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现代机械设计理论与方法 东北大学 现代设计与分析技术研究所 钱文学 1 绪论 1.1 设计与机械设计 1.2 机械和机械系统的组成及特性 1.3 机械设计和现代设计方法 1.4 本课程的任务和要求 1.1 设计与机械设计 1.1.1 设计的广义概念 1.1.2 设计的分类 1.1.3 机械设计及其在机械工业中的地位与作用 1.1.1 设计的广义概念 杠杆撬石头 钻木取火 衣：动物皮 住：石洞 美：贝壳项链 ……衣食住行…… 1.1.1 设计的广义概念 设计：从构思到实现的过程。（创造） 是为了满足某种需求而进行的一种人类特有的活动。 1.1.1 设计的广义概念 1.1.1 设计的广义概念 1.1.2 设计的分类 服装设计； 建筑设计； 机械设计； 室内设计； 船舶设计； 工程设计（水利工程）； 1.1.3 机械设计及其在机械工业中的地位与作用 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； 机械设计的任务都是围绕着开发新的机械产品或改造老的机械产品而进行的； 机械设计的最终目的是提供满足人们需求、具有一定功能、优质高效、价廉物美，并具有市场竞争力的机械产品。 机械设计的重要性 产品的质量事故50％是由于设计失误造成； 产品60％～70％的成本取决于设计； 设计周期占了产品开发总周期的40％左右。 1.2 机械和机械系统的组成及特性 1.2.1 机械系统的概念 1.2.2 机械系统的组成 1.2.3 机械系统的特性 1.2.4 现代机械系统的主要特征和功能要求 1.2.1 机械系统的概念 1.2.1 机械系统的概念 1.2.2 机械系统的组成 现代机械系统与人体结构的对应关系 1.2.3 机械系统的特性 1.2.4 现代机械系统的主要特征和功能要求 1.现代机械系统的主要特征 a.功能增加 柔性提高 b.结构简化 性能改善 c.效率提高 成本降低 1.2.4 现代机械系统的主要特征和功能要求 a 运动要求 如速度、加速度、运动轨迹、运动范围及运动精度。 b 动力要求 如传递的力、力矩、功率以及动力运行效率。 c 体积和重量要求 如尺寸、占地面积、重量、重心、重量比。 d 操作性要求 如反应能力、舒适性、人-机交互功能。 e 可靠性和寿命要求 如可靠性、耐磨性、抗干扰能力、自诊断 f 安全性要求 如机械的强度、刚度、摩擦学特性、振动稳定性、绝缘、耐压、过流、自动报警、自动保护、自动处理。 1.2.4现代机械系统的主要特征和功能要求 g 经济性要求 如设计和制造的经济性、使用和维修的经济性。 h 环境保护要求 如噪声、振动、尘粒、“三废”、可回收、可利用. i 产品造型要求 如外观、色彩、与环境协调等美学指标。 j 其它要求 精密设备的防振动要求、自适应和自动补偿功能、模块化、易拆、易装、良好的密封和防护、食品和药品和加工设备的不污染被加工产品的要求。 1.3 机械设计和现代设计方法 1.3.1 机械设计的分类 1.3.2 机械设计的特点 1.3.3 传统设计方法和现代设计方法 1.3.4 机械设计的学科体系 1.3.1 机械设计的分类 零件设计 指不能再分解的、由单一材料组成的单元体的设计。 例：齿轮、轴等；轴系、轴承等。 产品设计（系统设计） 指由许多零部件甚至是分系统集装而成的整体以实现一种或一组功能的这类设计 例：减速器、泵、发动机、汽车等 1.3.2 机械设计的特点 1.3.3 传统与现代设计方法的比较 1.3.4 机械设计的学科体系 表1-1 现代机械设计的主要理论和方法 1.4 本课程的任务和要求 1 培养分析问题和解决工程问题的能力以及创新意识和能力 2 掌握机械产品常规设计的基本理论、基本原则、设计过程及方法； 3 熟悉工程中目前广泛应用的“有限元设计”、“优化设计”、“可靠性设计”的基本内容、设计过程及应用 参考书目 1. 黄雨华等编《现代机械设计理论与方法》，东北大学出版社，2001 2. 黄靖远等主编《机械设计学》，机械工业出版社，1999 3. 刘跃南主编《机械系统设计》，机械工业出版社，2000 4. 机械设计大典 复习与思考 了解课程的性质和任务，明确学习的重要意义。 现代机械设计方法与传统的方法有哪些不同？ 机械设计应把握哪些原则？ 了解并掌握机械设计的一般过程。 * * 现代机械设计理论与方法 复 习 思 考 创造性劳动 创造性设计 设计的成果以物质形式体现在人们的眼前： 文物、产品。 设计是为提供社会所需的产品进入市场所必要的一系列创新思维和活动。 “21世纪将是