現(xiàn)代機械設計方法概論

現(xiàn)代機械設計方法概論5/9/20241現(xiàn)代機械設計方法概論I緒論現(xiàn)代設計方法概念設計方法的發(fā)展過程直覺——經驗——半理論半經驗——現(xiàn)代設計1.1概述5/9/20242現(xiàn)代機械設計方法概論在大學機械類專業(yè)的教學計劃中，安排了一組機械設計類課程。這些課程的目的是向學生提供機械設計方面的基本理論和知識，并通過各種教學環(huán)節(jié)使學生具備進行機械設計的基本能力，并具備進行機械試驗的動手能力。通過這些課程和相關的實踐活動，培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新精神、團隊精神和工作作風。一、機械設計類課程簡介1.2現(xiàn)代設計方法的主要內容及特點5/9/20243現(xiàn)代機械設計方法概論機械設計系列課程機械制圖機械設計基礎工程力學現(xiàn)代機械設計方法必修課選修課5/9/20244現(xiàn)代機械設計方法概論二、機械設計的方法工業(yè)革命以來力學和材料科學的發(fā)展運動學分析與設計動力學分析與設計工作能力的分析與設計產生的時代：產生的基礎：基本內容：產生的時代：產生的基礎：20世紀下半期計算機的發(fā)明與快速發(fā)展常規(guī)設計方法現(xiàn)代設計方法5/9/20245現(xiàn)代機械設計方法概論方案設計運動學分析與設計動力學分析與設計零件工作能力設計結構設計創(chuàng)造性主要依靠經驗，通過類比方法進行主要依賴于設計者的靈感有系統(tǒng)的理論方法，但往往只能近似滿足運動學要求受到計算手段的制約，分析較簡單。常將復雜問題簡化，得出近似公式或經驗公式。一般按靜載荷計算，引入動載系數常采用類比的方法1.常規(guī)設計方法5/9/20246現(xiàn)代機械設計方法概論機械零件設計的一般步驟機械零件設計的一般步驟選擇零件類型、結構計算零件上的載荷確定計算準則選擇零件的材料確定零件的基本尺寸結構設計校核計算畫出零件工作圖寫出計算說明書

5/9/20247現(xiàn)代機械設計方法概論常規(guī)設計方法有如下不足：方案設計過分依賴設計者個人的經驗和水平；一般滿足于獲得一個可用方案，而不是最佳方案；受計算手段的限制，簡化假定較多，影響了設計質量；設計工作周期長、效率低，不能滿足市場競爭激烈、產品更新速度加快的新形勢。5/9/20248現(xiàn)代機械設計方法概論機械現(xiàn)代設計方法簡介12.機械現(xiàn)代設計方法現(xiàn)代設計方法從總體上概括為力求運用現(xiàn)代應用數學、應用力學、微電子學及信息科學等方面的最新成果與手段實現(xiàn)下列轉換：以動態(tài)的取代靜態(tài)的─如機器結構動力學計算。以定量的取代定性的─如有限元計算。以隨機量取代確定量─如可靠性設計。以優(yōu)化設計取代可行性設計─如優(yōu)化設計。并行設計取代串行設計─如并行設計。微觀的取代宏觀的─如微－納米摩擦學設計。系統(tǒng)工程法取代分部處理法─如系統(tǒng)工程。自動化設計取代人工設計的轉化─如計算機輔助設計。

5/9/20249現(xiàn)代機械設計方法概論現(xiàn)代設計方法

以動態(tài)取代靜態(tài)以定量取代定性以變量取代常量以優(yōu)化取代可行性設計以并行取代串行設計以微觀取代宏觀以系統(tǒng)工程取代分部處理以自動化取代人工設計特征和發(fā)展動向：具體方法：計算機輔助設計優(yōu)化設計可靠性設計虛擬產品設計參數化設計智能設計分形設計網上設計創(chuàng)新設計反求工程5/9/202410現(xiàn)代機械設計方法概論近年來，我國關于“見習機械設計工程師資格考試”日益受到重視，和大學英語、計算機等級考試一樣，每年舉行兩次。主要內容包括：《機電企業(yè)管理導論》、《計算機輔助設計及制造技術》、《現(xiàn)代機械設計方法》等課程?！冬F(xiàn)代機械設計方法》是其中的重要組成部分！學習該課程，不是完全摒棄傳統(tǒng)設計方法，而是多掌握一些新的設計理論和方法。1.3學習現(xiàn)代設計方法的意義

產品的設計是決定產品性能、質量、成本和企業(yè)經濟效益的重要環(huán)節(jié)。產品的核心競爭力很大程度上取決于設計。通過學習，力爭提高產品設計水平，既能縮短設計周期，又能提高產品質量。5/9/202411現(xiàn)代機械設計方法概論了解創(chuàng)新設計、有限元分析、優(yōu)化設計、可靠性設計等方法的原理、功能、特點與工程應用。掌握四種設計方法中涉及到的主要概念、主要模型、基本方法。具有完整地運用這些方法解決簡單工程實際問題的能力?？傮w要求《現(xiàn)代機械設計方法》大綱5/9/202412現(xiàn)代機械設計方法概論相關內容和要求創(chuàng)新設計有限元方法與軟件應用1.1基本概念1.2沖突及其解決原理1.3利用技術進化模式2.1基本思想2.2彈性力學基本理論2.3彈性力學有限元法2.4設計分析若干問題2.5有限元分析軟件3.1基本概念3.2優(yōu)化設計數學模型3.3優(yōu)化設計數學基礎3.4無約束優(yōu)化方法3.5有約束優(yōu)化方法3.6機械優(yōu)化設計應用4.1可靠性度量指標4.2常用概率分布4.3零件可靠性設計4.4機械系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設計可靠性設計5/9/202413現(xiàn)代機械設計方法概論三、本課程要求的主要內容計算機輔助設計CAD有限元方法與軟件應用2.1基本思想2.2彈性力學基本理論2.3彈性力學有限元法2.4設計分析若干問題2.5有限元分析軟件的應用3.1基本概念3.2優(yōu)化設計數學模型3.3優(yōu)化設計數學基礎3.4無約束優(yōu)化方法3.5有約束優(yōu)化方法3.6機械優(yōu)化設計應用4.1可靠性度量指標4.2常用概率分布4.3零件可靠性設計4.4機械系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設計可靠性設計1.1CAD概述1.2CAD系統(tǒng)的構成