现代机械设计理论与方法.ppt

现代机械设计理论与方法,设计工程研究所,绪论,关于设计及其重要性 现代机械与传统机械 现代机械设计所研究的内容 我国机械工程的发展与机械设计,对机械设计与理论的学位要求,在力学（特别在动力学）、摩擦学、强度理论、材料科学、控制理论以及设计理论方面有坚实基础；在传热学、电子技术、计算机及网络技术方面有较强基础；在人工智能科学、管理科学（特别是市场分析和成本分析）、环境科学及人机科学方面有一定的基础。,设计,制造,时间 百分比（%),设计与产品开发时间,关于设计及其重要性,设计与产品开发成本,关于设计及其重要性,75%的修改工作由产品设计阶段引起 80%的修改工作在产品制造阶段或后续阶段完成,设计与修改工作,关于设计及其重要性,现代机械与传统机械,人工组合物 可实现能量的转换； 能把热能、电能、化学能转换为机械能 也能将机械能转换成其他类型的能量 各部分之间具有确定的相对运动关系 能够改变或者传递力并产生运动，完成某些工作,机械,各类机构与机器的总称,现代机械与传统机械,传统机械,组成：动力机、传动机构、执行机构和操纵控制装置,具有很大的局限性,机械的分类：动力机械、能量转化机械、工作机械,现代机械与传统机械,现代机械,定义：由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量等动力学任务的机械或机电部件相互联系的系统,组成：机械本体、动力部分、检测传感装置、控制及信息处理装置、以及执行机构,现代机械与传统机械,现代机械的特征,1、机械应是一种有“头脑”的手足延长，即使其中的“头脑”并不理想（具有主动控制功能）； 2、不仅仅只处理物质和能量，而且更关注处理信息； 3、满足人们的综合需求，所有的机器都将是机器人：机械将具有更强的智能。,关于现代机械设计理论与方法,反映现代机械设计的哲理、准则和方法,现代的机械设计,更多地经验和借鉴 关注机械系统对象,更多地运用最新技术 大系统论,经典力学 强度准则,广义力学 可靠性准则,任务方案样机 试验修改(重复),虚拟样机评价优化参数 设计与制作,现代机械与传统机械,如何研究现代机械？,1、学科耦合，产生新的理论与方法； 2、更为深入地认识各个学科在理论和方法上的发展，用系统的观点考查其依赖与渗透； 3、用信息流的观点观察机械各部分之间的关系； 4、用动态的观点研究机械性能（全寿命周期的要求）。,关于现代机械设计理论与方法,反映现代机械设计的哲理、准则和方法,现代机械,现代的机械设计,现代机械的组成、结构和设计,现代各个领域科学技术的发展，都是现代机械设计理论与方法发展的基础,设计理论与方法论相关领域,文化,技术,自然科学,基础工程科学,工业技术,生产技术,艺术,艺术造型,工业造型,经济学,心理学,社会学,政治学,设计理论 与 方法,关于现代机械设计理论与方法,哲学、思维科学、心理学、智能科学,设计方法学、智能设计、创新设计,解剖学、生理学、 人体科学,人机工程、生物机械学、工业设计等,社会学、环境科学、生态学,绿色设计、人工物设计理论,现代应用数学、物理学、应用化学、应用力学、材料学,产品创新设计、稳健性设计理论、广义优化设计、优势设计、摩擦学设计,机械电子学、测控理论与技术、信息科学,并行设计、虚拟设计、快速设计、机电一体化设计等,现代机械设计所研究的内容,现代机械设计在技术上的特点：,经济性,大型复杂机械的设计必须完成“分析分解综合”的过程，其中包含了大量创造性思维过程和智能活动。,并行性,集成化,精确性,动态性,市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求越来越高。,必须超前考虑后续的过程，实现DFM、DFA，以压缩废品、库存的消耗，确保经济性。,树立人机一体化、机电一体化、硬软件一体化的观念，综合多方面测试分析数据指导、评价设计，融多种现代科技成果和技术，特别是CAD技术于产品设计之中。,机械产品复杂度、综合性提高的必然结果要求设计过程中要采用先进的计算技术、计算理论和计算分析工具，使设计的分析更为准确、设计参数更为精确。,设计的对象处在动态环境中，把握其动态过程对于提高产品的可靠性具有重要意义，同时设计组织的协调也具有动态性，所以要求设计的过程中设计数据集成和设计系统必须无缝连接。,已有知识和新知识获取在设计中的作用,任务空间,方案集合,最终设计,市场信息,已有知识,联想,新知识获取资源,测试,评估,优化,再设计,我国机械工程的发展与机械设计,提高企业生产能力与水平（完成产业现代化）,提高竞争能力的产业技术和产品,解决社会和民生急需的技术问题,跟踪并发展新的科学和技术,创造我国独有的产业技术和工程科学,高水平、高精度设备技术水平的开发或提升等 提高效率、效益以及独占性生产能力的技术,现有产品的更新换代 能够打入国际市场的产品技术 新产品的核心技术（专利技术） 面对未来的储备技术,解决社会各相关问题的技术或产品 提高生活质量的技术或产品 。,设计的目标和任务,创新产品 （功能、性能）,设计理论与方法论是关于设计本质和设计方法的系统理论，目的在于揭示设计过程的本质规律，探索各种有效的设计方法，为实际的设计工作提供指南。,设计理论与方法论,本课程的内容,现代机械设计中的理论和方法,其它学科知识和技术的融合原则 设计概念和知识的体系化 设计准则的规范化,涉及在机械系统的部件设计、提高其功能和性能时的具体准则和技术,设计中的哲学和共性问题 系统论 最优化 创新设计 方法论 ,设计中的专门技术和方法 可靠性 摩擦学 动力学 CAD ,工程设计学 工程建模学,各种系统或行业机械设计中的共性问题， 设计的原则、理论基础,从模型入手解决产品设计，设计方