第一章機械系統(tǒng)設(shè)計緒論

1、機械系統(tǒng)設(shè)計機械系統(tǒng)設(shè)計東華大學機械工程學院授課教師：馬曉建2016.9參考教材：機械系統(tǒng)設(shè)計段鐵群主編 科學出版社前言前言 傳統(tǒng)機械設(shè)計：解決運動學、動力學問題傳統(tǒng)機械設(shè)計：解決運動學、動力學問題 現(xiàn)代機械設(shè)計：現(xiàn)代機械設(shè)計：解決機解決機、電、光、液一體化復、電、光、液一體化復雜技術(shù)雜技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計問題問題 本課程從本課程從整整機和機和整個整個系統(tǒng)的角度闡述機械產(chǎn)品系統(tǒng)的角度闡述機械產(chǎn)品設(shè)計規(guī)律和特點。設(shè)計規(guī)律和特點。第一章第一章 緒緒 論論1.11.1機械系統(tǒng)的基本概念機械系統(tǒng)的基本概念1.1.11.1.1機械與機械系統(tǒng)機械與機械系統(tǒng)1.1.系統(tǒng)的含義系統(tǒng)的含義 所謂系統(tǒng)是指具有

2、所謂系統(tǒng)是指具有特定功能特定功能、相互之間具有有機、相互之間具有有機聯(lián)系的許多聯(lián)系的許多要素要素構(gòu)成的一個構(gòu)成的一個整體整體。（1 1）系統(tǒng)由相互聯(lián)系的要素構(gòu)成）系統(tǒng)由相互聯(lián)系的要素構(gòu)成 （2 2）系統(tǒng)與環(huán)境發(fā)生關(guān)系）系統(tǒng)與環(huán)境發(fā)生關(guān)系 2.2.機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)的定義：機械系統(tǒng)的定義： 由若干機構(gòu)、部件、零件組成能完成特定功能由若干機構(gòu)、部件、零件組成能完成特定功能的的系統(tǒng)系統(tǒng)廣義廣義機械系統(tǒng)：機械系統(tǒng)： 機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)-內(nèi)部系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng) 人和人和環(huán)境環(huán)境-外部系統(tǒng)外部系統(tǒng)機械系統(tǒng)的組成：機械系統(tǒng)的組成： 動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操控系統(tǒng)動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操控系統(tǒng)

3、1.1.2 1.1.2 機械系統(tǒng)的特征機械系統(tǒng)的特征1.1.目的性目的性 完成完成特定功能是機械系統(tǒng)存在的目的，是系統(tǒng)價值的特定功能是機械系統(tǒng)存在的目的，是系統(tǒng)價值的體現(xiàn)體現(xiàn)2.2.整體性整體性 機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)由若干個機械子系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)整體功能的實由若干個機械子系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)取決于各要素之間相互影響和綜合作用。現(xiàn)取決于各要素之間相互影響和綜合作用。 所有所有機械子系統(tǒng)完美機械子系統(tǒng)完美并非并非一定一定能獲得完善的機械系統(tǒng)，能獲得完善的機械系統(tǒng)，機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)強調(diào)的強調(diào)的是各子系統(tǒng)間的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)性。是各子系統(tǒng)間的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)性。3 3. .相關(guān)性相關(guān)性 機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)內(nèi)部各子

4、系統(tǒng)之間的有機聯(lián)系和相互作用。內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的有機聯(lián)系和相互作用。相關(guān)性包括各子系統(tǒng)之間的層次結(jié)構(gòu)、輸入輸出、子系統(tǒng)性相關(guān)性包括各子系統(tǒng)之間的層次結(jié)構(gòu)、輸入輸出、子系統(tǒng)性質(zhì)與系統(tǒng)整體性能間的關(guān)系。質(zhì)與系統(tǒng)整體性能間的關(guān)系。4. .環(huán)境適應性環(huán)境適應性 外部環(huán)境總是變化的，系統(tǒng)對外部變化的環(huán)境和外部環(huán)境總是變化的，系統(tǒng)對外部變化的環(huán)境和干擾須有良好的適應性干擾須有良好的適應性 任何產(chǎn)品的設(shè)計都不是一次完成的，需根據(jù)實任何產(chǎn)品的設(shè)計都不是一次完成的，需根據(jù)實踐和新的研究加以改進。踐和新的研究加以改進。1.1.3 1.1.3 機械系統(tǒng)的組成機械系統(tǒng)的組成 1 1. .動力系統(tǒng)動力系統(tǒng) 機械系統(tǒng)機械

5、系統(tǒng)的動力源的動力源 一一次動力次動力-把自然界的能源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機械，如把自然界的能源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機械，如內(nèi)燃機、汽輪機、燃氣輪機等。內(nèi)燃機、汽輪機、燃氣輪機等。 二二次動力次動力-把二次能源（電能、液能、氣能）轉(zhuǎn)變?yōu)榘讯文茉矗娔?、液能、氣能）轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機械，如電動機、液壓馬達、氣動馬達等。機械能的機械，如電動機、液壓馬達、氣動馬達等。選擇動力機應考慮能源條件、執(zhí)行機械特性，機械系統(tǒng)選擇動力機應考慮能源條件、執(zhí)行機械特性，機械系統(tǒng)的使用環(huán)境、工況、操作和維修條件，機械系統(tǒng)對起動、過的使用環(huán)境、工況、操作和維修條件，機械系統(tǒng)對起動、過載、調(diào)速及運行平穩(wěn)性要求，應有良好的經(jīng)濟性和可靠

6、性。載、調(diào)速及運行平穩(wěn)性要求，應有良好的經(jīng)濟性和可靠性。 2 2. .執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行執(zhí)行系統(tǒng)包括機械的執(zhí)行機構(gòu)和構(gòu)件，是利用系統(tǒng)包括機械的執(zhí)行機構(gòu)和構(gòu)件，是利用機械能改機械能改變變作業(yè)對象的性質(zhì)、狀態(tài)、形狀或位置，或?qū)ψ鳂I(yè)對象進作業(yè)對象的性質(zhì)、狀態(tài)、形狀或位置，或?qū)ψ鳂I(yè)對象進行檢測、度量等的裝置。行檢測、度量等的裝置。3.3.傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng) 把動力機的動力和運動傳遞給執(zhí)行機械的中間裝置。 其其功能有功能有：（1）減速或增速，以適應執(zhí)行系統(tǒng)工作的需要；（2）變速，滿足執(zhí)行系統(tǒng)多種速度的要求；（3）改變運動規(guī)律， 連續(xù)運動間隙運動 旋轉(zhuǎn)運動直線運動 勻速運動變速運動（4）傳遞動力，供給執(zhí)

7、行系統(tǒng)完成任務所需的功率、轉(zhuǎn)矩或力。 4.4.操控系統(tǒng)操控系統(tǒng) 操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)動力、傳動、執(zhí)行系統(tǒng)，保證準確完成整機功能的裝置。 操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)： 通過人工實現(xiàn)上述要求的裝置。包括起動、離合、制動、變速、換向等 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)： 通過經(jīng)由人工操作或檢測元件獲得的控制信號，經(jīng)控制器使控制對象改變其工作參數(shù)或運行狀態(tài)的裝置。1.2 1.2 機械系統(tǒng)設(shè)計的任務與過程機械系統(tǒng)設(shè)計的任務與過程機械系統(tǒng)設(shè)計的目的是提供優(yōu)質(zhì)、高效、有市場競爭力的產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益取決于設(shè)計、制造和管理綜合水平，設(shè)計是關(guān)鍵。產(chǎn)品質(zhì)量事故50%由設(shè)計造成；產(chǎn)品成本6070%取決于設(shè)計。機械系統(tǒng)設(shè)計時特

8、別強調(diào)和重視從系統(tǒng)觀點出發(fā)。1.2.1.1 1.2.1.1 機械系統(tǒng)的基本要求機械系統(tǒng)的基本要求所謂“產(chǎn)品”是泛指單獨進行研究和實驗考核的對象，可以是零件、部件、裝置或是整機系統(tǒng)。評價機械產(chǎn)品優(yōu)良與否，主要根據(jù)技術(shù)指標和經(jīng)濟指標來綜合評價。機械系統(tǒng)一般應具備的基本要求：1.功能要求產(chǎn)品存在的必要性體現(xiàn)為產(chǎn)品的功能屬性。產(chǎn)品的復雜程度與其實現(xiàn)的功能密切相關(guān)，用戶購買產(chǎn)品就是購買產(chǎn)品的功能。按功能性質(zhì)分按功能性質(zhì)分： 基本功能-用戶直接要求的功能，體現(xiàn)產(chǎn)品存在的基本價值 輔助功能-為改善基本功能而附加在產(chǎn)品上的功能按滿足用戶要求分按滿足用戶要求分： 使用功能-滿足用戶使用要求的功能，是體現(xiàn)產(chǎn)品實際

9、使用價值的功能，屬必要功能； 外觀功能-對產(chǎn)品起美化、裝飾作用的功能，起到增強產(chǎn)品競爭力和吸引顧客的作用。2.性能要求性能是指產(chǎn)品為保證功能的實現(xiàn)而表現(xiàn)出來的技術(shù)特征，通常包括工作范圍、運動要求、動力性能、精確程度等。3.可靠性要求可靠性可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下和的使用時間內(nèi)能夠完成規(guī)定功能的能力或概率。是衡量產(chǎn)品質(zhì)規(guī)定量的一個重要指標?？煽啃园óa(chǎn)品零部件的可靠性和整機的可靠性?？煽啃耘c產(chǎn)品（零部件）的重要程度、使用壽命和工作條件密切相關(guān)。產(chǎn)品（零部件）越重要、使用壽命越長，對可靠性要求越高。但可靠性越高，產(chǎn)品的制造要求成本會越高，可靠性選擇要適當。 衡量可靠性的指標衡量可靠性的指標

10、（1）可靠度R(t) 指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能時不發(fā)生故障或失效的概率。（2）失效概率F(t) 指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能時發(fā)生故障或失效的概率。（3）失效率(t) 指產(chǎn)品工作到某一時刻后，在單位時間內(nèi)發(fā)生失效或故障的概率。也稱故障率，常用單位1%/(103h)或1%/(106h)（4）平均無故障工作時間MTBF(Mean Time Between Failures) 指產(chǎn)品在使用壽命期內(nèi)某段觀察期間累計工作時間與故障次數(shù)之比，用于衡量可修復產(chǎn)品的可靠性指標。)(1)(tRtF（5）失效前平均工作時間MTTF(Mean Time To Failures) 指發(fā)

11、生故障后不能修復的產(chǎn)品從開始使用直至失效的平均工作時間。（6）維修度M(t) 指在規(guī)定條件下使用的產(chǎn)品，在規(guī)定時間內(nèi)按規(guī)定的程序和方法維修，保持或恢復到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率。（7）有效度A(t) 可修復產(chǎn)品在規(guī)定使用維修條件下，在規(guī)定時間內(nèi)，維持其功能處于正常狀態(tài)的概率。也稱可用率。提高機械系統(tǒng)可靠性的措施提高機械系統(tǒng)可靠性的措施 最有效方法是進行可靠性設(shè)計，采取下述一些措施，有助于提高機械系統(tǒng)可靠性：（a）.分析失效，查找原因；（b）.把可靠性設(shè)計應用到零件中去（c）.提高維修性（d）.簡化結(jié)構(gòu)，提高標準化程度4.工作效率要求工作效率是指產(chǎn)品在單位時間內(nèi)完成的工作量。工作效率受工作時間和

12、輔助時間的影響，主要取決于工作速度和自動化程度。自動化程度高，單位時間內(nèi)完成工作量所需時間和輔助時間短-工作效率高。但自動化程度高會帶來產(chǎn)品復雜程度高、設(shè)計制造困難、產(chǎn)品價格高。產(chǎn)品設(shè)計時要綜合考慮工作效率。5.適應性要求適應性是指工作狀況和環(huán)境條件（作業(yè)對象、工作負荷、工作速度、環(huán)境條件等）發(fā)生變化時產(chǎn)品的適應程度。產(chǎn)品適應性應根據(jù)產(chǎn)品工作狀態(tài)和環(huán)境要求合理確定。否則會給產(chǎn)品的設(shè)計、制造、維護帶來困難。6.6. 經(jīng)濟性要求經(jīng)濟型是指單位時間內(nèi)生產(chǎn)價值與同一時間內(nèi)使用費用的差值。經(jīng)濟性主要反映在成本上，包括生產(chǎn)成本和使用成本。生產(chǎn)成本由直接成本和間接成本兩部分構(gòu)成直接成本-研究與設(shè)計、材料及采

13、購、加工和裝配等與生產(chǎn)直接有關(guān)的成本；間接成本-管理、銷售和傭工、廣告、租賃、公用事業(yè)、保險、福利和獎勵、研究和發(fā)展、專利、利息等分攤到該產(chǎn)品的成本。7.壽命要求壽命是指產(chǎn)品保持其應具有的功能和性能的時間。壽命決定了產(chǎn)品正常工作時間產(chǎn)品壽命通常包括三個方面：功能壽命-設(shè)備開始使用至主要功能喪失而報廢所經(jīng)歷的時間；技術(shù)壽命-設(shè)備從開始使用至因技術(shù)落后而被淘汰所經(jīng)歷的時間；經(jīng)濟壽命-設(shè)備從開始使用至繼續(xù)使用其經(jīng)濟效益變差所經(jīng)歷的時間。通常設(shè)備的技術(shù)壽命、經(jīng)濟壽命大大短于功能壽命。按成本最低的觀點，設(shè)備更新的最佳時間應由其經(jīng)濟壽命確定?，F(xiàn)代機械的功能要求（1）運動：速度、加速度、轉(zhuǎn)速、調(diào)速范圍、行程

14、、運動軌跡及運動的精確性等；（2）動力：傳遞的功率、轉(zhuǎn)矩、力、壓力等；（3）可靠性和壽命：機械和零部件執(zhí)行功能的可靠性、零部件的耐磨性和使用壽命等；（4）安全性：強度、剛度、熱力學性能、摩擦學特性、振動穩(wěn)定性、系統(tǒng)工作的安全機操作人員的安全等；（5）體積和重量：尺寸、重量、功率質(zhì)量比等；（6）經(jīng)濟性：設(shè)計和制造的經(jīng)濟型、使用和維修的經(jīng)濟性等；（7）環(huán)境保護：噪聲、振動、防塵、防毒、“三廢”的排放和治理、周圍人員和設(shè)備的安全保護；（8）產(chǎn)品造型：外觀、色彩、裝飾、形體及比例、人-機-環(huán)境的協(xié)調(diào)等；（9）其它：一些特殊機械的的特殊要求。機械系統(tǒng)設(shè)計的特點： 機械系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮整個系統(tǒng)的性能，而

15、不是只關(guān)心各組成部分的工作狀態(tài)和性能。在滿足系統(tǒng)整體工作狀態(tài)和性能最好的情況下，確定各個零部件的基本要求及它們之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。 同時，也必須重視外部環(huán)境對該系統(tǒng)的作用和影響。如市場要求（功能、價格、銷售量、尺寸、質(zhì)量、外觀等）和約束條件（資金、材料、設(shè)備、技術(shù)、人員培訓、信息、使用環(huán)境產(chǎn)、檢修、售后服務、基礎(chǔ)和地基、法律和政策等）。 內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計與外部系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合是系統(tǒng)設(shè)計的特點！1.2.1.2 1.2.1.2 機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)的的任務任務 機械系統(tǒng)設(shè)計的任務就是為市場提供優(yōu)質(zhì)、高效、價廉物美的產(chǎn)品，在市場競爭中取得優(yōu)勢，贏得用戶、并取得良好的經(jīng)濟效益。 機械系統(tǒng)設(shè)計時，要做到以下幾點：

16、1 1 合理地確定系統(tǒng)功能合理地確定系統(tǒng)功能 一項產(chǎn)品的推出總是以社會需求為前提，沒有需求也就沒有市場，也就失去了產(chǎn)品存在的價值和依據(jù)。社會需求是變化的，不同的時期、不同地點、不同的社會環(huán)境都會有不同的需求。 所謂需求就是對功能的需求。確定系統(tǒng)功能時，應當遵守保證保證基本功能、滿足使用功能、增清添新穎功能、剔除多余功能基本功能、滿足使用功能、增清添新穎功能、剔除多余功能，以降低成本，提高功能價值，力求產(chǎn)品達到物美價廉的境界。 2、增強系統(tǒng)可靠性 可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力或概率。 增強產(chǎn)品可靠性的方法是進行可靠性設(shè)計，也稱概率設(shè)計 3、提高經(jīng)濟性 機械系統(tǒng)的經(jīng)

17、濟性體現(xiàn)在設(shè)計、制造、使用、維護主、維修及回收的全部過程。 （1）提高設(shè)計、制造的經(jīng)濟性提高設(shè)計、制造的經(jīng)濟性 1）合理確定可靠性和安全系數(shù) 2）貫徹標準化 可以大大提高產(chǎn)品的通用性和互換性，加快開發(fā)速度、縮短生產(chǎn)準備時間，節(jié)約了原材料、提高了產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和生產(chǎn)率，改善了維修性。 3）采用新技術(shù) 4）改善零部件的結(jié)構(gòu)工藝性 （2）提高使用和維修的經(jīng)濟性提高使用和維修的經(jīng)濟性 1）提高產(chǎn)品的效率 減少產(chǎn)品的使用能耗；提高材料的利用率；提高生產(chǎn)效率； 2）合理確定經(jīng)濟壽命 3）提高維修保養(yǎng)的經(jīng)濟性4、保證安全 （1）機械系統(tǒng)執(zhí)行預期功能的安全性 強度、剛度、穩(wěn)定性、耐磨性、耐腐蝕性等 （2）人

18、-機-環(huán)境的安全性 包括操作人員的安全以及環(huán)境的保護等。1.2.2 1.2.2 機械系統(tǒng)的設(shè)計類型機械系統(tǒng)的設(shè)計類型1.1.開發(fā)性設(shè)計開發(fā)性設(shè)計在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，根據(jù)用途和功能，應用科技知識和手段進行產(chǎn)品的設(shè)計。也稱之為創(chuàng)新型設(shè)計或原始設(shè)計。特點是：設(shè)計者需根據(jù)產(chǎn)品的用途和功能選擇其工作原理，設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，參考資料少，設(shè)計難度大。2.2.適應性設(shè)計適應性設(shè)計在原有工作原理保持不變的情況下，為使產(chǎn)品適應新的性能或功能需要對其結(jié)構(gòu)進行的調(diào)整性設(shè)計。3.3.變異設(shè)計變異設(shè)計在機械系統(tǒng)工作原理和結(jié)構(gòu)形式均不變的情況下，為適應產(chǎn)品某些量值方面的變化要求而對其局部結(jié)構(gòu)或尺寸進行的設(shè)計。機

19、械產(chǎn)品設(shè)計中，大多是對原有產(chǎn)品進行改造或更新，屬于適應性或變異設(shè)計的范疇。1.2.3 1.2.3 機械系統(tǒng)的一般設(shè)計過程機械系統(tǒng)的一般設(shè)計過程現(xiàn)代機械產(chǎn)品應以產(chǎn)品全生命周期的理念進行設(shè)計。產(chǎn)品生命周期全過程包括市場需求、產(chǎn)品策劃、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品運行和產(chǎn)品報廢與回收等階段。一個好的機械產(chǎn)品首先取決于產(chǎn)品設(shè)計。機械系統(tǒng)的一般設(shè)計過程可劃分為總體設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、工作設(shè)計和文檔設(shè)計幾部分。1.1.總體設(shè)計總體設(shè)計總體設(shè)計包含擬定設(shè)計要求、原理方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計。內(nèi)容包括收集資料，根據(jù)產(chǎn)品功能和使用要求提出設(shè)計要求（擬定設(shè)計任務書）；擬定多套可行的原理方案，進行比較、分析、評價，

20、確定最終可行方案；實現(xiàn)方案的結(jié)構(gòu)化，確定結(jié)構(gòu)總體布置，主要技術(shù)參數(shù)，繪制產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)圖。2.2.技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，對機械產(chǎn)品各子系統(tǒng)（部件和裝置）進行機構(gòu)設(shè)計，并進行運動學、動力學分析計算；進行機械結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計，包括裝配設(shè)計和計算校核。裝配設(shè)計應在總體設(shè)計的框架下進行，裝配設(shè)計會對總體設(shè)計產(chǎn)生影響，相應調(diào)整總體設(shè)計。3.3.工作設(shè)計工作設(shè)計機械產(chǎn)品的全部零件設(shè)計工作。4.4.文檔設(shè)計文檔設(shè)計產(chǎn)品各類技術(shù)文件編制和整理工作。產(chǎn)品設(shè)計計算書、各類零件明細表、檢驗標準、產(chǎn)品使用說明書、產(chǎn)品維修保養(yǎng)說明書及產(chǎn)品各類驗收（鑒定）材料等。一般新機械產(chǎn)品的設(shè)計不可能一次完善，要經(jīng)多次反復

21、驗證修改，才能逐步達到設(shè)計成熟。設(shè)計時要盡可能采用新技術(shù)、新材料、新工藝?？紤]到加工、檢驗、裝配、調(diào)試、運輸、使用、保養(yǎng)、維修等環(huán)節(jié)。平時多注意積累。1.3 機械系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展1.3.1 機械設(shè)計的發(fā)展簡史 1.機械設(shè)計起源和直覺設(shè)計階段直覺設(shè)計階段又稱古代機械設(shè)計階段，一直延續(xù)到17世紀。這一階段機械的設(shè)計與制造兩者是統(tǒng)一的，設(shè)計多從自然現(xiàn)象中直接得到啟示或憑直觀感覺來完成，與科學幾乎沒關(guān)系。機械設(shè)計制造的目的是減低人類生產(chǎn)、生活中的勞動強度。 2.經(jīng)驗設(shè)計階段這一階段，機械設(shè)計與制造仍然是一體的，機械設(shè)計主要依靠前人積累的有限技術(shù)知識，憑直觀想象和工作經(jīng)驗來完成。物理學、力學、和零散有限的

22、機械學知識開始逐步應用于機械設(shè)計。機械設(shè)計制造的目的重點是省力和提高勞動效率。 3.理論設(shè)計階段19世紀以后，機械設(shè)計逐漸形成獨立的理論體系。在這一階段，加強了機械設(shè)計基礎(chǔ)理論的研究，逐步形成了完成的機械設(shè)計理論體系和設(shè)計方法，實現(xiàn)了技術(shù)人員與操作者的分離。提供出大量的圖冊、圖表、手冊、數(shù)據(jù)等設(shè)計信息。實現(xiàn)了機械產(chǎn)品的系列化、通用化和標準化，提高了機械設(shè)計的速度和質(zhì)量，減低了機械產(chǎn)品的制造成本。 4.現(xiàn)代設(shè)計階段二十世紀40年代開始，人們對新的設(shè)計思想、設(shè)計方法及創(chuàng)造性設(shè)計進行了探索和研究。五六十年代現(xiàn)代設(shè)計方法的研究才逐漸引起人們的重視。80年代后現(xiàn)代設(shè)計方法的研究出現(xiàn)了高潮，計算機技術(shù)的應

23、用進一步促進了現(xiàn)代設(shè)計方法的發(fā)展。現(xiàn)代設(shè)計方法是一種廣義的設(shè)計和分析方法，是科學方法論在設(shè)計中的應用。是在機械強度與振動、摩擦學、腐蝕、可靠性、流體理論、熱工學、電工學等知識基礎(chǔ)上，綜合考慮工業(yè)美學、人機工程學、材料學、環(huán)境學以及計算機應用技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)等科學知識多學科交叉的綜合性技術(shù)?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)包含信息論、控制理論、優(yōu)化理論、智能理論、壽命理論、離散理論、模糊理論、突變理論和藝術(shù)論方法等。其特征可歸納為以下幾個方面其特征可歸納為以下幾個方面：（1）目標與手段特征：在穩(wěn)定分析基礎(chǔ)上考慮多變量動態(tài)特性，以廣義優(yōu)化為目標，運用自動設(shè)計工具的設(shè)計與分析方法。（2）質(zhì)量特征：能大幅度提高機械設(shè)計

24、的準確性、快速性和穩(wěn)定性的設(shè)計與分析方法（3）哲理特征：以感知、經(jīng)驗、類比為基礎(chǔ)，上升為更科學、邏輯和哲理的設(shè)計與分析方法。（4）時域特征：今后會繼續(xù)發(fā)展與研究的設(shè)計與分析方法。1.3.2 1.3.2 機械系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展趨勢和前沿技術(shù)機械系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展趨勢和前沿技術(shù) 1 1. .模塊化設(shè)計模塊化設(shè)計模塊化設(shè)計是在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，把產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊，通過選擇和組合這些模塊形成不同的機械產(chǎn)品。特征：具備特定功能 連接的通用接口模塊化設(shè)計可以在開發(fā)具有多功能的不同產(chǎn)品時，不必對每種產(chǎn)品的所有部分單獨設(shè)計，而是精心設(shè)計出多種模塊，組合成形式不同的產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格、與設(shè)計制造周期、成本之間的矛盾。模塊化設(shè)計可以提高工作