[工学]机械设计学-课件.ppt

机械设计学,华北电力大学机械设计教研室 花广如,本课程的主要内容,功能原理设计 实用化设计 商品化设计,本课程的教学安排,讲课: 30学时 观看录像: 2学时,考核方式,平时成绩*20%+考试成绩*80% 平时成绩:到课情况+大作业,第一章绪论,1-1机械设计的地位与作用 1-2机械设计的任务 1-3机械设计中的功能原理设计、实用 化设计和商品化设计的特点 1-4近代设计科学的重大发展,1-1机械设计的地位与作用,一、机械设计的概念 二、 机械设计与其他学科和科技的关系 三、 作用,机械设计 根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方式等进行构思、分析和计算并将之转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。 努力目标 在各种限定的条件下设计出较好的机械优化设计。 机械设计学 将机械设计的共性技术与理性化的设计方法有机的结合在一起而形成的一门独立的、综合性的学科。研究机械设计的规律、过程、原理、方法、设计原则以及其他机械设计的共性技术。,一、机械设计的概念,二、 机械设计与其他学科和科技的关系 1. 新兴技术的应用，使产品的功能和结构产生很大的变化。正向着机械-电子-信息一体化的技术方向发展。 2. 科学技术的发展促使设计方法和技术的现代化。CAD、CAM、CE（并行工程）。 三、 作用 1 是联接需求到满足需求这一链条上的最基本的环节 2 机械产品的质量、性能和成本，在很大程度上是由设计阶段的工作决定的 3. 设计水平与工业发展水平是相互影响的。,返回,1-2机械设计的任务,一、机械设计的一般过程（模式） 二、设计阶段的具体任务 三、三种不同类型的设计任务,提出需求,调查研究掌握信息,提出明确详细设计要求,原理性方案构思评价和初选,选择模型确定参数,详细设计,制造加工,样机测试设计鉴定,批量生产销售使用,一、机械设计过程,二、设计阶段的具体任务,可分为四个阶段：可行性研究、初步设计、详细设计和改进设计 1可行性研究：从分析需求出发，经过信息交流、寻找问题的解法、进行原理性方案构思，最终得到一组可行的原理性方案； 2初步设计：选出最优的方案，建立相应的数学模型并进行设计参数的分析，将设计参数定量并加以优化； 3详细设计：总体设计（零部件的形状、数量和相互配置关系，绘制总装图以及技术文件）； 4.改进设计：对反馈环节所反映的问题进行技术处理。,三种不同类型的设计任务,1 开发性设计：零原型的创新开发 2 适应性设计：产品局部的变更或设计 3. 变型设计：变更产品的结构配置和尺寸,1-3机械设计中的功能原理设计、实用化设 计和商品化设计的特点,一、 功能原理设计 1产品开发的三阶段：功能原理设计、实用化设计和商品化设计 2 实质：原理方案的构思和拟定的过程 3. 设计方法：以简图或示意图来进行方案构思（例：发电机驱动装置、船用抽水机）,二、 实用化设计 1工作：设计结构、选择材料、确定尺寸 2特点：从初步设计到详细设计再到设计完善的由粗到细的过程 3. 要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其内在规律和一般原理。,三、 商品化设计（技术、经济、社会） 1 技术方面的评价：软件质量（设计原理、技术参数的选取、实现功能目标的技术先进性等）；硬件质量（材质、工艺精度、性能、寿命、可靠性） 2 经济方面的评价：成本与效益的比较 3 社会方面的评价：产品可能产生的社会效益 4 V=F/C C=生产成本+使用成本,1-4近代设计科学的重大发展,一、“设计学”从古代到现代的三个发展阶段 1 从古代人类发明工具开始算起：有了原始的功能思想（力学尚未成熟） 2 1854年德国劳莱克斯作为起点：建立了机械设计的基本体系，把设计学分为“机构学”和“机械零件”两门课程。这一阶段的“设计学”其实只是“机械学”，忽略了设计学的核心功能，而一心一意去研究运动学、动力学和强度、断裂、摩擦等问题。 3 1947年麦尔斯提出的功能的概念算起：三个方面：“功能”思想的提出和被接受、“人机工程”学科的兴起以及“工业设计”学科的成熟,二、近代“设计学”的重大发展：二战以后，机构设计取得进一步的发展，CAD、CAM、CE 1“功能”思想的提出和发展 名言：顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功能 功能思想的提出，人们开始打破传统习惯，寻找不同的原理、结构和外形来实现同一种功能。 2“人机学”(ergonomics)思想的形成和发展：“宜人”的宗旨已经成为现代机械设计不能疏忽的观念。 3“工业设计”(industrial design)学科体系的发展和成熟,案例一 吉祥水果,怎么才能上到很高的橡树上去？ 有个小朋友给出的想法是：“小树没有长大之前，我就坐到树上，我只要不下来，随着小树一起长，就可以坐到高树上”。这个看似荒唐的想法，却给了一个水果商很大的启发。在第二年苹果基本长成，但还发青的时候，他用深色的剪纸刻上“祝你幸福”“健康长寿”等字样贴在苹果的表面，苹果长红后，由于日光照射的不同，在苹果表面上就留下了上述吉祥的字迹。当老板把带字的苹果拿到市场上销售时，发了大财,案例一说话玫瑰,“话语玫瑰”，也称“花语玫瑰”，就是在玫瑰花的花瓣上用喷绘的方法写上文字或者图案。一枝普通的玫瑰花，经过加工处理后，立即身价百倍，售价高达820元。 “说话玫瑰”技术涉及到电子、机械、生物、化学等多方面的结合。其实加工“说话玫瑰”的成本并不高，鲜花喷绘机对电脑的要求很低，硬件配置能运行WindowsXP即可，只要会打字就可以掌握操作技术。其涂层和墨水等耗材成本仅为每枝0.20.3元。,还能改进吗？,案例三 体现关爱的输液报警器Didi,设计原理：现有的数码电子感应技术，可以通过传感器，感应水和空气的不同介质变化，从而由芯片向报警装置发出指令，产生声光警示信号。 设计方案定位：装置采用可回收的环保橡胶材料，利用材料的弹性，可以很方便的夹附在吊瓶口，同时降低成本并绿色环保。因产品独特乖巧的外形和丰富的色彩，使得在医院这个特殊的环境里每一个人，可以轻松的感受到亲和力、人情味和关爱，恰好为冷冰冰的盐水瓶增添了一抹健康活力的色彩，在病人和医护人员之间激起了一个情感的互动。,案例四 命名新电器 （盖莫里公司 ）,他把小组成员（约10人）安排到乡村旅馆里，在其后三天中采取措施使小组成员免受外部干扰。第一天通过各种训练，组内人员开始相互认识，关系逐渐融洽。第二天开始创造力训练，他们要解决的问题是如何命名一种刚发明的具有新功能的电器。经过热烈讨论，共为新产品取了300多个名称。第三天，主管让组员根据记忆默写出昨天提出的名称，结果大家共同记住了20多个，然后主管从中筛选出三个被公认为较好的名称，再征求顾客意见，最终确定其中之一为新产品的名称。结果新产品一上市，便因为其新颖的功能和琅琅上口、让人回味的名称，受到顾客的热烈欢迎，迅速占领了市场。,案例五 创可贴改版,米多尼公司生产创可贴。面对着创可贴的销售日趋疲软，该公司老板经过一番苦思后悟出：“要使人们产生新的购买冲动，必须创新产品。”于是，一种名为“快乐伤口”的新式创可贴被米多尼公司开发出来。 摒弃了传统产品的肉色色彩，一反常态地采用了鲜艳的桃红、橘黄、天蓝、翠绿等花哨的颜色。 摒弃了原先的条形，采用了“心形”、“五角星形”、“十字形”、“香肠形”等形状，在上面还印上了颇具幽默色彩的“花头巾”、“好疼啊”、“我快乐极了”等文字 新产品在推出不到一年的时间里，就销售出了830万盒，销售额高达15亿元,案例六 电线除雪,清除电线上的积雪,电热方法融化冰雪,电线清雪机,用振荡技术清除,坐飞机带扫把扫雪,直升机扇雪,除雪飞机、特种螺旋桨、,改进后的直升机扇雪方案,专门的除雪小型直升机,案例七 锅巴片,案例八 智者分田,案例九 其他,人工牛黄 月球仪,思考题,1 高楼火灾时的救生方案 （10-15种） 2 汽车可能的节能方案 （10-20种） 3 净化空气的方案 4 自由想象未来可能的产品,第二章 机器的组成及典型机器分析,2-1机器的定义 2-2机器的组成 2-3机器的分类 2-4典型机器功能分析家用缝纫机,一、机器（现代机器）： 机器是由两个或两个以上的相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动