機(jī)械設(shè)計(jì)及理論篇

1、機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論機(jī)械設(shè)計(jì)及理論篇第一部分 機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)導(dǎo)論第一講第一講 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本概念機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本概念 設(shè)計(jì)目的和要求-產(chǎn)品的用途和達(dá)到技術(shù)水平； 市場和技術(shù)調(diào)研-通過市場調(diào)研分析用戶需求和現(xiàn)有產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)； 方案設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）-通過方案的構(gòu)思、分析和論證，確定一組可行原理性方案； 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-確定各運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)構(gòu)形式，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析計(jì)算和優(yōu)化； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（詳細(xì)設(shè)計(jì)）-確定設(shè)計(jì)對(duì)象的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成產(chǎn)品的工程描述； 產(chǎn)品試制和測(cè)試-完成產(chǎn)品樣機(jī)生產(chǎn)及有關(guān)測(cè)試項(xiàng)目，并進(jìn)行設(shè)計(jì)反饋與修改； 市場（用戶）反饋意見 產(chǎn)品改進(jìn)、完善、定型傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方

2、法用紙、鉛筆或二維繪圖軟件建造實(shí)驗(yàn)環(huán)境，用傳感器測(cè)量載荷、變形和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)設(shè)計(jì)繪圖制造實(shí)物樣機(jī)實(shí)物樣機(jī)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品定型生產(chǎn)制造實(shí)物零件并裝配發(fā)現(xiàn)問題、重新修改設(shè)計(jì)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析有限元分析、尺寸、結(jié)構(gòu)優(yōu)化虛擬樣機(jī)驗(yàn)證產(chǎn)品中的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理是否正確驗(yàn)證產(chǎn)品是否有強(qiáng)剛度振動(dòng)等問題運(yùn)動(dòng)學(xué)問題動(dòng)力學(xué)問題 第二講 現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本概念1. CAD-Computer Aided Design （計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)），使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的全過程，包括資料檢索、方案構(gòu)思、零件造型、工程分析、工程制圖、文檔匯編 CAD概念的產(chǎn)生和發(fā)展 20世紀(jì)60年代初，美國麻省理

3、工學(xué)院開發(fā)了名為Sketchpad的計(jì)算機(jī)交互圖形處理系統(tǒng)，形成了CAD的最初概念：科學(xué)計(jì)算、繪圖。 20世紀(jì)70年代中期，CAD開始進(jìn)入實(shí)用階段，主要技術(shù)特點(diǎn)是二維、三維線框造型，只能表達(dá)基本的幾何信息。不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，價(jià)格昂貴。 20世紀(jì)70年代后期，CAD進(jìn)入發(fā)展時(shí)期。飛機(jī)和汽車制造中的大量自由曲面問題促進(jìn)了CAD的自由曲面造型技術(shù)發(fā)展。曲面造型系統(tǒng)為人類帶來了第一次CAD技術(shù)革命。 20世紀(jì)80年代初，CAD實(shí)現(xiàn)了實(shí)體造型技術(shù)，能夠精確表達(dá)零件的屬性（如質(zhì)量、質(zhì)心、慣性矩等）。稱之為CAD發(fā)展史上第二次革命。 20世紀(jì)80年代中期，CAD實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)，其特點(diǎn)

4、是：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改等。參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。 20世紀(jì)90年代初期，由于參數(shù)化技術(shù)存在許多不足，提出了比參數(shù)化更為先進(jìn)的實(shí)體造型技術(shù)-變量化技術(shù)。CAD技術(shù)發(fā)展的第四次技術(shù)革命。CAD的定義： 1973年國際信息聯(lián)合會(huì)：CAD是將人和機(jī)器混編在解題作業(yè)中的一種技術(shù)，從而使人和機(jī)器的最好特性聯(lián)系起來。 20世紀(jì)80年代初，第二屆國際CAD會(huì)議：CAD是一個(gè)系統(tǒng)的概念，包括計(jì)算、圖形、信息自動(dòng)交換、分析和文件處理五個(gè)方面。 1984年國際設(shè)計(jì)及綜合討論會(huì)：CAD不僅是設(shè)計(jì)手段，而且是一種新的設(shè)計(jì)方法和思維。典型的CAD/CAE軟件

5、簡介 1）CATIA(Computer Aided Three-dimensional Interface Application) 由法國達(dá)索飛機(jī)公司與IBM合作開發(fā)的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)，主要用于機(jī)械制造、工程設(shè)計(jì)、電子行業(yè)。主要特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的三維復(fù)雜曲面造型和加工編程能力。2）UG(UNIGRAPHICS) 由美國EDS公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM軟件，適用于飛機(jī)、汽車、通用機(jī)械以及模具的設(shè)計(jì)、分析和制造。3）Pro/ENGINEER美國PTC公司開發(fā)的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)，主要用于汽車及運(yùn)輸機(jī)械、宇航、飛機(jī)制造、電子及計(jì)算機(jī)設(shè)備行業(yè)。4）Solidworks美國Sol

6、idworks公司產(chǎn)品，具有高級(jí)曲面造型、大型裝配能力。5）Solidedge美國EDS公司產(chǎn)品。6）Autocad美國Autodesk公司產(chǎn)品。著名的二維設(shè)計(jì)軟件。7）CAXA北航海爾軟件公司產(chǎn)品。國產(chǎn)二維、三維設(shè)計(jì)軟件2.CAE -Computer Aided Engineering (計(jì)算機(jī)輔助工程），以現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程技術(shù)分析，主要內(nèi)容包括有限元分析、邊界法、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析、氣動(dòng)和流場分析、電磁場分析等。CAE在工程分析中的作用已從分析和校核擴(kuò)展到優(yōu)化設(shè)計(jì)。CAE屬于廣義CAD的重要部分。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM)計(jì)算機(jī)輔助

7、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP）,柔性制造系統(tǒng)（FMS）計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC）,管理信息系統(tǒng)（MIS）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 第三講機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)范機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)范一、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)： 培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的德、智、體、美全面發(fā)展的，能夠從事機(jī)械（或機(jī)電）產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理和銷售經(jīng)營等方面工作的，具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神的寬厚型、復(fù)合型高級(jí)工程人才。二 本專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格本專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格本專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具備以下幾個(gè)方面的知識(shí)和能力：1.具有良好的思想品德、社會(huì)公德、職業(yè)道德和團(tuán)體意識(shí)，熱愛祖國。2.具有較扎實(shí)的自然科學(xué)

8、基礎(chǔ)、較好的人文、藝術(shù)、社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)和正確運(yùn)用本國語言、文字的表達(dá)能力。 3.較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域?qū)拸V的技術(shù)理論基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電工與電子技術(shù)、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、自動(dòng)化基礎(chǔ)、市場經(jīng)濟(jì)及企業(yè)管理等基礎(chǔ)知識(shí)。 4.具有本專業(yè)必須的制圖、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試、文獻(xiàn)檢索和基本工藝操作等基本技能。5.具有本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)某個(gè)專業(yè)方向所必需的專業(yè)知識(shí)，了解其科學(xué)前沿及發(fā)展趨勢(shì)，具有文獻(xiàn)資料查詢及科技寫作方面的能力。6.具有初步的科學(xué)研究、科技開發(fā)、分析問題和解決問題以及組織管理能力。7.具有較強(qiáng)的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)。三、機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)教育知識(shí)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)教

9、育知識(shí)體系的總體框架體系的總體框架 通識(shí)教育基礎(chǔ)通識(shí)教育基礎(chǔ)：包括人文社科管理系列，軍訓(xùn)體育、外語系列和自然科學(xué)系列，共占總學(xué)時(shí)的53%左右；學(xué)科大類基礎(chǔ)：學(xué)科大類基礎(chǔ)：包括設(shè)計(jì)、制造、測(cè)控、材料四大支柱以及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與應(yīng)用系列，共占總學(xué)時(shí)的37%左右；專業(yè)教育：專業(yè)教育：包括機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)方向、機(jī)械電子工程專業(yè)方向、機(jī)械制造專業(yè)方向系列選修課以及學(xué)科前沿選修課，共占總學(xué)時(shí)的10%左右。 通識(shí)教育基礎(chǔ)80學(xué)分，其中必修課43學(xué)分，占總課程比例28%，選修課37學(xué)分，占總課程比例24%政治思想：思想道德修養(yǎng)、形勢(shì)與政策 等 自然科學(xué)：一元微積分、幾何與多元微積分、.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、復(fù)變函數(shù)與積分

10、變換、線性代數(shù)、大學(xué)物理、工程化學(xué)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)：計(jì)算機(jī)組成及網(wǎng)絡(luò)、VB程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁制作技術(shù)、Web應(yīng)用程序開發(fā)、軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)外 語：大學(xué)英語精讀、大學(xué)英語聽力經(jīng)濟(jì)管理：現(xiàn)代管理信息系統(tǒng)、設(shè)備管理等社會(huì)實(shí)踐：學(xué)術(shù)講座、軍訓(xùn)、課外科技活動(dòng)、社會(huì)調(diào)查、公益勞動(dòng)學(xué)科大類基礎(chǔ)學(xué)科大類基礎(chǔ)62學(xué)分，其中必修課學(xué)分，其中必修課50學(xué)分，占學(xué)分，占總課程比例總課程比例32%，選修課，選修課12學(xué)分，占總課程比學(xué)分，占總課程比例例8%。機(jī)械學(xué)科基礎(chǔ)：理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程熱力學(xué)、畫法幾何及工程制圖、機(jī)械原理、機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)：機(jī)械工程材料 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化產(chǎn)

11、品設(shè)計(jì) 機(jī)械制造基礎(chǔ)：制造技術(shù)基礎(chǔ)、材料成型技術(shù)基礎(chǔ) 測(cè)控技術(shù)：電工技術(shù)、電子技術(shù)、微機(jī)原理及應(yīng)用、測(cè)試技術(shù)、液壓氣動(dòng)技術(shù)專業(yè)方向與專業(yè)前沿課程專業(yè)方向與專業(yè)前沿課程12學(xué)分，每個(gè)專學(xué)分，每個(gè)專業(yè)方向選修課業(yè)方向選修課12學(xué)分，占總課程比例學(xué)分，占總課程比例8%。 專業(yè)方向通選課程：專業(yè)方向通選課程：先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論、數(shù)控技術(shù)、機(jī)電伺服控制技術(shù)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)方向模塊課程：機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)方向模塊課程：現(xiàn)代紡織機(jī)械設(shè)計(jì)、現(xiàn)代染化機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械制造專業(yè)方向模塊課程：機(jī)械制造專業(yè)方向模塊課程：現(xiàn)代加工技術(shù)、機(jī)械制造裝備技術(shù)、自動(dòng)化制造系統(tǒng) 機(jī)械電子專

12、業(yè)方向模塊課程：機(jī)械電子專業(yè)方向模塊課程：控制工程基礎(chǔ)、機(jī)電控制工程、機(jī)械電氣電子控制技術(shù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及體系實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及體系 機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程實(shí)踐教學(xué)分為三個(gè)階段認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)階段：內(nèi)容：認(rèn)知實(shí)習(xí)（參觀、動(dòng)手拆裝、模型制作）（1周）、計(jì)算機(jī)繪圖大作業(yè)（1周）學(xué)習(xí)目標(biāo)：加深對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)及材料的感性認(rèn)識(shí)，并結(jié)合有關(guān)的機(jī)械工程導(dǎo)論課使學(xué)生對(duì)機(jī)械學(xué)科有一個(gè)比較全面的了解?；A(chǔ)實(shí)踐教學(xué)階段：內(nèi)容：金工實(shí)習(xí)（工程訓(xùn)練6周）、電工電子實(shí)習(xí)（2周）、機(jī)械原理與零件課程設(shè)計(jì)（4周）、微機(jī)大作業(yè)（1周）學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解機(jī)械的局部方案和部件的設(shè)計(jì)、制造與控制的基本工程知識(shí)與設(shè)計(jì)過程，訓(xùn)練學(xué)生逐步樹立工程觀念，提高解決工程實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。綜合實(shí)踐教學(xué)階段：內(nèi)容：綜合實(shí)驗(yàn)（機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電系統(tǒng)）（2周）、專業(yè)課程設(shè)計(jì)（2.5周）、