現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論與方法

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1、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論和方法現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論與方法課程題目現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計理論與方法論文指導(dǎo)教師應(yīng)麗霞院系名稱動力與能源工程學(xué)院班級10-342姓名黎文科學(xué)號2010024220現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論和方法現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論與方法(黎文科2010024220)摘要：在分析現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的特點(diǎn)和原則的基礎(chǔ)上，介紹了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的理論與方法、設(shè)計原則等，指出現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計是機(jī)械理論與其他理論的有機(jī)結(jié)合，是傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計的創(chuàng)新發(fā)展。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計；系統(tǒng)；機(jī)械設(shè)計原則；價值設(shè)計理論與方法是關(guān)于設(shè)計本質(zhì)和設(shè)計方法的系統(tǒng)理論，目的在于揭示設(shè)計過程的本質(zhì)規(guī)律，探索各種有效

2、的設(shè)計方法，為實(shí)際的設(shè)計工作提供指南。而在機(jī)械設(shè)計中，需要設(shè)計者在在力學(xué)（特別在動力學(xué)）、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、摩擦學(xué)、強(qiáng)度理論、材料科學(xué)、控制理論以及設(shè)計理論方面有堅實(shí)基礎(chǔ)；在傳熱學(xué)、電子技術(shù)、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面有較強(qiáng)基礎(chǔ)；在人工智能科學(xué)、管理科學(xué)（特別是市場分析和成本分析）、環(huán)境科學(xué)及人機(jī)科學(xué)方面有一定的基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)講解現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論與方法一、各類機(jī)構(gòu)與機(jī)器的總稱1人工組合物2可實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換；3各部分之間具有確定的相對運(yùn)動關(guān)系4能夠改變或者傳遞力并產(chǎn)生運(yùn)動，完成某些工作二、傳統(tǒng)機(jī)械與現(xiàn)代機(jī)械1、傳統(tǒng)機(jī)械組成：動力機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行

3、機(jī)構(gòu)和操縱控制裝置2、現(xiàn)代機(jī)械定義：由計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動和能量等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械或機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)組成：機(jī)械本體、動力部分、檢測傳感裝置、控制及信息處理裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等三、現(xiàn)代設(shè)計的內(nèi)涵和范疇1、現(xiàn)代設(shè)計的內(nèi)涵通過對其特征的分析，可以認(rèn)為：“現(xiàn)代設(shè)計”就是以市場需求為驅(qū)動，以知識獲取為中心，以現(xiàn)代設(shè)計思想、方法為指導(dǎo)，以現(xiàn)代技術(shù)手段為工具，以產(chǎn)品的整個生命周期為對象，考慮人、機(jī)和環(huán)境相容性的設(shè)計。2、現(xiàn)代設(shè)計的范疇1）信息論方法,如信息分析法、技術(shù)預(yù)測法等。它是現(xiàn)代設(shè)計方法的前提。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論和方

4、法2）系統(tǒng)論方法,如系統(tǒng)分析法、人機(jī)工程以及面向產(chǎn)品生命周期的設(shè)計。3）控制論方法,如動態(tài)分析法等。4）優(yōu)化論方法,它是現(xiàn)代設(shè)計方法的目標(biāo)。5）對應(yīng)論方法,如相似設(shè)計、反求工程設(shè)計等。6）智能論方法,如CAE、并行工程、人工智能等是現(xiàn)代設(shè)計方法的核心。7）壽命論方法,如可靠性設(shè)計、價值工程和穩(wěn)健性設(shè)計等。8）離散論方法,如有限元和邊界元方法。9）模糊論方法,如模糊評價和決策等。10）突變論方法,如創(chuàng)造性設(shè)計等。它是現(xiàn)代設(shè)計方法的基礎(chǔ)。11）藝術(shù)論方法,如藝術(shù)造型等。四、現(xiàn)代機(jī)械和設(shè)計的特征現(xiàn)代設(shè)計是傳統(tǒng)設(shè)計的深入、豐富和完善，而非獨(dú)立于傳統(tǒng)

5、設(shè)計的全新設(shè)計。雖然目前對現(xiàn)代設(shè)計尚無確切定義，但可從以下特征來理解。（1）以計算機(jī)技術(shù)為核心這是現(xiàn)代設(shè)計的主要特征。計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展對設(shè)計產(chǎn)生了巨大影響，表現(xiàn)為以下幾方面：①設(shè)計手段的更新計算機(jī)技術(shù)推動了設(shè)計手段從“手工”向“自動”的轉(zhuǎn)變。②產(chǎn)品表示的改變計算機(jī)技術(shù)推動了產(chǎn)品表示從“二維”向“三維”的轉(zhuǎn)變。③設(shè)計方法的發(fā)展促進(jìn)了一些新的設(shè)計方法的出現(xiàn)，高性能的計算機(jī)硬件和先進(jìn)的軟件技術(shù)是這些方法實(shí)施的保證。一些先進(jìn)的設(shè)計方法如有限元分析、優(yōu)化、模態(tài)分析等都涉及大量復(fù)雜計算，只有計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展才能推動這些方法的進(jìn)步和應(yīng)用。新的設(shè)計方法

6、如并行設(shè)計、虛擬設(shè)計、計算機(jī)仿真等。④工作方式的變化計算機(jī)技術(shù)促進(jìn)了設(shè)計方式從“串行”到“并行”的變化。⑤設(shè)計與制造一體化存在于計算機(jī)內(nèi)的產(chǎn)品模型可直接進(jìn)入CAPP系統(tǒng)進(jìn)行工藝規(guī)劃和NC編程，進(jìn)而加工代碼可直接傳入NC機(jī)床、加工中心進(jìn)行加工。產(chǎn)品模型加強(qiáng)了設(shè)計與制造兩個環(huán)節(jié)的連接，提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率。⑥管理水平的提高產(chǎn)品設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，設(shè)計過程中涉及大量設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)計行為的管理。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展改變了傳統(tǒng)的手工管理模式，各種MIS、PDM系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大提高了設(shè)計的管理水平，保證了設(shè)計過程的高效、協(xié)同和安全。⑦現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論

7、和方法組織模式的開放網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展加快了數(shù)據(jù)通訊速度，縮短了企業(yè)之間的距離。傳統(tǒng)的局限于企業(yè)內(nèi)部的封閉設(shè)計正在變?yōu)椴皇苄姓`屬關(guān)系約束的、多企業(yè)共同參與的異地設(shè)計。為完成一種設(shè)計任務(wù)形成的虛擬企業(yè)或動態(tài)聯(lián)盟將實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)和資源共享，極大地提高設(shè)計效率和水平。（2）以設(shè)計理論為指導(dǎo)受科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，傳統(tǒng)設(shè)計是以生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以運(yùn)用力學(xué)和數(shù)學(xué)形成的計算公式、經(jīng)驗(yàn)公式、圖表、手冊等作為依據(jù)進(jìn)行的。隨著理論研究的深入，許多工程現(xiàn)象不斷升華和總結(jié)為揭示事物內(nèi)在規(guī)律和本質(zhì)的理論，如摩擦學(xué)理論、模態(tài)分析理論、可靠性理論、疲勞理論、潤滑理論等?，F(xiàn)

8、代設(shè)計方法是基于理論形成的方法，利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計可減小經(jīng)驗(yàn)設(shè)計的盲目性和隨意性，提高設(shè)計的主動性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。因此，現(xiàn)代設(shè)計是以理論指導(dǎo)為主、經(jīng)驗(yàn)為輔的一種設(shè)計。（3）技