机械现代设计第一讲.ppt

机械现代设计方法 主要参考书 1 孙靖民．现代机械设计方法．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003 2 赵松年，佟杰新，卢秀春．现代设计方法．北京：机械工业出版社，2001 3 廖林清等．现代设计法．重庆：重庆大学出版社，2000 4 钟志华，周彦伟．现代设计方法．武汉：武汉理工大学出版社，2001 5 黄靖远等．机械设计学．北京：机械工业出版社，1999 第一讲　概述 一　传统设计与现代设计 “设计”是人类的一种重要创造活动，是把各种先进科学技术成果转化为生产力的一种手段和方法。就机械系统和结构范畴而言，它是从给定的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。所以，任何设计都是开发和创造新的系统和结构的过程。 　　 最早的设计是由经验丰富、技术熟练的手工艺人进行的，这种设计只存在于手工艺人的头脑中，产品也是比较简单的。 随着生产的发展，需要更多、更好、更复杂的产品，因而需要手工艺人的互相协作，于是出现了图纸。 　　　 图纸的作用： 　 　 ——记录经验与构思，传于他人，便于设计质量的提高和改进。 ——进行复杂产品的设计制造，满足人们对复杂产品的需求。 　 ——同时有较多人参加同一产品制造过程，满足社会对产品的需求和生产率的要求。　　　 　 目前设计面临的形势：　　 ● 设计对象由单机发展为系统 ● 设计要求由单目标发展为多目标 ● 设计所涉及的领域由单一领域发展为多个领域 ● 承担设计的人员从单人发展为小组，甚至大的群体 ● 产品更新速率加快 ● 产品设计由自由发展走向有计划开展 ● 计算机技术的发展对设计提出了新的要求 　 存在的问题： ● 对客观设计过程研究、了解不够，尚未很好掌握设计中的客观规律 ● 当前设计的优劣主要取决于设计者的经验 ● 设计生产率较低 ● 设计进度与质量不能很好控制 ● 设计手段与方法有待改进 ● 尚未形成能为大家接受，能有效指导设计实践、较系统的设计理论 　　 设计方法可以理解为：设计中的一般过程及解决具体设计问题的方法、手段。前者可认为是战略问题，后者是战术问题。 设计方法的发展： 1)17世纪前的“直觉设计阶段” 　 　　　 以16世纪达芬奇(Vinci)的创造性活动为顶点，其特点是有了原始的功能思想。 2)17世纪后期的“经验设计阶段”及其后形成的“传统设计阶段” 　 以1854年德国学者劳莱克斯(F. Reuleaux)为起点，以力学和机械制造作为机械设计的基础，建立了“机械设计”的基本体系。把设计学分为“机构学(机械原理)”和“机械零件”两门课程来进行教学，其基础分别为“理论力学”和“材料力学”。 3)目前的“现代设计阶段” 以1947年美国工程师麦尔斯(L. D. Miles)提出的“功能”概念开始。 　 　近代“设计学”的重大发展 　　　在“机械学”的结构设计方面：摩擦学、振动与噪声、断裂力学等。 　　　在设计手段和方法方面：CAD、最优化技术、有限元分析方法、可靠性计算、并行工程等。 　　　“设计学” 核心技术的萌芽和发展 　　● “功能”(Function)思想的提出和发展 　　● “人机学”(Ergonomics，Human Factor)思想的形成和发展 　　● “工业设计”(Industrial Design)学科体系的发展和成熟 　　　“机械设计学”的学科组成 　　　功能原理设计、实用化设计、商品化设计 　　　传统设计方法的特点：静态的、经验的、手工式的方法。 现代设计方法的特点：动态的、科学的、计算机化的方法。 传统设计方法是被动地重复分析产品的性能，而现代设计方法则可能做到主动地设计产品的参数。 　 现代设计的特点： ● 系统性 ● 社会性 ● 创造性 ● 最优化 ● 动态化 ● 宜人性 ● 智能化 ●　CA化 　　 现代机械的结构也发生了明显区别于传统机械的变化，传感器和控制系统已成为现代机械的重要组成部分。一些被广泛应用的传统机构，逐渐被机械电子机构所取代，机构学和电子学在理论和结构上有机地融为一体，促成了“机械电子学(Machtronics)”新学科的诞生。 　　　 现代机械大多数由5个重要部分组成： ⑴驱动装置 ⑵传动系统 ⑶执行机构 ⑷传感与检测元件 　　　 ⑸控制系统　　　 　 现代机械的主要特征： ● 功能增加，柔性提高 ● 结构简化，性能改善 ● 效率提高，成本降低