計就失去價值。因此滿足功能是各類產(chǎn)品設(shè)計的必要原則。2質(zhì)量保障原則保證質(zhì)量是產(chǎn)品設(shè)計的重要原則。產(chǎn)品質(zhì)量主要由性能和可靠性決定，因此這類原則主要包括：(1)性能指標(biāo)。指產(chǎn)品的各類技術(shù)指標(biāo)，如機床加工精度、傳動系統(tǒng)運動精度，電視機分辨率等。先進的技術(shù)指標(biāo)是實現(xiàn)高質(zhì)量產(chǎn)品的前提。(2)可靠性。指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。產(chǎn)品只有可靠性能才有實用價值，因此性能的發(fā)揮依賴于可靠性。(3)強度原則。要求產(chǎn)品零件具有抵抗整體斷裂、塑性變形和某些表面損傷的能力。(4)剛度原則。要求在外載作用下產(chǎn)品變形在規(guī)定的彈性變形之內(nèi)。__(5)穩(wěn)定性。指產(chǎn)品在外載作用下能夠恢復(fù)其平衡的特性。(6)抗磨損性。要求零件在規(guī)定時間內(nèi)材料的磨損量在規(guī)定值以內(nèi)。(7)抗腐蝕性。要求產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下不被周圍介質(zhì)侵蝕的特征。(8)抗蠕變性。要求高溫環(huán)境工作的產(chǎn)品不發(fā)生蠕變或蠕變變形在規(guī)定值以內(nèi)。(9)動態(tài)特性。指在動載荷作用下產(chǎn)品具有良好的抗振特性，以保證產(chǎn)品的平穩(wěn)和低噪聲運行。(10)平衡特性。指旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品具有良好的靜平衡和動平衡特性。(11)熱特性。保證產(chǎn)品具有要求的溫度大小、溫度分布和熱流狀態(tài)，以及熱應(yīng)力、熱變形在規(guī)定值以內(nèi)。3工藝優(yōu)良原則指設(shè)計能夠且容易通過生產(chǎn)過程實現(xiàn)，它包括：(1)可制造性。指利用現(xiàn)有設(shè)備能夠制造出滿足精度等要求的零件，且制造成本低，效率高。(2)可裝配性。指零件能夠裝配成滿足裝配精度要求的部件和整機，且裝配成本低、效率高。(3)可測試性。指產(chǎn)品能夠且容易通過適當(dāng)方式進行有關(guān)測試，以評估設(shè)計、制造和裝配。4經(jīng)濟合理原則要求產(chǎn)品具有較低的開發(fā)成本和使用費用。5社會使用原則考慮產(chǎn)品投放市場后的表現(xiàn)行為，包括：(1)環(huán)境友好性。保證產(chǎn)品產(chǎn)生盡可能少的廢水、廢氣、噪聲、射線等，符合環(huán)保法規(guī)，對生態(tài)環(huán)境破壞最小。(2)環(huán)境適應(yīng)性。適應(yīng)使用環(huán)境的濕度、溫度、載荷、震動等特殊條件。(3)人機友好性。滿足使用者生理、心理等方面要求，使產(chǎn)品外形美觀，色彩宜人，操作簡單、方便、舒適。(4)可維修性。使產(chǎn)品能夠且易于維修，維修的停機時間、費用、復(fù)雜性、人員要求和差錯盡可能最小。(5)安全性。保證不對人的生命財產(chǎn)造成破壞。(6)可安裝性。保證產(chǎn)品使用前安裝容易、可靠，且安裝費用最小。(7)可拆卸性?？紤]產(chǎn)品的材料回收和零組件的重新使用。(8)可回收性?？紤]產(chǎn)品報廢及回收方式。七、現(xiàn)代機械設(shè)計理論、方法與技術(shù)1技術(shù)方面：1）現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)（1）系統(tǒng)設(shè)計（2）價值工程（3）功能設(shè)計（4）并行設(shè)計（5）模塊化設(shè)計（6）質(zhì)量功能配置（7）反求設(shè)計（8）綠色設(shè)計（9）模糊設(shè)計（10）面向?qū)ο蟮脑O(shè)計（11）工業(yè)造型設(shè)計2）計算機輔助設(shè)計技術(shù)（1）有限元法（2）優(yōu)化設(shè)計（3）CAD計算機輔助設(shè)計（4）模擬仿真與虛擬設(shè)計（5）智能計算機輔助設(shè)計（6）工程數(shù)據(jù)庫(PDM)3）可信性設(shè)計（1）可靠性設(shè)計（2）安全設(shè)計（3）動態(tài)設(shè)計（4）防斷裂設(shè)計（5）抗疲勞設(shè)計（6）減摩耐磨設(shè)計（7）防腐蝕設(shè)計（8）健壯設(shè)計（9）耐環(huán)境設(shè)計（10）維修設(shè)計和維修保障設(shè)計（11）測試性設(shè)計（12）人機工程設(shè)計2設(shè)計手段的精確化、計算機化、自動化與虛擬化3現(xiàn)代設(shè)計的發(fā)展趨勢展望1)設(shè)計過程的數(shù)字化。2)設(shè)計過程的自動化和智能化研究3)動態(tài)多變量優(yōu)化和工程不確定模型優(yōu)化4)網(wǎng)絡(luò)化并行設(shè)計及協(xié)同設(shè)計技術(shù)5)虛擬設(shè)計和仿真虛擬試驗及快速成形技術(shù)6)大力普及、推廣與發(fā)展CAD技術(shù)的應(yīng)用研究7)面向集成制造8)微型機電系統(tǒng)的設(shè)計總結(jié)現(xiàn)代機械設(shè)計的發(fā)展趨勢可概括為以下三個方面：性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向發(fā)展；功能上，向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展；層次上，向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向發(fā)展?，F(xiàn)代機械設(shè)計的優(yōu)勢，在于它吸收了各相關(guān)學(xué)科之長，且綜合運用各學(xué)科知識并加以整體優(yōu)化。隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、檢測技術(shù)、控制技術(shù)等學(xué)科的飛速發(fā)展，現(xiàn)代機械設(shè)計的內(nèi)涵將更加豐富。設(shè)計出的產(chǎn)品將更加符合科學(xué)原理、結(jié)構(gòu)更加新穎、更加富有實用價值。參考文獻黃雨華董遇泰主編現(xiàn)代機械設(shè)計理論和方法東北大學(xué)出版社2001-1-1謝里陽主編現(xiàn)代機械設(shè)計方法機械工業(yè)出版社2010-7-1黃平主編現(xiàn)代設(shè)計理論與方法清華大學(xué)出版社2010-7-1倪洪啟谷耀新主編現(xiàn)代機械設(shè)計方法化學(xué)工業(yè)出版社2008-5-1臧勇主編著現(xiàn)代機械設(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