机械工程先进技术应用导论——传统机械设计.ppt

第一章 传统机械设计 本节主要内容 传统机械设计概念 传统机械设计概述 设计的意义 设计的发展 一、“机械”和“设计”的概念 机械是机器和机构的总称。 设计是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。它从合理的目标参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统或结构的过程。 设计分为有动作和无动作的两大类，笼统地讲，凡是有动作的设计都属于“机械设计”的范围。 机械设计概念 二、“机械设计”的概念 ★机械设计：设计者为满足社会和人们对机械产品功能的需要，运用基础知识、专业知识、实践经验和系统工程等方法，进行设想和构思、计算和分析，最后以技术文件的形式，提供产品制造依据的全过程工作。 三、机械设计的任务、特点及学科体系和学科组成 1.机械设计的任务 围绕开发新的机械产品或改造老的机械产品进行，最终目的是提供满足人们需求、具有一定功能、优质高效、物美价廉，并具有市场竞争力的机械产品。 2.机械设计的主要特点 多解性、系统性、创新性 3.学科体系和学科组成 学科体系以机械设计为核心，学科组成包括功能原理设计、实用化设计和商品化设计。 一、 机械设计发展概述 第一阶段，设计公式进行的经典设计阶段。 主要在欧美各国进行 设计主要是依据经典设计公式的组合进行 确立了基本观念，形成了基 本体系 机械设计概述 第二阶段，以经验为主的实验设计 (1940～1960 年) 。 以弹性力学为基础的弹性设计； 以屈曲等塑性破坏为对象的极限设计 ； 基于安全寿命预测、许用损伤限度等的疲 劳设计。 第三阶段，以静态解析为主的理论设计 (1960～1980年) 由实验设计转入理论设计的发展阶段 出现了应用 液压技术、电子技术等系列设计。 第四阶段，以动态解析为主的理论设计（20世纪80年代后） 为使机械安全可靠地工作，其结构系统必须具有良好的静、动特性。 要求满足机械静、动特性 和低振动、低噪声的要求 二、设计活动的过程 设计是人的创造性活动。 创意的重点在于新颖性 构思的重点在于创造 实现的重点在于验证构思的合理性 三、机械设计的原则 ⒈实用性原则 所设计的机器应该能完成一定的功能。 2.创造性原则 设计者应该大胆创新，才能有所创造 3.优化原则 设计者初步判定的方案或模型只有经过全面的优化和计算才能达到最优的结果。 4.可靠性原则 可靠性是衡量机器产品质量好坏的重要指标。 5.安全性原则 机械产品的不安全因素会导致机械和人身事故，甚至造成重大经济损失和社会影响。 6.经济性原则 性价比高的产品才有更好发展前景。 7.评价审核原则 设计过程是一个信息加工、处理分析、判断决策和修正的过程。 四、机械设计的类型 德国学派提出的分类： 适应性设计——仅改变一些尺寸、外形，以适应某些新情况。 变形设计——不改变基本原理，但在机构、结构以及辅助原理方面有较大改变。 创新设计——基本原理方面有实质性的创新。 美国提出的分类 创新设计——设计过去从未有过的产品。 更新设计——对现有产品的更新换代。 设计的意义 设计与文明 人类学会劳动、制造和使用工具后就开始学会了设计。 一切物质文明的产物都体现人类的创造能力，创造是一种从构思到实现的过程，是为了满足某种需求而进行的一切人类特有的活动，今天称之为“设计 ” 。 设计的发展 “设计学”自古代到现代的三个发展阶段 第一阶段：自古代人类发明工具算起，到16世纪达芬奇的创造活动为定点，此时期作为机械设计基础知识的。力学尚未成熟。 第二阶段：以德国学者劳莱克斯为起点，著有《机械制造中的设计学》，建立了机械设计基本体系，此时设计学分为机构学（机械原理）和机械零件，此两门课的基础是理论力学和材料力学。，1950年代动力学的充分发展成为机械学发展的第二里程碑。 第三阶段：1947年代美国工程师麦尔斯（L D Miles）提出“功能”的概念算起，此时期三个对设计学有深远影响科学内容得到发展和成熟：“功能”思想的提出和发展；“人机学”思想的形成和发展；“工业设计”学术体系的发展和成熟。 二、近代设计学的重大进展 “功能”(Function)思想的提出和发展 “顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功能” “人机学”(Ergonomics, Human Factor)思想的形成和发展 “宜人”宗旨已成为现代机械设计不容忽视的概念 “工业设计”(Industrial Design)学术体系的发展和成熟 包豪斯(Bauhaus)的“技术第一，艺术