現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法課程題目現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法論文指導(dǎo)教師應(yīng)麗霞院系名稱動(dòng)力與能源工程學(xué)院班級(jí)10-342姓名黎文科學(xué)號(hào)2010024220現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法(黎文科2010024220)摘要：在分析現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和原則的基礎(chǔ)上，介紹了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理論與方法、設(shè)計(jì)原則等，指出現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械理論與其他理論的有機(jī)結(jié)合，是傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；系統(tǒng)；機(jī)械設(shè)計(jì)原則；價(jià)值設(shè)計(jì)理論與方法是關(guān)于設(shè)計(jì)本質(zhì)和設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)理論，目的在于揭示設(shè)計(jì)過程的本質(zhì)規(guī)律，探索各種有效的設(shè)計(jì)方法，為實(shí)際的設(shè)計(jì)工作提供指南。而在機(jī)械設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)者在在力學(xué)（特別在動(dòng)力學(xué)）、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)、強(qiáng)度理論、材料科學(xué)、控制理論以及設(shè)計(jì)理論方面有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；在傳熱學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面有較強(qiáng)基礎(chǔ)；在人工智能科學(xué)、管理科學(xué)（特別是市場(chǎng)分析和成本分析）、環(huán)境科學(xué)及人機(jī)科學(xué)方面有一定的基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)講解現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法一、各類機(jī)構(gòu)與機(jī)器的總稱1人工組合物2可實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換；3各部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系4能夠改變或者傳遞力并產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，完成某些工作二、傳統(tǒng)機(jī)械與現(xiàn)代機(jī)械1、傳統(tǒng)機(jī)械組成：動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和操縱控制裝置2、現(xiàn)代機(jī)械定義：由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械或機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)組成：機(jī)械本體、動(dòng)力部分、檢測(cè)傳感裝置、控制及信息處理裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等三、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和范疇1、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的內(nèi)涵通過對(duì)其特征的分析，可以認(rèn)為：“現(xiàn)代設(shè)計(jì)”就是以市場(chǎng)需求為驅(qū)動(dòng)，以知識(shí)獲取為中心，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)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(gè)生命周期為對(duì)象，考慮人、機(jī)和環(huán)境相容性的設(shè)計(jì)。2、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的范疇1）信息論方法,如信息分析法、技術(shù)預(yù)測(cè)法等。它是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的前提。械設(shè)計(jì)的哲理、準(zhǔn)則和方法五、如何研究現(xiàn)代機(jī)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(shí)各個(gè)學(xué)科在理論和方法上的發(fā)展，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)考查其依賴與滲透；3、用信息流的觀點(diǎn)觀察機(jī)械各部分之間的關(guān)系；4、用動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)研究機(jī)械性能（全壽命周期的要求）。六、現(xiàn)代設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則是為設(shè)計(jì)產(chǎn)品應(yīng)滿足的條件，也是對(duì)設(shè)計(jì)行為的約束。使設(shè)計(jì)理論具體化和實(shí)用化的條件：（1）、能反映設(shè)計(jì)對(duì)象有關(guān)本質(zhì)方面并能定量描述（2）、有完整的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)步驟和各種系數(shù)在實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證了的選擇方法（3）、能用試驗(yàn)測(cè)定與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有關(guān)的指標(biāo)，設(shè)計(jì)結(jié)果有實(shí)用價(jià)值，有良好的再現(xiàn)性受設(shè)計(jì)水平、觀念、體制等限制，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)的影響貫穿產(chǎn)品整個(gè)生命周期，所以設(shè)計(jì)原則必須面向生命周期內(nèi)的各個(gè)階段。現(xiàn)代設(shè)計(jì)原則是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)原則的擴(kuò)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(jì)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(jì)就失去價(jià)值。因此滿足功能是各類產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)床加工精度、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度，電視機(jī)分辨率等。先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)是實(shí)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(shí)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(shí)用價(jià)值，因此性能的發(fā)揮依賴于可靠性。(3)強(qiáng)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(shí)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(dòng)態(tài)特性。指在動(dòng)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(yùn)行。(10)平衡特性。指旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品具有良好的靜平衡和動(dòng)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(jì)能夠且容易通過生產(chǎn)過程實(shí)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(jī)，且裝配成本低、效率高。(3)可測(cè)試性。指產(chǎn)品能夠且容易通過適當(dāng)方式進(jìn)行有關(guān)測(cè)試，以評(píng)估設(shè)計(jì)、制造和裝配。4經(jīng)濟(jì)合理原則要求產(chǎn)品具有較低的開發(fā)成本和使用費(fèi)用。5社會(huì)使用原則考慮產(chǎn)品投放市場(chǎng)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(duì)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(dòng)等特殊條件。(3)人機(jī)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(jiǎn)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(jī)時(shí)間、費(fèi)用、復(fù)雜性、人員要求和差錯(cuò)盡可能最小。(5)安全性。保證不對(duì)人的生命財(cái)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(fèi)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。考慮產(chǎn)品報(bào)廢及回收方式。七、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)1技術(shù)方面：1）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）價(jià)值工程（3）功能設(shè)計(jì)（4）并行設(shè)計(jì)（5）模塊化設(shè)計(jì)（6）質(zhì)量功能配置（7）反求設(shè)計(jì)（8）綠色設(shè)計(jì)（9）模糊設(shè)計(jì)（10）面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（11）工業(yè)造型設(shè)計(jì)2）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（1）有限元法（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)（3）CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（4）模擬仿真與虛擬設(shè)計(jì)（5）智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（6）工程數(shù)據(jù)庫(PDM)3）可信性設(shè)計(jì)（1）可靠性設(shè)計(jì)（2）安全設(shè)計(jì)（3）動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)（4）防斷裂設(shè)計(jì)（5）抗疲勞設(shè)計(jì)（6）減摩耐磨設(shè)計(jì)（7）防腐蝕設(shè)計(jì)（8）健壯設(shè)計(jì)（9）耐環(huán)境設(shè)計(jì)（10）維修設(shè)計(jì)和維修保障設(shè)計(jì)（11）測(cè)試性設(shè)計(jì)（12）人機(jī)工程設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)手段的精確化、計(jì)算機(jī)化、自動(dòng)化與虛擬化3現(xiàn)代設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)展望1)設(shè)計(jì)過程的數(shù)字化。2)設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化和智能化研究3)動(dòng)態(tài)多變量?jī)?yōu)化和工程不確定模型優(yōu)化4)網(wǎng)絡(luò)化并行設(shè)計(jì)及協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)5)虛擬設(shè)計(jì)和仿真虛擬試驗(yàn)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(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總結(jié)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)可概括為以下三個(gè)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(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，在于它吸收了各相關(guān)學(xué)科之長，且綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)并加以整體優(yōu)化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)等學(xué)科的飛速發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)涵將更加豐富。設(shè)計(jì)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(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)黃雨華董遇泰主編現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)方法機(jī)械工業(yè)出版社2010-7-1黃平主編現(xiàn)代設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)方法化學(xué)工業(yè)出版社2008-5-1臧勇主編著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法冶金工業(yè)出版社2011-6-1鐘志華周彥偉主編現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法武漢理工大學(xué)出版社2001-8-1謝里陽主編現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法機(jī)械工業(yè)出版社2005-5-1張鄂買買提明主編現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法科學(xué)出版社2