机械原理与机械设计 （上册） 第4版 第2章 本课程在产品全生命周期中的地位和作用.pptx

机器的认知实践

通过上次课我们已经认识了几种典型的机器：

内燃机牛头刨床电池自动分拣机工业机器人

;第二章

机械的设计与相关课程简介;;构思

决策

分析

计算

绘图;;1．功能性要求;;3．经济性要求;4．社会性要求;例：汽车;;选矿机械的工作原理;确定执行构件的运动

选择原动机

采用哪些机构实现运动形式的转换

采用哪些机构实现运动速度的转换

确定传动装置的布局;确定传动装置中各机构的基本几何参数。

牛头刨床：确定连杆机构的各杆杆长，来保证滑枕的速

度规律符合要求；

内燃机：确定连杆机构的尺寸，凸轮的轮廓曲线，齿轮的

齿数等。;保证零件在一定的使用期限内不发生失效。通过设计确定零件的参数和基本尺寸。

例如：轴的直径、齿轮的大小和齿的大小;在确定了各个零件基本参数的基础上，对各零件的结构进行构思，确定零件的全部尺寸。

这部分设计工作主要体现在图样上。;作为制造的依据，应绘制出整个机械的装配图、组成机械的各个部件的装配图，以及全部非标准化零件的零件图。

图样上应标明制造所需要的全部信息：材料、热处理、基本参数和所有必要的尺寸，以及加工精度等技术条件。此外，还应提出所有外购件的明细表。

;;;一、机械设计的过程;开发性设计;;实现自主创新，拥有自主自主知识产权主要依靠开发性设计。

创新性最强、过程最完整。;;二、机械设计的方法;方案设计;常规设计方法有如下不足：

方案设计过分依赖设计者个人的经验和水平；

一般满足于获得一个可用方案，而不是最佳方案；

受计算手段的限制，简化假定较多，影响了设计质量；

设计工作周期长、效率低，不能满足市场竞争激烈、产品更新速度加快的新形势。;现代设计方法;优越性：

提高效率，缩短设计周期，加快产品更新换代，增强市场竞争能力。

给出多个方案，供设计者比较、选择，确定最佳方案。

从繁琐的重复性工作中解脱出来，将时间和精力集中到创造性的工作上。;机械设计专家系统（ExpertSystem）

计算机辅助设计在上世纪90年代的新发展。

专家系统是一种计算机程序，它使计算机具有学习、推理、决策和创造等智能行为，并能够在专家的水平上工作。;优化设计（OptimalDesign）

可行方案与最优方案

机械设计的问题一般都较复杂，求最小值或最大值的问题并不是用微分方法求极值就能简单地予以解决的。

数学领域的分支——数学规划理论，提供了很多求优的数值方法，这些方法都以在计算机上进行的大量的数值叠代计算为基础。

为了采用这些优化方法，就需要将具体设计问题的物理模型转化为一个数学模型。;高速化推动了机械动力学的发展。

精密化要求机械的实际运动尽可能与期望运动相一致。在分析误差时必须尽可能地计入各种因素的影响。

振动和噪声过大，则会影响车辆的舒适性并污染环境。

动态设计：考虑机械的动态载荷和系统的动特性，以动力学分析为基础来设计机械。

需要在计算机上用数值叠代算法求解微分方程。所以，动态设计在计算机获得普遍应用后才能发展起来。;可靠性设计（ReliabilityDesign）

将概率论、数理统计引入机械设计中而形成的一种设计技术。

将物理量都视为按某种规律分布的随机变量，用概率统计的方法确定零、部件的主要参数和尺寸，使机械满足所提出的可靠性指标。;创造性设计（CreativeDesign）

利用人类已有的科技成果，充分发挥设计者的创造力，设计出新机构和新机械产品的设计过程。

几千年来，机械的发明依靠的是能工巧匠和专家学者的灵感和创造性的思维。

如何产生灵感？如何进行创造性的思维？在历史的长河中，这些智慧的火花是零散的而非系统的，多种多样的而非单一的。

对历史上大量发明构思的过程进行了分析和归纳，总结出一些进行创造性思维的方法，形成了“创造学”。

创造性设计，特指以创造学理论为基础进行机械创新的方法。;尽管现代设计方法已经兴起，但常规设计目前仍被广泛应用。

设计者应该首先掌握常规设计方法，才能进一步学习现代设计方法。

本课程的内容主要是介绍常规设计方法。;;;;机械设计的基本内容;

;

;

;

;研究机构和机器一般的共性理论

（机构运动学、机器其动力学）

研究机器中常用机构的特殊问题

（连杆机构、凸轮机构）