机械设计基础II概况作业考试PPT课件

.,1,机械设计基础II-概况、作业和考试,朱爱斌博士西安交通大学机械工程学院2020/5/11,2,.,目录,引言课程概况作业、考核要求学习方法和资源作业内容,3,.,主讲老师联系方式：,朱爱斌博士82669162abzhuQQ群118535096中3-1339从樱花西路往中三楼一楼的中间那个门进入中三，进入后往左转到底即是办公室,4,.,引言,中华之星的教训1998200220061998年6月，朱镕基做形势报告，提到了倡议已久的京沪高速铁路，也提到了磁悬浮技术，法国TGV技术、德国ICE技术和日本新干线；2002年11月，“中华之星”在秦沈客运专线的冲刺试验达到321.5公里的最高时速，创造了我国铁路试验速度的最高记录；2006年3月，京沪高铁计划终于确定。中国决定采用高速轮轨技术建设京沪高速铁路；,5,.,方向性错误需求论证不充分行业垄断的恶果南京浦镇车辆厂-“先锋号”关键技术的缺失中华之星可以说是整个铁路行业科技发展的一个重大失误,6,.,方向性错误,动力集中制，动车集中在首车和尾车；造成首车和尾车特别重，中华之星动车为4轴车.动车总重为77.8吨，平均轴重为19.44t，相反，动力分散的CRH2型，动车总重小于56吨，轴重小于14吨；其它CRH轴重也小于16吨。如果我国高速客运专线都按照中华之星车重设计，那么所有的桥梁都要增加20-30%造价（和总重有关），所有的轨道结构（钢轨、轨枕和其它线路结构）都要增加30-50%的造价（和轴重有关）；同时，动力集中制爬坡能力差，这就意味着桥梁的引桥要加长；而较重的轴重对轨道结构损伤大，这就意味着日常养护要增加30%以上的成本，并且有可能线路的养护时间要加长，可供行车的时间就相应的减少。综合这些因素，即使象京沪高速铁路这样可以说完全建设在平原上的客运专线，其总投资都要增加20%以上，即使按1000亿投资估计，也要增加200亿，相当于130多列CRH2的价格。,7,.,需求论证,法国，德国，日本的人口密度分析决定车宽：新干线最突出的优点是大，新干线的车宽是3.4m，TGV是2.8m，ICE是3m。由此带来的座椅布置，TGV只能2+2，间隔只有860mm，太窄了。ICE也只能2+2，间隔为950mm。新干线则可以有3+2，间隔980mm，很宽敞，甚至还可以密集3+3布置。整辆列车的定员，TGV大约300-500人，ICE为700人，新干线可以有1600人。差距是巨大的。考虑到新干线的指挥调度系统，间隔15分钟的发车能力，同样一条铁路的输送能力差距非常巨大。气动外形方面，由于欧洲地形平坦，隧道少，车形设计只考虑了空气阻力。而新的新干线车型都考虑了在隧道中高速通行，显著的特征是车头不象子弹头而更象鸭嘴，这特点我们可以观察CRH，还有自研的中华之星。中国的国土结构和人口分布更类似于日本，选择新干线是必然的。从客流量就可以判决TGV和ICE的死刑。,8,.,行业垄断的恶果,在我国既有160公里动力分散动车组的技术基础上，与日法德等国合作，未必不能造出与现在CRH相当的动车来，当时我国已有相当先进的动力分散电力动车组“先锋号”，曾在缩减编组的情况下创下292km/h当时中国铁路第一速先锋号的生产厂是南京浦镇车辆厂，而不是株洲厂，如果使用动力分散制，则主体单位必然是浦镇厂而不是株洲厂,9,.,关键技术研究,中华之星的关键技术点，必须购买国外的。中华之星被枪毙的直接原因是进口轴承故障。表面是轴承故障，实际是整车与轴承配合问题。只能够根据买来的轴承去设计车，而不能根据车去设计轴承，或者车和轴承相互调整设计。自己设计制造轴承？轴承厂已经根据市场换技术原则给卖掉了，很多自己的研发能力也不强（洛轴，瓦轴，哈轴等）,10,.,引言,彗星喷气式大型客机的消失1952（彗星）19541956（彗星退役）1958（波音707）1952年5月，哈维兰英国海外航空公司的9架“彗星”飞机投入航线开始运营。它标志着民用航空技术进入一个商业化的、更成规模的全面发展阶段。机身和翼展超过35米，机高9米，机翼略向后掠，安装4台涡轮喷气发动机，它采用了当时的新技术和新材料。这架新型飞机可以载乘80名旅客，以800千米/小时的速度在10千米的高空飞行。在1953年5月至1954年4月的不到一年的时间里，投入航线的9架“彗星”号飞机，竞有3架以完全相同的方式在空中解体。故障原因的模拟和分析，人类认识到金属疲劳现象,11,.,1969协和超音速客机诞生（全球最安全的客机）-1976商业飞行-2000年7月第一次事故,12,.,协和式飞机两个重大的缺陷经济性差。协和式飞机一次可满载95.6吨的燃油，可每小时却要消耗掉20.5吨，耗油率较高。最大油量航程7000多公里，最大载重航程5000公里，由于协和式飞机航程较短，也就是说它只能勉强横跨大西洋飞行，而不能横跨太平洋飞行，这就限制了它的使用范围。协和式飞机标准客座为100，最大客座为140，载客量偏小，运营成本较高。从而降低了它的经济性。起落时噪音太大，致使世界上绝大部分国家都不让它起落；而且由于超音速飞行产生的音爆，被限制不得在大陆上空进行超音速飞行。,13,.,引言,运十下马的争论1970（708工程）1971（B707）1978（完成设计）1980（首飞）1985（下马）发动机“心脏病”，航电系统“精神病”火箭卫星载人飞船都上天了，造飞机还不是很简单的事情？运10的马桶是用黄金制造出来？液压系统的重要性？机翼尾翼起落架,14,.,课程概况,本课程是在“机械设计基础（I）”课程的基础上，进一步介绍机械系统方案设计、机械优化设计与机械结构设计、机器工作能力设计等内容，深入探讨、研究机械设计中的共性问题。为培养学习者的创新能力、以及在本领域继续深造打下更加宽广、坚实的基础。,15,.,课程概况,机械系统方案设计功能分析及功能原理设计TRIZ创新设计理论CAD计算机辅助建模-Solidworks建模、装配、零件工程图，装配体工程图CAE有限元分析-COSMOSWorks/AnsysCAE运动仿真分析-COSMOSMotion机械优化设计Matlab.,16,.,参考资料,邹慧君主编，机械系统设计原理，科学出版社。2003年柯勒.机械设计方法学.科学出版社。1990陆震编著，高等机械原理，北京航空航天大学出版社，2001年吴宗泽主编，高等机械设计，清华大学出版社，1991年孙靖民主编，机械优化设计，机械工业出版社，2003年黄靖远主编，机械设计学，机械工业出版社，2002年黄雨华、董遇泰主编，现代机械设计理论及方法，东北大学出版社，2001年王勖成、邵敏主编，有限单元法基本原理和数值方法，清华大学出版社，2004年吴宗泽主编，机械结构设计，机械工业出版社，1988年谢友柏,袁小阳,徐华,董光能,朱爱斌.公理设计应用和发展M.北京:机械工业出版社.2004,9（原著为MIT的NamPShu）,17,.,课程安排,起止周次：916周机自91-94时间：周2上午34节，周4上午12节机自95,96,97,98，机硕91时间：周3上午12节，周4上午3-4节地点：中3-3321学时安排：课内理论32（包括第16周的TeamWork展示和点评）课外：设计2，上机8上机练习-机械设计教学实验中心82668613李老师安排专人联系，通知建议自行练习,18,.,考核方式：,平时作业，课堂考勤、发言20%三次小作业，每次5%，共15%考勤，发言共5%小组作业TeamWork30%Solidwork建模10%COSMOSWorks/Ansys分析8%COSMOSMotion运动分析7%Matlab优化设计5%期末考试50%,19,.,作业提交要求,用A4纸打印或手写后提交；作业每人都提交，如有雷同，雷同者全部为零分。按要求时间交,20,.,TeamWork(小组作业),分组：35人一组，74人约14组内容：针对课程指定的产品实例1、Solidwork进行零件建模和装配，生成关键零件工程图和装配体工程图2、COSMOSWorks有限元分析或者Ansys有限元分析3、COSMOSMotion运动分析4、Matlab优化工具箱进行机械优化设计,21,.,0409届TeamWork情况,重视TeamWork大作业选择对象要仔细考虑，与老师交流确定建模，有限元仿真，运动仿真都要重视禁止抄袭现象理论结合实际动手能力思考重于学习享受学习的过程，重视学习的成果,22,.,Teamwork分组对象,Bigdog2Ripsaw2Nomad2Packbot2RobotArm2Electricwheelchair2A，B两类，A类28分起，B类20分起各组根据自己情况任选属于哪类,23,.,进度安排第9周确定分组名单、组长第9周确定工程对象第12周进行检查第16周展示和点评按小组评分（一般不按个人评分），评分记入总成绩注意：小组之间不得雷同，否则都记零分不得和往届雷同，否则记零分提示：影响最后的总成绩,24,.,最终提交文件：,提交文件：1、提交四部分的相关建模零件，装配体，AVI/Rm视频，有限元分析，运动分析文件，结果文件等；2、以小组为单位提交Teamwork报告，Word文件，（打印版和电子版，标明各人所作的工作）；3、以小组为单位提交演示文件PPT，并准备课堂演示4、Teamwork报告和PPT汇报中请标明各人的工作内容,25,.,TeamWork汇报要求,分为2次课，每组汇报演示5分钟，提问5分钟将相关文件拷贝在U盘中，供演示、提问、问题使用，包括：演示PPT文件相关建模，装配，运动的视频文件和结果文件分析,26,.,常见问题,小组中有人做的多，有人做的少，有人干脆不做合理组织团队（同宿舍有好处有坏处，不一定由同宿舍组成团队）合理安排任务调节各自心理以学到知识为目的汇报中请标明各人的工作内容,27,.,学习资源,搜索引擎Google、Baidu、专利检索网站论坛iCAx综合资讯网站、仿真科技论坛、交大网络数据库超星数字图书馆、中国期刊网、其它网络资源纸质图书馆交大图书馆、,28,.,搜索引擎,Google搜索引擎Google的成功得益于其强大的功能和独到的特点：Google检索网页数量达24亿，搜索引擎中排名第一；Google支持多达132种语言，包括简体中文和繁体中文；Google网站只提供搜索引擎功能，没有花里胡哨的累赘；Google速度极快，据说有15000多台服务器，200多条T3级宽带；Google的专利网页级别技术PageRank能够提供准确率极高的搜索结果；Google具有独到的图片搜索功能；Google具有二进制文件搜索功能（PDF，DOC，PPT，SWF等）；,29,.,Google技巧,关键字选择搜索结果要求不包含某些特定信息“AB”搜索结果至少包含多个关键字中的任意一个“AORB”对搜索的网站进行限制“本科生培养site:”搜索文档“硕士filetype:doc”PPTPDF学术搜索,30,.,其它搜索,百度搜索引擎页面缓存功能较好中文资料较多知识产权局专利检索,31,.,搜索实例分析-中国目前使用Solidworks的公司大概数目,意义：学习如何运用好搜索工具，同时学习问题求解的思路和方法。微软面试题为什么下水道的盖子是圆的？中国有多少辆汽车？多少个加油站才能满足中国的所有汽车？中国目前使用Solidworks的公司或者机构的大概数目？,32,.,方案一,思路：直接搜索各个省市的公司数，相加求和；Solidworks山东公司-代理如果只是考虑东部和中部的省市，中国大概有25个省市，搜索知道每个省市的平均数量是6790。因此据此可以计算出中国目前使用Solidworks公司的数目大概为：,33,.,方案二,思路：通过Solidworks的市场占有率以及公司总数计算；估算Solidworks市场占有率大概为：15%中国目前拥有的各种企业公司总量大概有1100万企业，假设使用Solidworks软件的公司占1/9，那么公司总数即：122.2万,34,.,方案三,查出Solidworks在中国的销售套数，然后根据盗版率计算；Solidworks在全球销售量累计38万套，中国GDP占全球经济的大