机械设计发展史PPT课件.ppt

机械设计发展史机制094祝海涛093731444 摘要 设计必须科学化 这意味着要科学地阐述客观设计过程及其本质 分析与设计有关的领域及其单位 在些基础上 科学地安排设计过程 使用科学的方法和手段进行设计 同时也要求设计人员不公有丰富的专业知识 而且要掌握先进的设计理论 设计方法及设计手段 科学地进行设计工作 这样才能及时得到符合要求的产品 关键字 机械设计 古代机械设计 近代机械设计 现代机械设计 机械学 1 1机械设计发展的三个阶段 机械设计的发展史按时间来分 可分为三个阶段 分别是 从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段 由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计 第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段 如果按其内容来分 可分为 直觉设计阶段 经验设计阶段和理论设计阶段 两种划分是一一对应的 是从不同角度来划分机械设计的发展史 每一个阶段在设计理论 方法和制造工艺方面都有明显的特色 2 1 1机械设计起源和古代机械设计 我国近代的考古发现证明了一些传说和记载 在浙江余姚河姆渡 河南郑裴李岗等遗址中都发现了七八千年以前制造相当精致的农具如石铲等 我国古代经书中 对于古代使用 制造机械的情况有许多记载 周易 系辞下 中有 黄帝 尧 舜氏作 刳木为舟 剡木为楫 剡楫之力以济不通 服牛乘马 引以致远 断木为杵 掘地为舀 由此可见 在4000多年以前 我国古代已经发明了车 船 农具和许多生活用具 在 周易 第47卦 困 的卦辞中有 困于金车 金车指用铜装饰起来的豪华马车 清代学者章诚说 六经皆史 在我国古代文献中随处可以见机械产品与人民生活密切的联系 在我国春秋战国时代的著作 道德经 中有 三十辐共一毂 像日月也 的说法 而在秦陵发掘出来的二号铜车马 车融会贯通就有30个车辐 虽然据统计 当时的车每个车轮用30个轮辐 但是对轮辐的数目已经有了一定的规则 此外 我国古代在武器 纺织机械 农具 船舶等方面也有许多发明 到秦汉时期我国机械设计和制造已经达到相当高的技术水平 在当时世界上处于领选地位 在世界机械工程史上占有十分重要的位置 3 在我国古代 机械发明 设计者与制造者是统一的 有许多著名的人物 他们的成果代表了当时我国的机械的设计水平 唐代的时侯我国与许多国家开展了经济 文华和科学技术的交流 与东南亚 南亚 阿拉伯 非洲东海岸贸易频繁 对中国和世界其它的一些国家有很大的影响 由于贸易的发展 要求商品增加 从而改进生产设备 使机械设计有了很大的发展 造纸 纺织 农业 矿业 陶瓷 印染 兵器等都有了新的进展 机械设计水平也提高了一大步 宋代沈括的著作 梦溪笔谈 记载了当时的许多科学成就 反映了当时的科学水平 4 1 2近代机械设计 17世纪欧洲的航海 纺织 钟表等工业的兴起 提出了许多技术部题 1644年英国组成了 哲学学院 德国成立了实验研究会和柏林学会 1666年 法国 意大利也成立了研究机构 在这些机构中工作的意大利人伽里略 1564 1642 发表了自由落体定律 惯性定律 抛物体运动 还进行过梁的弯曲实验 英国人牛顿提出了到家动的三大定律 1688年 他提出了计算流体黏度阻力的公式 奠定了古典力学的基础 英国人虎克建立了在一定范围内弹性体的应力 应变成正比的虎克定律 1705年伯努力提出了梁弯曲的微分方程式 在古典力学的基础上建立和发展了近代机械设计的理论 也称常规机械设计理论 为18世纪产业革命中机械工业的迅速发展提供了有力的技术理论支持 1764年英国人瓦特发明了蒸气机 为纺织 采矿 冶炼 船舶 食品 铁路等工业提供了强大的动力 推动了多种行业对机械的需求 使机械工业得到迅速的发展 而机械化使生产力迅速提高 进入了产业革命时代 这一时期 对机械设计提出了很多的要求 各种机械的载荷 速度 尺寸都有很大的提高 因此机械设计理论也在古典力学的基础上迅速发展 5 在1854年德国学者劳莱克斯发表了著作 机械制造中的设计学 把过去溶在力学中的机械设计学独立出来 建立了以力学和制造为基础的新科学体系 由此放生了 机构学 机械零件设计 成为机械设计中的基本的内容 在这一基础上 机械设计学得到了很快的发展 在疲劳强度 接触应力 断裂力学 高温蠕变 流体动力润滑 齿轮接触疲劳强度计算 弯曲疲劳强度计算 滚动轴承强度理论等方面都取得了大量的成果 新工艺 新材科的 新结构的不断涌现没什么械设计的水平也取得了很大的发展 机器的尺寸减少 速度增加 性能提高 机械设计的计算方法和数据积累也相应有了很大的发展 反映了时代的特色 6 1 3现代机械设计 第二次世界大战以后 作为机械设计的理论基础的机械学继续以更加迅猛的速度发展 摩擦学 可靠性分析 机械优化设计 有限元计算 尤其是计算机在机械设计中迅速推广 使机械设计的速度和质量都有大幅的提高 在机械中广泛运用计算机和自动化程度的提高 使现代的具有明显的特色 因此 机械设计在理论 内容和方法方面与过去相比都有了划时代的发展 而国际市场的激烈竞争 是现代机械设计的方法和发展的催化剂 世界各国逐渐认识到产品市场竞争对各国经济发展的重要作用 7 2机械设计的未来发展趋势 现代社会机械广泛应用于生产 生活各个领域 已成为衡量一个国家技术水平和现代化程度的重要标志 随着机械设计基础理论的发展及新概念 新方法 新工艺的不断出现 机械设计也得到了迅猛的发展 主要体现在以下几个方面 1 机械体积从米级向微米级设计有用于宇宙的空间机械 有用于深海作业的机械 又有用于人体血管内的机械等等 显然 它们有的是庞然大物 有的是微型机械 这就要求设计不同的尺寸的零件 2 从单个零件到整机系统的设计现代机械日益向高速的 重载 高精度 高效率和低噪音等方向发展 必然要嘶哑从传动系统偏重于零件 部件的静态单个的设计向多种零件的综合或以整机为对像的动态系统多个零件扩展的设计 8 3 设计用的工具的改变改变图板等绘图工具 应用计算机软件技术直接在计算机上进行最优化的机械设计 4 设计 加工的一体化机电一体化的应用改变了传统的机械设计与机械加工的分离使零件的设计与加工几乎同时进行 例如数控机床的应用 改变了传统的设计与加工方法 它实现了机械与电子 强电与弱电 软件与硬件 控制与信息的多种技术的有机结合 按照计算机的指令来控制机床进行机械加工 目前 应用软件较多的是CAD ComputerAidedDesign 计算机辅助设计 CAM ComputerAidedManufacture 计算机辅助制造 5 对机械的人性化设计和等寿命设计在市场竞争日益激烈的市场环境下 不仅要求设计的机械产品质量好 使用期限内安全可靠度高 而且在视觉上给人以舒适的 实用的 富有时代气息和外观具有吸引力 同时采用等寿命设计使产品质优价廉 以此来提高产品的市场竞争力 9 3我国机械设计现状 我国在现代机械设计方面起步较晚 中国机械工程学会于1983年5月才召开了 第一次机械设计方法学讨论会 但经过了多年的努力 我国在现代设计方法的研究方面已经取得了可喜的成绩 现在的中国可以自豪地称为 世界的工厂 MADEINCHINA 已经是世界闻名了 但是相对于世界上先进的国家来说 我国的机械设计还是相当的落后的 具体表现为 1 对客观设计过程研究 了解不够 尚未很好地掌握设计中的客观规律 2 当前设计的优劣主要取缺于设计者的经验 3 设计生产效率低 10 4 设计进度与质量不能很好控制 5 设计手段与方法有等改进 6 尚未形成能为大家接受的 能有效指导设计实践 较为系统的设计