浙大机械的发展与创新设计..ppt

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学而由其统,言而要其中, 文而济其用,行而显于众。 《进学解》 ? 韩愈 机械的发展与创新设计 §1-1 机械的发展与创新概述 机械产品的发展与材料科学密切相关: (1)石器时代 (2)铜器时代 (3)铁器时代 (4)半导体时代 地动仪 牛顿手制的望远镜 Simple machine-Nut cracker Galileo 望远镜 英国早期的火车(1847年) 水泵的结构 国际空间站(2005年) 机械设计方法发展 1、60年代:优化设计、可靠设计、仿生设计 2、70年代:计算机辅助设计、摩擦学设计、设计方法学、有限元设计、边界元设计 3、80年代:质量驱动设计、参数化设计、智能设计、分形设计 机械设计方法发展 4、90年代:并行设计(基于网路的设计)、虚拟设计,基于实例的设计 5、21世纪:计算设计(计算实验或数字设计)、集成设计······ 优化设计方法 仿生设计示例 仿生设计示例 人机工程学设计实例 机械的发展与创新设计 § 1-2 机械创新设计综述 一、机械创新设计的涵义:利用技术原理进行创新构思的设计实践活动。 (1) Improvement (2) Innovation (3) Creation 齿轮有限元设计 数字化设计示例-陈奎霖2006 机械的发展与创新设计 二、创新设计的基本类型及其活动特点 1、原理开拓创新 2、组合创新 3、转用创新(变异的创新) 4、克服偏见的创新 机械的发展与创新设计 § 1-3 机械功能原理设计及创新 一、机械系统及功能 二、功能原理设计的意义 三、功能结构设计分析 四、功能元求解及求系统原理解 机械的发展与创新设计 五、功能原理的创新 洗衣机的设计原理 机械式洗衣机(波轮式、滚筒式) 干洗(蒸汽洗衣机) 超声波洗衣机 纳米洗衣机 洗衣机的设计方案 电机-带传动-轮论(滚筒) 电机-波轮(滚筒) 机械的发展与创新设计 § 1-4 传动方案及机构创新 一、传动方案 二、机构创新 § 1-5 机械结构的改进与创新 传动方案的布置原则 1、传递载荷能力小的(例如、带)放在高速级 2、有动载荷的(例如、链)放在低速级 3、传动平稳的(例如、斜齿轮)放在高速级,传动平稳性较差的(例如、直齿轮)放在低速级 4、运动链中有摩擦传动的(例如、带与摩擦轮传动),制动器应放在工作机前,才能实现有效制动 机械的发展与创新设计 § 1-6 现代机械设计与机电一体化 1、现代设计方法 功能—原理——结构 2、CAD—计算机辅助设计 3、FEM与BEM设计 4、价值设计(VD) 5、人机工程设计 示例-纸张分离原理解 机械的发展与创新设计 6、新的设计与分析方法 1990年前:运动学设计,动力学设计,强度设计,疲劳设计,优化设计,可靠性设计,概念设计,系统设计,有限元设计,摩擦学设计, 工业造型设计 1990年后:并行设计,虚拟设计,协同设计,网络设计,智能设计,集成设计模糊设计,反求设计,可重构设计,生态设计….. 机械的发展与创新设计 6、新的设计技术与软件 CAD/CAE/CAPP,设计数据库,设计工具库,设计应用软件; 集成化设计信息系统(并行网络设计系统);例如,UNIGRAPHYSICS, ProE, Ansys等 机械的发展与创新设计 二、机电一体化 1、机电原理与技术的集成 原理的替换与集成 结构的替换与集成 技术的替换与集成 2、光-声-机—电 原理与技术的集成 3、微机械的设计 磁悬浮列车 “火箭之父”-齐奥尔科夫斯基 神舟五号成功完成 神舟六号出发 神舟六号圆满成功 未来的星球车 机械学的发展趋势 目前机械: Micro-chip devices: Plant cell: Animal cell: Baterium: 机械设计的发展要求 2004年统计数字: (1)USA :制造业GDP占 60% (2)JAPAN:制造业GDP占 50% (3)中国:制造业GDP占 38% 中国自主设计的机械产品占 46% 工学的组成 设计总流程 机械创新设计的内容 (1)原理的创新设计 (2)机构的创新设计 (3)结构的创新设计 (4)消化吸收-再创新设计(反求设计) (5)设计计算方法的创新设计 定量到变量;静态到动态;单元到系统集成 串行-并行-协同设计 创新设计常用方法 (1)群体集智法 例如,635法、调查问卷法、 (2)系统分析法 例如,设问探求法、缺点列举法、希望点列举法、特性列举法、形态分析法 (3)联想、类比法 (4)转向创新法 (5)组合创新法 功能组合法、材料组合法、同类组合法、技术组合法、信息组合法 工业革命的历史 第一次工业革命:从1775年蒸气机发明到19世纪初。 第二次工业革命:从1883年内燃机和电的发明开始到20世

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