傳統(tǒng)機械與現(xiàn)代機械設計技術PPT課件

1、現(xiàn)代設計技術設計工程研究所 季林紅2004. 9現(xiàn)代設計技術現(xiàn)代機械設計技術第一章 傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計關于設計關于現(xiàn)代設計關于現(xiàn)代機械設計技術關于機械產品的設計技術本課程的內容課程安排與考核要求課程要求設計？1.1 關于設計對發(fā)展過程的安排包括：發(fā)展的方向、程序、細節(jié)及到達的目標廣義：狹義：（一種思維活動）將客觀需求轉化為滿足該需求的技術系統(tǒng)的活動（定向的技術實施過程）把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。1.1 關于設計擬定目標的出發(fā)點、環(huán)境？對問題把握程度如

2、何？如何判斷預定的目標正確？把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。1.1 關于設計方式、方法？依據？手段？把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。1.1 關于設計分析什么？如何分析？分析的工具？把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。1.1 關于設計決定什么？何種策略？依據？優(yōu)劣的評價？把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。1.1 關于設計有效、準確、快捷方式、方法？途徑、工具？把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分

3、析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。1.1 關于設計多、快、好、省把預定的目標經過一系列規(guī)劃、分析和決策，產生相應的文字、數(shù)據、圖形等信息的過程和活動。1.1 關于設計是一門學問（學科） 涉及方法論、社會學、科學和技術等眾多理論和方法問題 需要積累、演繹、歸納和綜合是一個行業(yè)，強調綜合的科學技術 關系到實踐和產品，具有價值比較與時代和發(fā)展密切相關、需要不斷發(fā)展 其發(fā)展的基礎是各領域科學技術的發(fā)展文化技術自然科學基礎工程科學工業(yè)技術生產技術藝術藝術造型工業(yè)造型經濟學心理學社會學政治學設計理論與方法1.2 關于現(xiàn)代設計1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：1、系統(tǒng)性設計方法學：一

4、種從抽象到具體的發(fā)散思維方法以“功能原理結構”框架為模型的橫向變異和縱向綜合，用計算機構造多種方案，評價選出最優(yōu)方法創(chuàng)造性設計學：在知識、手段和方法不充分的條件下，運用創(chuàng)造性技法，充分發(fā)揮想象，進行辯證思維，形成新的構思和設計傳統(tǒng)設計：經驗、類比的設計方法，用收斂性的思維方法，過早地進入具體方案設計，功能原理分析不充分、不系統(tǒng)，不容易創(chuàng)新，難于得到最優(yōu)方案1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：2、社會性以面向社會、面向市場為指導思想功能分析原理方案結構方案造型方案市場經濟規(guī)律盡可能定量市場分析經濟分析價值分析傳統(tǒng)設計：專業(yè)技術主管指導設計設計過程注意技術性設計試制后進行經濟分析、成本核算并行工程

5、方法指導設計、生產和管理隨 時1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：3、創(chuàng)造性強調 激勵創(chuàng)造沖動突出 創(chuàng)新意識力主 抽象的設計構思擴展 發(fā)散的設計思維實施 深入的評價決策傳統(tǒng)設計：較封閉收斂的設計思維過早進入定型實體結構強調經驗類比、直接主觀的決策探索創(chuàng)新工藝實驗不斷尋求最優(yōu)方案1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：4、最優(yōu)化重視綜合集成各種約束條件性能、技術、經濟、制造工藝、使用、環(huán)境各學科研究技術成果最優(yōu)方案最優(yōu)參數(shù)傳統(tǒng)設計：自然優(yōu)化設計評審再設計循環(huán)中，憑知識、經驗和判斷力選取較好方案難于對多變量系統(tǒng)在多因素下進行定量優(yōu)化計算和分析1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：5、動態(tài)性靜態(tài)分析載荷的

6、隨機變化動態(tài)、多變量優(yōu)化概率論統(tǒng)計學載荷、應力等離散性可靠性設計傳統(tǒng)設計：以靜態(tài)分析和少變量為主將載荷、應力作集中處理，考慮安全系數(shù)，與實際工況有較大差距1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：6、宜人性傳統(tǒng)設計：強調產品的物資功能，不能全面考慮精神功能憑經驗或自發(fā)考慮人機環(huán)境間的關系，強調訓練用戶適應機器的要求強調 內在質量的實用性、外觀美觀、藝術、時代保證 物資功能，更要求使用時的精神功能從心理和生理等角度 功能分析、界面安排和系統(tǒng)綜合考慮 人機環(huán)境的協(xié)調關系 1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：7、智能化傳統(tǒng)設計：在局部上自發(fā)地運用了某些仿生規(guī)律。在已認識的人的思維規(guī)律基礎上，以計算機為主模

7、仿人的智能活動，能夠設計出高度智能化的產品。1.2 關于現(xiàn)代設計現(xiàn)代設計的特點：8、CA化繪圖、修改一體化，高效設計工具不斷完善、包容的設計因素日益增多，精度、穩(wěn)定性提高虛擬產品產生的全過程各類機器的總稱人工組合物可實現(xiàn)能量的轉換； 能把熱能、電能、化學能轉換為機械能 也能將機械能轉換成其他類型的能量各部分之間具有確定的相對運動關系能夠改變或者傳遞力并產生運動，完成某些工作現(xiàn)代機械傳統(tǒng)機械機械組成：動力機、傳動機構、執(zhí)行機構和操縱控制裝置定義：由計算機信息網絡協(xié)調與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量等動力學任務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

8、處理裝置、以及執(zhí)行機構1.3 關于現(xiàn)代機械設計技術 由計算機信息網絡協(xié)調與控制的，用于完成包括機械力、運動、物資流和能量流在內的動力學任務的、機械與電子部件相互聯(lián)系的伺服系統(tǒng)現(xiàn)代機械1.3 關于現(xiàn)代機械設計技術機械發(fā)展階段典型組成傳 統(tǒng)現(xiàn)代能源、動力作業(yè)、執(zhí)行結構、機體傳感、檢測控制、運籌簡單機械蒸汽機械電氣機械機電一體化人力、畜力蒸汽普通電機控制電機簡單工具機械構件機械構件機械構件自然材料鋼、鐵鋼、鐵鋼鐵、塑料（人類五官）電子器件（人類五官）（人類五官）（人腦）計算機（人腦） 邏輯電路各個發(fā)展階段的機械產品的典型組成反映現(xiàn)代機械設計的哲理、準則和方法現(xiàn)代的機械設計更多地經驗和借鑒關注機械系統(tǒng)

9、對象更多地運用最新技術大系統(tǒng)論經典力學強度準則廣義力學可靠性準則經驗、類比、局部計算與分析、校核傳統(tǒng)機械現(xiàn)代機械設計思想設計手段設計準則定量計算、系統(tǒng)分析，各種仿真工具任務方案樣機試驗修改(重復)虛擬樣機評價優(yōu)化參數(shù)設計與制作設計過程1.3 關于現(xiàn)代機械設計技術 哲學、思維科學、心理學、智能科學設計方法學、智能設計、創(chuàng)新設計 解剖學、生理學、 人體科學人機工程、生物機械學、工業(yè)設計等 社會學、環(huán)境科學、生態(tài)學綠色設計、人工物設計理論 現(xiàn)代應用數(shù)學、物理學、應用化學、應用力學、材料學產品創(chuàng)新設計、穩(wěn)健性設計理論、廣義優(yōu)化設計、優(yōu)勢設計、摩擦學設計 機械電子學、測控理論與技術、信息科學并行設計、虛

10、擬設計、快速設計、機電一體化設計等1.3 關于現(xiàn)代機械設計技術現(xiàn)代機械設計在技術上的特點：智能化 經濟性 大型復雜機械的設計必須完成“分析分解綜合”的過程，其中包含了大量創(chuàng)造性思維過程和智能活動。 并行性 集成化 精確性 動態(tài)性 市場的競爭、用戶的選擇使對產品的經濟性要求越來越高。 必須超前考慮后續(xù)的過程，實現(xiàn)DFM、DFA，以壓縮廢品、庫存的消耗，確保經濟性。 樹立人機一體化、機電一體化、硬軟件一體化的觀念，綜合多方面測試分析數(shù)據指導、評價設計，融多種現(xiàn)代科技成果和技術，特別是CAD技術于產品設計之中。 機械產品復雜度、綜合性提高的必然結果要求設計過程中要采用先進的計算技術、計算理論和計算分

11、析工具，使設計的分析更為準確、設計參數(shù)更為精確。 設計的對象處在動態(tài)環(huán)境中，把握其動態(tài)過程對于提高產品的可靠性具有重要意義，同時設計組織的協(xié)調也具有動態(tài)性，所以要求設計的過程中設計數(shù)據集成和設計系統(tǒng)必須無縫連接。 1.3 關于現(xiàn)代機械設計技術設計制造時間百分比（%)設計與產品開發(fā)時間1.4 關于機械產品設計技術010203040506070設計生產準備與加工原材料與外購件的采購管理和銷售對成本的影響所需的工時成本設計與產品開發(fā)成本1.4 關于機械產品設計技術 75%的修改工作由產品設計階段引起 80%的修改工作在產品制造階段或后續(xù)階段完成0102030405060產品定義產品設計工藝規(guī)劃制造檢

12、驗應用發(fā)生錯誤修改錯誤75%成本 %80%設計與修改工作1.4 關于機械產品設計技術機械產品設計的類型1、開發(fā)性設計2、適應性設計3、變型設計應用可行的新技術，創(chuàng)新構思，設計工作原理和功能結構創(chuàng)新的產品效益高、風險大趕超先進水平適應政策開發(fā)有特色產品工作原理方案不變，變更局部或增設部件加強輔助功能工作原理和功能結構不變，變更現(xiàn)有產品結構配置和尺寸改進材料、工藝1.4 關于機械產品設計技術新產品開發(fā)設計的三個主要內容針對某一確定的功能要求，尋求一些物理效應，并借助于某些原理來求得一些該功能目標的原理解法1、任務：創(chuàng)新構思，思維發(fā)散，多解選優(yōu)，簡圖示意2、重點：1）以新的物理效應代替舊的物理效應，

13、使機器的工作原理發(fā)生根本性變化2）要有新概念、新構思，引入新技術、新材料、新工藝3）機器的品質發(fā)生質的變化3、特點：1）明確設計的功能目標2）調查分析已有的解法原理3）創(chuàng)新構思，尋求更合理的解法4）初步預想實用化的可能性5）認真進行原理性的實驗4、工作要點：一、功能原理設計1.4 關于機械產品設計技術新產品開發(fā)設計的三個主要內容使原理構思轉化為具有實用水平的機器。完成從總體設計、部件設計、零件設計到制造施工的全部資料1、任務：性能價格比，結構設計（零部件形狀、裝配關系、材料、加工要求、表面處理、總體布置、安裝等）2、重點：工作具體精細；既先進又符合國情；經濟合理，易造便修3、特點：定工藝方案，

14、定基本參數(shù)，定傳動機構簡圖，作工作循環(huán)圖。滿足技術、經濟、文化要求4、工作要點：1）總體設計等強度原理；合理力流原理；變形協(xié)調原理；力平衡原理；自補償、自增強、自保護原理；穩(wěn)定性原理2）結構設計可靠性設計；動態(tài)設計；抗磨損設計；人機學設計；熱變形設計；抗疲勞設計3）執(zhí)行件設計結構方案可靠、明確、簡單二、實用化設計1.4 關于機械產品設計技術新產品開發(fā)設計的三個主要內容保證在技術上成功，使產品在市場競爭中成功1、任務：核心：產品功能原理的新穎性，基礎：技術性能的先進性，包裝是對市場要求的適應性2、重點：1）銷售策略（市場調查，廣告宣傳，售后服務）2）經營策略（提高質量，增加技術儲備，樹立企業(yè)信譽

15、）3）設計策略（性能的實用性變化，藝術造型，價值分析）3、特點：1）性能的改變：適應不同條件；開發(fā)新功能；增加附加功能2）性能尺寸系列化，零部件標準化，非標零部件通用化，零部件設計模塊化。減少設計量，利于批量生產，降低成本3）工業(yè)產品藝術造型，滿足精神功能要求4）價值分析：以最低壽命周期費用可靠地實現(xiàn)必要的功能。增加附加值4、工作要點：三、商品化設計1.4 關于機械產品設計技術機械產品設計的一般進程（分四個階段）1、產品規(guī)劃階段2、原理方案設計階段3、技術設計階段4、施工設計階段1.4 關于機械產品設計技術機械產品設計的一般進程（分四個階段）1、產品規(guī)劃階段產品規(guī)劃，明確設計任務決策開發(fā)新產品

16、為新技術系統(tǒng)設定技術過程和邊界要在集約信息、調研預測的基礎上，識別社會的真正需求，進行可行性分析，提出可行性報告和合理的設計要求以及設計參數(shù)項目表1.4 關于機械產品設計技術機械產品設計的一般進程（分四個階段）2、原理方案設計階段新產品總功能用系統(tǒng)化方法按層次功能單元分功能多個功能原理解用不同方法最優(yōu)原理方案原理實驗決策評價實施功能原理設計原理參數(shù)、功能原理方案圖1.4 關于機械產品設計技術機械產品設計的一般進程（分四個階段）3、技術設計階段總體設計按人機環(huán)境社會的合理要求對各部分的位置、運動、控制等合理布局結構方案外觀方案實用化設計商品化設計最優(yōu)結構方案最優(yōu)造型方案實驗評價把最優(yōu)原理方案具體

17、化結構設計技術文件、總體布置圖、結構裝配圖、造型設計技術文件，總體效果圖、外觀構思模型1.4 關于機械產品設計技術機械產品設計的一般進程（分四個階段）4、施工設計階段把技術文件的結果變成施工的技術文件零件工作圖、部件裝配圖、造型效果圖、設計和使用說明書、設計和工藝文件1.4 關于機械產品設計技術信息集約產品設計任務調研預測（技術造型）可行性分析明確任務要求可行性報告、設計要求項目表產品規(guī)劃階段設計步驟設計方法預測技術設計方法學技術預測理論市場學信息學方 法主要理論與技術1.4 關于機械產品設計技術總功能分析功能分解功能元求解功能載體組合功能原理方案（多個）原理實驗原理方案設計階段設計步驟系統(tǒng)化

18、設計創(chuàng)造技法系統(tǒng)工程學形態(tài)學創(chuàng)造學思維心理學評價決策最優(yōu)原理方案參數(shù)表、方案原理圖評價決策方法決策論模糊數(shù)學方 法主要理論與技術1.4 關于機械產品設計技術總體設計結構設計技術設計階段設計步驟方 法主要理論與技術價值設計優(yōu)化設計價值工程學、最優(yōu)化方法、可靠性理論、人機工程學、工業(yè)美學、模塊化設計、相似理論、有限元法、動態(tài)設計、摩擦學設計、高等機構學、控制理論、智能工程、專家系統(tǒng)總體裝配圖、文件可靠性設計造型設計結構價值分析造型價值分析結構方案外觀方案試驗試驗模型決策評價決策評價效果圖、模型最優(yōu)結構方案最優(yōu)造型方案宜人性設計產品造型設計系列化設計機械性能設計工藝性設計自動化設計1.4 關于機械產

19、品設計技術零件工作圖施工設計階段設計步驟方 法主要理論與技術各種工藝學外觀工藝、面飾流程部件裝配圖效果圖、檢驗標準技術文件造型工藝文件各種制造、裝配、造型、裝飾、檢驗方法試制修改批量生產1.4 關于機械產品設計技術1.5 關于本課程的內容1、產品規(guī)劃階段2、原理方案設計階段3、技術設計階段4、施工設計階段設計方法學創(chuàng)新設計機械系統(tǒng)設計實踐（工藝設計）學習的重點我國機械工程的發(fā)展與機械設計提高企業(yè)生產能力與水平（完成產業(yè)現(xiàn)代化） 提高競爭能力的產業(yè)技術和產品解決社會和民生急需的技術問題跟蹤并發(fā)展新的科學和技術創(chuàng)造我國獨有的產業(yè)技術和工程科學高水平、高精度設備技術水平的開發(fā)或提升等提高效率、效益以

20、及獨占性生產能力的技術現(xiàn)有產品的更新?lián)Q代能夠打入國際市場的產品技術新產品的核心技術（專利技術）面對未來的儲備技術解決社會各相關問題的技術或產品提高生活質量的技術或產品。1.5 關于本課程的內容世界一流的水平核心技術？1.5 關于本課程的內容1.5 關于本課程的內容1.5 關于本課程的內容1.5 關于本課程的內容1.5 關于本課程的內容5、世上最美好的事是：我已經長大，父母還未老;我有能力報答，父母仍然健康。6、沒什么可怕的，大家都一樣，在試探中不斷前行。7、時間就像一張網，你撒在哪里，你的收獲就在哪里。紐扣第一顆就扣錯了，可你扣到最后一顆才發(fā)現(xiàn)。有些事一開始就是錯的，可只有到最后才不得不承認。

21、8、世上的事，只要肯用心去學，沒有一件是太晚的。要始終保持敬畏之心，對陽光，對美，對痛楚。9、別再去抱怨身邊人善變，多懂一些道理，明白一些事理，畢竟每個人都是越活越現(xiàn)實。10、山有封頂，還有彼岸，慢慢長途，終有回轉，余味苦澀，終有回甘。11、人生就像是一個馬爾可夫鏈，你的未來取決于你當下正在做的事，而無關于過去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果兩者你都不占絕對優(yōu)勢，那你就選擇善良。13、時間，抓住了就是黃金，虛度了就是流水。理想，努力了才叫夢想，放棄了那只是妄想。努力，雖然未必會收獲，但放棄，就一定一無所獲。14、一個人的知識，通過學習可以得到;一個人的成長，就必須通過磨練。若

22、是自己沒有盡力，就沒有資格批評別人不用心。開口抱怨很容易，但是閉嘴努力的人更加值得尊敬。15、如果沒有人為你遮風擋雨，那就學會自己披荊斬棘，面對一切，用倔強的驕傲，活出無人能及的精彩。5、人生每天都要笑，生活的下一秒發(fā)生什么，我們誰也不知道。所以，放下心里的糾結，放下腦中的煩惱，放下生活的不愉快，活在當下。人生喜怒哀樂，百般形態(tài)，不如在心里全部淡然處之，輕輕一笑，讓心更自在，生命更恒久。積極者相信只有推動自己才能推動世界，只要推動自己就能推動世界。6、人性本善，純如清溪流水凝露瑩爍。欲望與情緒如風沙襲擾，把原本如天空曠蔚藍的心蒙蔽。但我知道，每個人的心靈深處，不管烏云密布還是陰淤蒼茫，但依然有一道彩虹，亮麗于心中某處。7、每個人的心里，都藏著一個了不起的自己，只要你不頹廢，不消極，一直悄悄醞釀著樂觀，培養(yǎng)著豁達，堅持著善良，只要在路上，就沒有到達不了的遠方！8、不要活在別人眼中，更不要活在別人嘴中。世界不會因為你的抱怨不滿而為你改變，你能做到的只有改變你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天賜，不都是一路披荊斬棘才換來的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你會覺得解脫。但舌頭總會不由自主地往那個空空的牙洞里舔，一天數(shù)次。不痛了不代表你能完全無視，留下的那個空缺