现代机械设计理论与方法课件

现代机械设计理论与方法设计工程研究所1感谢你的欣赏2019-9-5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2019-9-5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。2019-9-5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2019-9-5010203040506070设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售对成本的影响所需的工时成本设计与产品开发成本关于设计及其重要性2019-9-575%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0102030405060产品定义产品设计工艺规划制造检验应用发生错误修改错误75%成本%80%设计与修改工作关于设计及其重要性2019-9-5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2019-9-5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2019-9-5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2019-9-5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。2019-9-5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)传统机械现代机械设计思想设计过程设计准则虚拟样机→评价→优化参数→设计与制作2019-9-5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）。2019-9-5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2019-9-5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2019-9-5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2019-9-5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：智能化

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。2019-9-5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2019-9-5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）2019-9-5

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2019-9-5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

……2019-9-5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