现代设计方法---解题.ppt

现代设计方法 第一章 概 论 一、设计的概念 设计有两种概念： (1)广义：为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并用明确的手段表示出来的系列行为。 (2)狭义：将客观需求转化为满足该需求的技术系统的图纸及技术文档的活动。 国际工业设计学会：设计是一种创造性活动，它的目的在于决定产品的包括性能、过程、服务及整个生命周期各个方面的品质，以获得一种使生产者和消费者都能满意的整体。 现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸和发展，是随着设计实践经验的积累，由个别到一般、具体到抽象、感性到理性，逐步归纳、演绎、综合而发展起来的。 第二节 机械产品设计 定义：由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动、物质流和能量流在内的动力学任务的、机械和电子部件相互联系的伺服系统。 表1-3 新产品开发的五个阶段 三、机械产品设计 根据机械产品设计任务不同，分为三种类型： 对于最典型的开发性设计，机械产品设计分三个阶段： 1、任务：针对某一确定的功能要求，寻求一些物理效应，并借助于某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理 2、重点：创新构思，思维发散，多解评优，简图示意 3、特点： (1) 以新的物理效应代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本变化 (2) 开发人员有新概念、新构思，引入新技术、新材料、新工艺 (3) 机器的品质发生质的变化 4、工作要点： (1) 明确所要设计任务的功能目标； (2) 调查分析已有的解法原理； (3) 创新构思，寻求更合理的解法；(4) 初步预想实用化的可能性； (5) 认真进行原理性试验 （二）实用性设计 1、任务：使原理构思转化为具有实用水平的机器。完成从整体设计、部件设计、零件设计到制造施工的全部技术资料。 2、重点：性价比，结构设计 3、特点：工作具体精细，既先进又符合国情，经济合理、易造便修 4、工作要点: (1)总体设计 定工艺方案，定基本常数，定传动机构简图，作工作循环图。满足技术、经济、文化要求。 (2)结构设计 结构方案应当可靠、明确、简单。①等强度原理；②合理力流原理；③变形协调原理；④力平衡原理；⑤任务分配原理；⑥自补偿、自增强、自平衡、自保护原理；⑦稳定性原理。 (3)执行件设计 ①可靠性设计；②动态设计；③抗磨损设计；④人机学设计；⑤热变形设计；⑥抗疲劳设计。 （三）商品化设计 1、任务：要保证产品在技术上和在市场竞争中都取得成功 2、重点：产品功能原理的新颖性，产品技术性能的先进性，对市场要求的适应性。 3、特点： (1) 销售策略：市场调查，广告宣传，售后服务 (2) 经营策略：提高产品质量，增加技术储备，树立企业信誉 (3) 设计策略：性能的适用性变化，艺术造型、价值分析 4、工作要点： (1) 性能的改变：①适应不同条件②开发新功能③增添附加功能 (2) 产品性能尺寸系列化，零部件标准化，非标零部件通用化，零部件设计模块化 (3) 工业产品艺术造型，以先进的科技功能为基础，设计美观适用的外型和布局，满足精神功能要求 (4) 价值分析 研究如何以最低寿命周期费用可靠地实现必要的功能，其目标是提高产品的价值 四、机械产品设计的一般过程 1、产品规划阶段 2、原理方案设计阶段 3、技术设计阶段 4、施工设计阶段 第三节 部分现代设计方法简介 可靠性设计：对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。 特点：对于机械设计，①认为作用在零部件上的载荷和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；②由于载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解；③认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度，从而弥补了常规设计法的不足。 概念：是一个把复杂性结构看成由若干通过节点相连的单元技术。 基本思想：将问题的求解域划分为一系列单元，单元之间仅靠节点联结，单元内部点的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插值求得。单元划分越细，计算结果就越精确。 基本步骤：连续体离散化→ 单元分析→ 整体分析→ 确定约束条件→解方程组→结果分析与讨论 FEM软件：Abaqus、Ansys、Marc等 概念：将数学规划理论、机械振动理论和数值计算方法结合起来，以计算机为工具，对产品的动态性能进行优化的方法。 机械动态设计：按照机械动态特性的要求对机械设备或图形进行审核、修改或重