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[工程科技]2现代设计技术_修改

先进制造技术 2011.3 先进制造技术的分类 (1)现代设计技术 (2)先进制造工艺 (3)自动化技术 (4)系统管理技术 第二章 现代设计技术 2.1 现代设计技术概述 1、概述 HCM-I亚微米超精密车床 现代设计技术体系 设计在整个生产周期中所占的比重 开发设计工作的重要性 2、现代设计技术的发展趋势与未来 现代产品开发的核心因素 现代工程设计开发与生产营销过程 2、现代设计技术的发展趋势与未来 1)设计过程数字化 计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design),CAD是指工程技术人员以计算机为工具,用各自的专业知识,对产品进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。 2)并行设计 集成地、平行地处理产品设计制造及其相关过程的系统方法。 并行设计工作模式 串行设计与并行设计相比较 3)协同设计 4)面向集成制造和分布式经营管理 的工程设计 现代工程设计 需求+制造和经营管理 设计过程 功能和结构+制造工艺、营销和服务 面向集成制造的重要趋势是使得设计过程和成果能以最快的速度转入制造过程 例:快速成型技术RP,依靠CAD技术和RPM技术结合形成快速原型制造能力;面向制造和装配过程的设计技术DFMA,实现了快速低成本制造和装配。 5)面向环境与生态的绿色设计 绿色设计要求设计者使产品的材料、能耗、运行排放和产品报废后的残骸及生产过程中对环境的污染降低到最小程度。 从绿色设计出发,工程 设计应遵循的原则: 生态环境友善 节约资源 延长产品使用寿命 可回收性 6)综合智能优化设计 2.2 优良性能设计基础技术 1、可靠性设计(Reliability Design) 2、系统动态设计(Dynamic Design) 3、摩擦学设计(Tribology Design) 4、优化设计(Optimal Design) 可靠性设计 可靠性设计的理论基础:概率统计学 可靠性的概念和指标 可靠性的概念 可靠性: 产品在规定条件下和规定时间区间内,完成规定功能的能力。 故障:产品丧失规定的功能称为出故障。 失效:产品丧失规定的功能,而且不可修复或不予修复的产品,称为失效。 维修:为保持或恢复产品能完 成规定功能的能力而采取的技 术管理措施称为维修。 可靠性的概念和指标 维修性:可以维修的产品在规定条件下,并按规定的程序和手段实施维修时,产品在规定的使用条件下,保持或恢复到完成规定功能的能力,称为产品的维修性。 可用性:可以维修的产品在某时所具有的,或能维持规定功能的能力 产品完成规定功能包括: 可靠性的概念和指标 可靠性的指标:包括可靠度、失效率或故障率、平均寿命等。 可靠度:零件(系统)在规定的运行条件下,在规定的工作时间内,能正常工作的概率。 可靠度包含五个要素: 对象:产品包括系统,部件等,可以非常复杂,也可以非常简单。 规定的运行条件:对象所处的环境条件和维护条件。 规定的工作时间:对象的工作期限。 正常工作:产品能达到人们对它要求的运行效能。 概率:可能性,可靠度的计算见书上P31推导 可靠度 英国2005年汽车可靠度调查公布 可靠度 失效率(Failure Rate) 平均寿命(Mean Life) 平均无故障工作时间MTTF(Mean Time To Failure):对于可修复的产品,是指相邻两次故障间工作时间的平均值。 平均失效前时间MTBF(Mean Time Between Failure):对于不可修复的产品,是指从开始使用到发生故障前工作时间的平均值。 平均寿命:寿命的平均值,对于不可修复的产品,常用平均失效前时间;对于可修复的产品,常用平均无故障工作时间。 平均寿命计算公式 机电产品零件典型失效曲线 系统的可靠性设计 系统可靠性设计的两个方面的含义: 可靠性预测:按系统的组成形式,根据已知的单元和子系统的可靠度自下而上落实可靠性指标,是一种合成方法。 可靠性分配:将已知的系统的可靠性指标(容许失效率)合理地分配到其组成的各个子系统和单元上去,从而求出各单元应具有的可靠度 。它比可靠性预测要复杂,自上而下落实可靠性指标,是一种分解方法。 系统可靠性模型 系统可靠性模型 系统的可靠性预测 串联系统的可靠度计算 系统的可靠性预测——串联系统 可靠性设计示例 可靠性设计示例 例:圆锥齿轮材料及热处理为40Cr渗碳淬火,输入功率为114kw,输入轴转速n=1000r/min,尺数z1=19,z2=59,使用寿命3*108h. 可靠性设计主要目标:计算可靠度 可靠性预测示例  基于齿根弯曲强度的可靠性设计 基于齿根弯曲强度的可靠性设计 2、优良性

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