hq第一章第二章華僑大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)PPT參考課件

1、2021/3/10,授課：XXX,1,華僑大學(xué)機(jī)電學(xué)院 余龍2021/3/10,授課：XXX,2,第一章 緒論,2021/3/10,授課：XXX,3,小游戲：硬幣穿孔,有這樣一張紙，在紙中間有一個(gè)大小正好相當(dāng)于5角硬幣的圓孔。請(qǐng)問：如果不把紙弄破，如何才能使1元錢的硬幣從這個(gè)孔中穿過？,2021/3/10,授課：XXX,4,第一節(jié) 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要性,隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在整個(gè)生命周期內(nèi)占有越來越重要的位置。通常，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本只占產(chǎn)品總成本的5%，而往往決定70%80%的產(chǎn)品總成本。我們所處的二十一世紀(jì)是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)際化、全球一

2、體化的世紀(jì)，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)是國(guó)際化的競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)日益加劇。為了適應(yīng)這一需要，世界各國(guó)普遍重視提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，以增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的根本目的就是要?jiǎng)?chuàng)新產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)需求和占領(lǐng)更大市場(chǎng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身是創(chuàng)造性的勞動(dòng)，設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新。因此，重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)是增加機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的根本途徑。,2021/3/10,授課：XXX,5,設(shè)計(jì)與文明,人類的物質(zhì)文明和精神文明都是設(shè)計(jì)的產(chǎn)物！,“倉(cāng)廩實(shí)而（則）知禮節(jié)，衣食足而（則）知榮辱”,出自春秋時(shí)期輔佐齊桓公成為第一霸主的管仲之口,人類所有的物質(zhì)和精神文明都是經(jīng)由人類預(yù)先的設(shè)想和計(jì)劃得以實(shí)現(xiàn)。,2021/3/10,授課：XXX,6,設(shè)計(jì)與國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力,2021/

3、3/10,授課：XXX,7,中華民族是勤勞智慧的民族，我國(guó)古代的指南針、造紙、印刷術(shù)和火藥的發(fā)明，曾對(duì)世界科技進(jìn)步作過巨大的貢獻(xiàn)。我國(guó)的科技曾處于世界領(lǐng)先水平，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)曾經(jīng)走在世界前列。 有人曾作過測(cè)算，1820年中國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）是當(dāng)時(shí)世界GDP總量的32.4，居世界首位。此后一路下跌：1890年降為13.2，1919年又降為9.1，到1950年時(shí)下降到7。一個(gè)曾經(jīng)是世界上經(jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)家，到了新中國(guó)成立前夕竟然淪為世界上最貧窮的國(guó)家。 中國(guó)落后的原因是多方面的，其中重要的原因之一就是我國(guó)科技創(chuàng)新能力的衰退。,2021/3/10,授課：XXX,8,關(guān)鍵技術(shù)的自給率低,關(guān)鍵技術(shù)大

4、部分來自進(jìn)口： 工程機(jī)械高技術(shù)產(chǎn)品80%以上； 數(shù)控機(jī)床70%；石油化工裝備76%； 集成電路芯片制造設(shè)備80%； 光纖制造裝備100%； 通訊、半導(dǎo)體、生物、醫(yī)藥和計(jì)算機(jī)行業(yè)60%90%； DVD產(chǎn)量占全球70%以上，但沒有掌握核心專利技術(shù)； 彩電、手機(jī)和微機(jī)的CPU都是掌握在別人手里。,2021/3/10,授課：XXX,9,第二節(jié) 近代設(shè)計(jì)科學(xué)的重大發(fā)展 一、“設(shè)計(jì)學(xué)”從古代到現(xiàn)代的三個(gè)發(fā)展階段 第一階段：由于生產(chǎn)、生活和戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，推動(dòng)了各種簡(jiǎn)單工具及武器的發(fā)明，為實(shí)現(xiàn)某種功能目標(biāo)而發(fā)明的某種器械，其中所用知識(shí)涉及初步的材料力學(xué)和力學(xué)原理，這一時(shí)期的設(shè)計(jì)體現(xiàn)個(gè)人設(shè)計(jì)藝術(shù)的天才。如：中國(guó)的

5、水排，指南車等。這一時(shí)期以16世紀(jì)達(dá)芬奇的創(chuàng)造活動(dòng)為頂點(diǎn)產(chǎn)生原始的功能思想。達(dá)芬奇構(gòu)思的齒輪、螺旋為當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的最高水平。 第二階段：1854年德國(guó)的勞登萊克(Rodenacker)提出將力學(xué)和機(jī)械制造作為機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)，這一時(shí)期作為機(jī)械學(xué)各分支學(xué)科如(機(jī)械原理與零件、機(jī)構(gòu)學(xué)、磨擦學(xué)、疲勞壽命等)發(fā)展迅速，這一時(shí)期的設(shè)計(jì)方法實(shí)質(zhì)上就是機(jī)械學(xué)，而忽略了其核心內(nèi)容“功能”。當(dāng)然，這一時(shí)期機(jī)械學(xué)的發(fā)展為以后機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。,2021/3/10,授課：XXX,10,第三階段：以1947年美國(guó)的麥爾斯(L.D.Miles)重新提出“功能”的概念為起點(diǎn)，這一時(shí)期，對(duì)設(shè)計(jì)學(xué)有深遠(yuǎn)影響的

6、三個(gè)重要學(xué)科內(nèi)容被提出，并逐漸發(fā)展和成熟。即：(1)“功能”思想的重新提出和發(fā)展，(2)“人機(jī)工程學(xué)”思想的形成與發(fā)展，(3)“工業(yè)設(shè)計(jì)”學(xué)術(shù)體系的發(fā)展和成熟。從此開始，人們逐漸研究設(shè)計(jì)學(xué)的內(nèi)涵，并成立了一些世界性組織，如歐洲設(shè)計(jì)研究組織（WDK），從此，設(shè)計(jì)學(xué)作為一門新興學(xué)科，快速發(fā)展起來。,2021/3/10,授課：XXX,11,二、近代“設(shè)計(jì)學(xué)”的重大發(fā)展 l “功能”(Function)思想的提出和發(fā)展“適人” 2 “人機(jī)學(xué)”(Ergonomics，Human Factor)思想的形成和發(fā)展-“宜人” 3“工業(yè)設(shè)計(jì)”(Industrial Design)學(xué)科體系的發(fā)展與成熟-“迷人”

7、以上三項(xiàng)是近代設(shè)計(jì)學(xué)發(fā)展的核心內(nèi)容。 同時(shí)：價(jià)值工程、優(yōu)勢(shì)理論、CAD/CAM技術(shù)、可靠性技術(shù)、有限元、優(yōu)化、并行工程等技術(shù)都推動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展。,2021/3/10,授課：XXX,12,三、近代設(shè)計(jì)在國(guó)外,20世紀(jì)50年代初，聯(lián)邦德國(guó)有感于“Made in USA”產(chǎn)品充斥德國(guó)市場(chǎng)，提出“關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)”，63-64年舉行全國(guó)性的“薄弱環(huán)節(jié)在于設(shè)計(jì)”的研討。 20世紀(jì)60年代后，日本開始有關(guān)設(shè)計(jì)方法和CAD的研究，并改進(jìn)工程技術(shù)教育，產(chǎn)品開發(fā)更新速度驚人。 美國(guó)人二戰(zhàn)后始終以科技大國(guó)自居，57年10月4日前蘇聯(lián)衛(wèi)星上天，受到一次強(qiáng)烈沖擊；80中后期到90年代作為汽車大國(guó)的美國(guó)，到處跑的都是日本汽

8、車，日本電器產(chǎn)品也占主導(dǎo)地位，美國(guó)人才恍然大悟，提出“為競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)而設(shè)計(jì)”,2021/3/10,授課：XXX,13,四、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)在中國(guó),早在20世紀(jì)20年代，中國(guó)的一些工科大學(xué)就開設(shè)了機(jī)械設(shè)計(jì)課程，主要由外籍教授講授。 50年代以后，全面引進(jìn)了當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的機(jī)械原理和機(jī)械零件教材以及全面的教學(xué)手段(習(xí)題、模型、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)) 。其教學(xué)內(nèi)容基本上類同于德國(guó)的學(xué)術(shù)體系。 進(jìn)入70年代以后，世界各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家逐漸認(rèn)識(shí)到面對(duì)世界市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，人們手中的重要武器就是“設(shè)計(jì)”。它們很早就把“設(shè)計(jì)學(xué)”從“機(jī)械學(xué)”中分列出來，并逐漸發(fā)展了各有持色的面向市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)教育體系,2021/3/10,授課：

9、XXX,14,到80年代我們還沒處理好“機(jī)械學(xué)”和“設(shè)計(jì)學(xué)”的關(guān)系，那時(shí)的學(xué)術(shù)氣氛非常濃厚，到處可以聽到達(dá)到或超過世界先進(jìn)水平、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的說法。 面對(duì)21世紀(jì)、我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，只有改善設(shè)計(jì)教育、研究和實(shí)踐，使之和“市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)”緊密聯(lián)系起來，我們的設(shè)計(jì)工作才能真正發(fā)揮對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支持作用。這對(duì)中國(guó)的未來是至關(guān)重要的。,2021/3/10,授課：XXX,15,第三節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的原則和基本程序 一、機(jī)械設(shè)計(jì)原則 在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)遵循如下基本原則： (1)實(shí)用性原則 又稱功能明確原則。主要表現(xiàn)為機(jī)器應(yīng)具有明確合理的功能，能完成一定的功能。 實(shí)用性-市場(chǎng)需要,2021/3/10,授課

10、：XXX,16,(2)創(chuàng)造性原則 創(chuàng)造性設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)最基本的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)者只有大膽創(chuàng)新，才能有所發(fā)明、有所創(chuàng)造、有所改進(jìn)。 設(shè)計(jì)者應(yīng)處理好創(chuàng)新和繼承的關(guān)系，在繼承的基礎(chǔ)上重新。 創(chuàng)新 建立優(yōu)勢(shì) 才能贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),2021/3/10,授課：XXX,17,(3)可靠性原則 可靠性是衡量機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。是產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵！ (4)優(yōu)化原則 設(shè)計(jì)者初步判定的設(shè)計(jì)方案或模型常是原始的，并且有經(jīng)驗(yàn)性的，必須經(jīng)過推理、分析和計(jì)算，使設(shè)計(jì)成果達(dá)到當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)水平和該產(chǎn)品制造及使用條件的最佳水平（價(jià)值最優(yōu)），在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面，經(jīng)全面分析和計(jì)算而達(dá)到最優(yōu)化的結(jié)果。,2021/3/10,授

11、課：XXX,18,(5)安全性原則 機(jī)械產(chǎn)品的不安全因素常會(huì)導(dǎo)致機(jī)械和人身事故，甚至造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。 (6)經(jīng)濟(jì)性原則 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性好壞是產(chǎn)品具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要方面，主要表現(xiàn)又在確保產(chǎn)品功能的前提下，盡力降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 (7)評(píng)價(jià)審核原則 機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作過程，涉及到很多因素和方面，因而設(shè)計(jì)過程也是一種信息加工、處理分析、判斷決策和修正的過程。,2021/3/10,授課：XXX,19,二、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本程序 1、機(jī)械設(shè)計(jì)的類型 機(jī)械設(shè)計(jì)按其創(chuàng)新程度可分為以下三種類型（德國(guó)學(xué)派）： (1)開發(fā)性設(shè)計(jì) 在全部功能或主要功能的實(shí)現(xiàn)原理和結(jié)構(gòu)未知的情況下

12、，運(yùn)用成熟的科學(xué)技術(shù)成果所進(jìn)行的新型的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 (2)適應(yīng)性設(shè)計(jì) 在主功能的實(shí)現(xiàn)原理或者結(jié)構(gòu)方案保持基本不變的情況下，增補(bǔ)或減少產(chǎn)品的某些功能，或局部更改某些功能的原理或結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品適應(yīng)特定的使用條件或者用戶特殊要求所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 老產(chǎn)品改進(jìn)、引進(jìn)消化、仿造,2021/3/10,授課：XXX,20,(3)變型性設(shè)計(jì) 在功能原理和結(jié)構(gòu)都保持不變的情況下變動(dòng)產(chǎn)品部分零部件的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，擴(kuò)大規(guī)格或補(bǔ)齊系列，以滿足更大范圍功能參數(shù)需要的設(shè)計(jì)，又稱變參數(shù)設(shè)計(jì)。變型性設(shè)計(jì)是產(chǎn)品系列化的手段。,美國(guó)學(xué)派則把設(shè)計(jì)分為兩類 1）創(chuàng)新設(shè)計(jì) 2）更新設(shè)計(jì),2021/3/10,授課：XXX,21,2

13、、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本程序 其基本程序可以分為四個(gè)階段： 1）設(shè)計(jì)規(guī)劃：機(jī)械設(shè)計(jì)首先必須明確任務(wù)和要求。 2）方案設(shè)計(jì)：就是新產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì) 3）技術(shù)設(shè)計(jì)：其任務(wù)是將功能原理方案具體化，尋求機(jī)器及其零部件的合理結(jié)構(gòu)。 4）施工設(shè)計(jì)：其主要內(nèi)容是完成產(chǎn)品制造所需的全部圖樣和技術(shù)文件,2021/3/10,授課：XXX,22,3.機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的步驟 從綜合的角度看機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以歸納為三大步-即創(chuàng)意、構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)。 創(chuàng)意的重點(diǎn)在于新穎性，但這種新穎性必須具有潛在的需求。 構(gòu)思的重點(diǎn)在于創(chuàng)造即要構(gòu)思一種新的技術(shù)方向或功能原理來實(shí)現(xiàn)某創(chuàng)意。 實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)在于驗(yàn)證構(gòu)思的合理性，可以通過模型或樣機(jī)來檢驗(yàn)構(gòu)思和設(shè)計(jì)

14、的合理性。,2021/3/10,授課：XXX,23,創(chuàng)意,構(gòu)思,實(shí)現(xiàn),認(rèn)識(shí)需求,界定目標(biāo),求解問題,分析和優(yōu)選,評(píng)價(jià)與決策,表達(dá),實(shí)現(xiàn),概念設(shè)計(jì),功能原理設(shè)計(jì),可行和不可行性報(bào)告,模型,樣機(jī),市場(chǎng)檢驗(yàn),2021/3/10,授課：XXX,24,連點(diǎn)的方法,如圖，一筆畫出4根直線把9個(gè)點(diǎn)連接起來。你能做到嗎？,2021/3/10,授課：XXX,25,2021/3/10,授課：XXX,26,一、功能原理設(shè)計(jì) 實(shí)質(zhì)是：原理方案的構(gòu)思與擬定過程。此階段應(yīng)用創(chuàng)造性 思維，加上借鑒前人有效的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，尋求滿足功能要求的原 理性方案。如何借鑒前人的設(shè)計(jì)？學(xué)習(xí)、參觀、實(shí)踐、實(shí)驗(yàn) 1.一個(gè)待設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或系統(tǒng)要考慮

15、那些因素呢？ 輸入量、輸出量、特性、空間尺寸，以及相應(yīng)的約束條件， 可以用黑箱來表示并求解未知的機(jī)械系統(tǒng)。,第四節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要環(huán)節(jié),2021/3/10,授課：XXX,27,2.功能原理設(shè)計(jì)的表達(dá)方式： 主要用簡(jiǎn)圖和示意圖來表達(dá)功能原理方案的構(gòu)思。 如：原油抽油機(jī)的換向機(jī)構(gòu)： 1 電機(jī)換向、 2 機(jī)械換向（曲柄、摩擦、行星） 船用自動(dòng)抽水機(jī)的原理方案設(shè)計(jì)。 3.功能原理設(shè)計(jì)是一個(gè)形象思維與邏輯思維推理過程 功能原理設(shè)計(jì)是創(chuàng)新和開發(fā)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵階段。從本質(zhì) 上決定了機(jī)械設(shè)計(jì)水平。 功能原理試驗(yàn)階段：模型試驗(yàn)，證明構(gòu)思的可行性。,2021/3/10,授課：XXX,28,二.實(shí)用化設(shè)計(jì)-原理方

16、案的結(jié)構(gòu)化 確定所需零件的材料、形狀、尺寸、加工方法及總體布局。 該階段涉及到如下技術(shù)問題：如：材料學(xué)、工藝學(xué)、精度、 設(shè)計(jì)計(jì)算方法、制圖、實(shí)驗(yàn)和測(cè)試技術(shù)。 實(shí)用化設(shè)計(jì)還要涉及到總體布局和一系列外圍問題，除應(yīng) 用創(chuàng)新性思維活動(dòng)外，更多的是分析和校核工作，但不應(yīng)局限 在零件設(shè)計(jì)水平上，而應(yīng)該更多考慮功能的可靠性，制造及裝 配工藝性，使用性能及成本,所以實(shí)用化設(shè)計(jì)是一個(gè)多循環(huán)的， 由初級(jí)階段向高級(jí)階段發(fā)展的設(shè)計(jì)階段。 該設(shè)計(jì)階段可以衡量一位設(shè)計(jì)師的水平(基本功）。,2021/3/10,授課：XXX,29,該設(shè)計(jì)階段有如下要求： 1.安全、可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、壽命長(zhǎng)； 2.設(shè)計(jì)者要控制相關(guān)因素在

17、各自規(guī)定的范圍內(nèi)，如應(yīng)力、變形、 振動(dòng)、腐蝕、重量、體積、成本等； 3.要求遵循以下的設(shè)計(jì)原理： 等強(qiáng)度原理、合理力流原理、變形協(xié)調(diào)原理、力平衡原理、 自補(bǔ)償原理、穩(wěn)定性原理； 4.實(shí)驗(yàn)：實(shí)用化設(shè)計(jì)階段要做樣機(jī)實(shí)驗(yàn)（測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)， 如強(qiáng)度、剛度、可靠性、振動(dòng)、穩(wěn)定性、噪音、抗腐蝕， 以便發(fā)現(xiàn)問題和修改設(shè)計(jì)）。,2021/3/10,授課：XXX,30,三、商品化設(shè)計(jì) 此階段要注意以下三個(gè)方面內(nèi)容： 技術(shù)方面-設(shè)計(jì)原理和技術(shù)參數(shù)的先進(jìn)性（材料、工藝、精度、性能、壽命、可靠性等）。 經(jīng)濟(jì)方面-實(shí)施費(fèi)用和可能取得的經(jīng)濟(jì)效益之比，（技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析或價(jià)值分析）。 社會(huì)方面-社會(huì)效益，如提高社會(huì)生產(chǎn)力，推

18、動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，增加社會(huì)福利，環(huán)保要求。（具體講，如：造型設(shè)計(jì)，人機(jī)關(guān)系，附加功能，維修性，互換性，回收性，售后服務(wù)。） 從價(jià)值工程角度-機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)以功能分析為核心，以科學(xué)的分析計(jì)算方法為工具，用最低的成本實(shí)現(xiàn)必須的功能。,2021/3/10,授課：XXX,31,第五節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的思維特點(diǎn)和方法特點(diǎn) 前面講到，設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)新的過程，是在多種相互矛盾的需求和約束條件下反復(fù)進(jìn)行協(xié)調(diào)和折衷的過程。 從思維角度：設(shè)計(jì)是針對(duì)總功能目標(biāo)的發(fā)散性思維和收斂求解的交替過程，是一種多解問題求優(yōu)的思維過程。,海闊天空 九九歸一,2021/3/10,授課：XXX,32,一、設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)新和綜合的過程 1、創(chuàng)新需要充分發(fā)

19、揮設(shè)計(jì)人員的三種能力： 抽象思維（抓住問題的本質(zhì)） 創(chuàng)造性思維（求多解） 形象思維（頭腦設(shè)計(jì)階段） 創(chuàng)新是建立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上，沒有科學(xué)基礎(chǔ)甚至背離它去搞所謂的創(chuàng)新是徒勞無益的，如永動(dòng)機(jī)。 2、信息的交流與綜合是創(chuàng)新的前提 （如：要充分利用信息高速公路），所以創(chuàng)新是在繼承基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。,2021/3/10,授課：XXX,33,二、設(shè)計(jì)是一格迭代過程（即信息反饋、反復(fù)求優(yōu)的過程） 三、設(shè)計(jì)過程是在約束條件下求優(yōu)過程（約束優(yōu)化問題） 包括：方案優(yōu)化、設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化和整體 布局方案優(yōu)化。 （設(shè)計(jì)者要善于協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)要求和各種約束條件之間的關(guān)系， 從中尋求相對(duì)最優(yōu)解，不是理想最優(yōu)解）。,四、機(jī)

20、械設(shè)計(jì)過程是求解一個(gè)待定的技術(shù)系統(tǒng)的過程,2021/3/10,授課：XXX,34,（人類幾千年的發(fā)展史一直伴隨著機(jī)械構(gòu)思和機(jī)械設(shè)計(jì)，從石刀、石斧的石器時(shí)代到目前的衛(wèi)星、飛船的太空時(shí)代，構(gòu)成了機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展史。） 自然、社會(huì)、科技文化都影響著機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展（農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等需求導(dǎo)致科學(xué)和設(shè)計(jì)的發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)物質(zhì)文明建設(shè)，引起社會(huì)生活的變化。高科技反過來促進(jìn)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)手段的發(fā)展）。 如：一戰(zhàn)，飛機(jī)，非洲自給自足的部落社會(huì) 二戰(zhàn)，飛機(jī)，導(dǎo)彈，V-1，V-2，原子彈，潛艇,第六節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展簡(jiǎn)史,2021/3/10,授課：XXX,35,機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一個(gè)逐漸發(fā)展的過程 總體上看，機(jī)械的發(fā)展由簡(jiǎn)

21、到繁，由粗到精。 （ 第一次工業(yè)革命：蒸汽機(jī)； 第二次工業(yè)革命：計(jì)算機(jī)； 第三次工業(yè)革命：低溫超導(dǎo)的應(yīng)用）。 在一系列工業(yè)革命中，機(jī)械設(shè)計(jì)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段： 直覺設(shè)計(jì)階段 ： 人們從自然現(xiàn)象中得到啟發(fā)（如魯班），全憑直覺來 設(shè)計(jì)和制造工具和設(shè)備，逐漸轉(zhuǎn)向分析機(jī)械的工作原理。 與數(shù)學(xué)結(jié)合，產(chǎn)生力學(xué)和機(jī)械學(xué)。,2021/3/10,授課：XXX,36,經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段： 自17世紀(jì)以來，人們開始運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式來解決設(shè)計(jì)中的 一些問題，如材料強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和強(qiáng)度、機(jī)器功率及 成本等。直到19世紀(jì)，人們還不能提出更多的設(shè)計(jì)理論與方 法來指導(dǎo)各類設(shè)計(jì)。20世紀(jì)初才出現(xiàn)了設(shè)計(jì)圖紙，直到今天， 各國(guó)的設(shè)計(jì)者多

22、數(shù)仍采用圖紙?jiān)O(shè)計(jì)法。 特點(diǎn)：主要是依靠個(gè)人的才能和經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用一些基本設(shè) 計(jì)計(jì)算理論，借助類比、模擬和試湊等方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)， 因此，設(shè)計(jì)僅能滿足基本的功能要求，局限性大、周期長(zhǎng)， 不易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。,2021/3/10,授課：XXX,37,半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段 特點(diǎn)：該階段設(shè)計(jì)理論主要集中在揭示具體設(shè)計(jì)對(duì)象 的內(nèi)在機(jī)理上，還未能將設(shè)計(jì)作為一門學(xué)科來研究。 （設(shè)計(jì)的成功與失敗與設(shè)計(jì)者的經(jīng)歷，經(jīng)驗(yàn)有緊密的 聯(lián)系。對(duì)許多具體設(shè)計(jì)對(duì)象的內(nèi)在機(jī)理的研究很不成 熟，設(shè)計(jì)帶有很大的條件性和經(jīng)驗(yàn)性。如：滑動(dòng)軸承 設(shè)計(jì)，只能依靠驗(yàn)算P和PV值）。 此階段的設(shè)計(jì)方法未能完全將局部與系統(tǒng)，定性 與定量，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)，技術(shù)與

23、經(jīng)濟(jì)，技術(shù)與美學(xué) 統(tǒng)一 起來。,2021/3/10,授課：XXX,38,此階段的理論研究工作包括： 材料應(yīng)力-應(yīng)變理論，疲勞理論，材料蠕變理論，流體 潤(rùn)滑和彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑，摩擦磨損理論，斷裂力學(xué)，可靠 性分析。 分析計(jì)算帶有很多假設(shè)條件，應(yīng)用了很多經(jīng)驗(yàn)公式。 關(guān)鍵零件的實(shí)驗(yàn)研究（如軸的強(qiáng)度問題），零件的標(biāo)準(zhǔn) 化，部件的通用化和系列化，都可以提高設(shè)計(jì)速度、設(shè)計(jì)質(zhì) 量、降低成本。 所以加強(qiáng)設(shè)計(jì)理論和方法的研究，可以減少設(shè)計(jì)的盲目 性，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，使設(shè)計(jì)向理論設(shè)計(jì)階段發(fā)展。 未來的理論設(shè)計(jì)階段：應(yīng)是智能化的無紙化設(shè)計(jì)，CAD-CAM,2021/3/10,授課：XXX,39,設(shè)計(jì)的發(fā)展過程為

24、： 運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)剛度設(shè)計(jì)動(dòng)力設(shè)計(jì)學(xué) 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)熱力學(xué)設(shè)計(jì)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 疲勞設(shè)計(jì)CAD專家系統(tǒng)人工智能設(shè)計(jì)。） 設(shè)計(jì)發(fā)展的總趨勢(shì)： 近幾十年，每10年知識(shí)翻一番，在新興學(xué)科和技術(shù) 不斷涌現(xiàn)、科學(xué)的交叉與綜合、新的理論和方法不斷出 現(xiàn)的基礎(chǔ)上： 分析，計(jì)算，試驗(yàn)從宏觀走向微觀； 設(shè)計(jì)從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)； 方案設(shè)計(jì)從單目標(biāo)設(shè)計(jì)走向多目標(biāo)設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)周期越來越短。,第七節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和展望,2021/3/10,授課：XXX,40,（設(shè)計(jì)的發(fā)展體現(xiàn)在如下4個(gè)方面） 一、產(chǎn)品功能原理的發(fā)展 產(chǎn)品功能直接受科技發(fā)展的影響，如：電子管半導(dǎo)體半導(dǎo)體元件超集成化。低溫超導(dǎo)使磁懸浮列車產(chǎn)生飛躍。功能原理

25、的創(chuàng)新一方面源于科技進(jìn)步，一方面源于設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維。 二、產(chǎn)品質(zhì)量的提高 科技進(jìn)步對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高起著主要的作用，如：新材料 （發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，飛機(jī)，.），新工藝等。 產(chǎn)品質(zhì)量包括以下兩方面內(nèi)容： 基本性能：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，操作性能，經(jīng)濟(jì)性能等、 適應(yīng)能力：對(duì)工況、條件的適應(yīng)能力，如：物料形狀尺寸、 溫度、濕度、粘度、載荷、速度、加速度、振動(dòng)等。 （對(duì)產(chǎn)品上述行為的研究將有助于質(zhì)量的提高。）,2021/3/10,授課：XXX,41,三、設(shè)計(jì)方法和手段的發(fā)展 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法占去了設(shè)計(jì)時(shí)間的3/4，而采用CAD設(shè)計(jì) 可以很快完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化分析，可以存儲(chǔ)、調(diào)用、查 閱大量資料和信息。專家系統(tǒng)

26、將使CAD更加完善） 四、機(jī)電液一體化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 機(jī)械工業(yè)發(fā)展方向?yàn)椋盒畔⒒?、柔性化、智能化，集中體 現(xiàn)為機(jī)電液一體化。 一體化的特點(diǎn)： 自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理（運(yùn)算，判斷，存儲(chǔ)記憶）、 自動(dòng)顯示、自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制、診斷、自動(dòng)保護(hù)，使人機(jī)關(guān) 系發(fā)生根本性變化，向智能化方向發(fā)展。,2021/3/10,授課：XXX,42,第八節(jié) 概念設(shè)計(jì),一、什么是概念設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)是由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng)，它表現(xiàn)為一個(gè)由粗到精、由模糊到清晰、由具體到抽象的不斷進(jìn)化的過程。概念設(shè)計(jì)即是利用設(shè)計(jì)概念并以其為主線貫穿全部設(shè)計(jì)過程的設(shè)計(jì)方法。概念設(shè)計(jì)是完整而全面的設(shè)計(jì)

27、過程，它通過設(shè)計(jì)概念將設(shè)計(jì)者繁復(fù)的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。,2021/3/10,授課：XXX,43,概 念 設(shè) 計(jì),例子 ： 1、現(xiàn)有的挖掘機(jī)。 2、概念挖掘機(jī)。,概念設(shè)計(jì)不同于現(xiàn)實(shí)中真實(shí)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，概念產(chǎn)品的設(shè)計(jì)往往具有一定的超前性，它不考慮現(xiàn)有的生活水平、技術(shù)和材料，而是在設(shè)計(jì)師能力所能達(dá)到的范圍來考慮人們未來的產(chǎn)品形態(tài)，它是一種針對(duì)人們的潛在需求的設(shè)計(jì)。,2021/3/10,授課：XXX,44,產(chǎn)品功能的概念化,產(chǎn)品概念的可視化,概念設(shè)計(jì)商品化,概念設(shè)計(jì),二、概念設(shè)計(jì)的目的： 在產(chǎn)品開發(fā)的前期對(duì)將要進(jìn)入市場(chǎng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)計(jì)進(jìn)行全方位的驗(yàn)證，提出新的功能

28、和創(chuàng)意，探索解決問題的方案，并為將來新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、廣告宣傳和上市銷售做好充分準(zhǔn)備。,2021/3/10,授課：XXX,45,在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的前期，將產(chǎn)品的功能劃分、市場(chǎng)定位、目標(biāo)客戶、價(jià)格區(qū)間等概念，用草圖的形式確定下來。產(chǎn)品功能的概念化是設(shè)計(jì)師在概念設(shè)計(jì)中最艱巨的任務(wù)。 產(chǎn)品功能的概念化的實(shí)質(zhì)就是要提出問題，即在解決問題之前首先弄清目前存在那些問題，有什么問題需要在設(shè)計(jì)中解決，找出構(gòu)成這些問題的主要因素，提出解決問題的設(shè)想和方案，這樣才能準(zhǔn)確地把握我們將要做的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的風(fēng)格與形式。,1、產(chǎn)品功能的概念化,2021/3/10,授課：XXX,46,2、設(shè)計(jì)概念的可視化,就是把文字和草圖

29、形式的產(chǎn)品概念定義，通過圖樣與樣機(jī)模型轉(zhuǎn)化為更直觀、更容易被普通人所理解的可視化形態(tài)。也就是把設(shè)計(jì)概念具象化的表現(xiàn)出來，使原來“無形”的概念成為“有形”的概念產(chǎn)品。 這些概念設(shè)計(jì)圖樣或模型可以用于企業(yè)各部門在開發(fā)過程中的協(xié)調(diào)與溝通。也可用來征求目標(biāo)客戶和企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)與銷售等部門的意見，經(jīng)過對(duì)各方面的意見收集與研討，最終得到的結(jié)論可以作為一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型的決策依據(jù)。,2021/3/10,授課：XXX,47,這款新型的MP3播放器，既保持小巧的身姿，又能夠兼顧C(jī)D 音樂媒體，大部分時(shí)候它都像是普通的MP3播放器一樣工作，但是如果你想聽一下CD的時(shí)候，只需要將CD插入插槽，通過一端的轉(zhuǎn)軸將CD光盤固

30、定住，它就可以讀取CD上的音樂了。,MP3播放器,2021/3/10,授課：XXX,48,就是把一個(gè)富有創(chuàng)意的概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為真正的商品，在概念設(shè)計(jì)的前期，人們對(duì)創(chuàng)新的期待與需求賦予了設(shè)計(jì)師很大的自由創(chuàng)作空間，而在概念設(shè)計(jì)商品化的過程中，設(shè)計(jì)師往往不得不對(duì)原來的概念產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修改，把一個(gè)概念產(chǎn)品變成具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的商品，并大批量的生產(chǎn)和銷售之前有很多問題需要解決，工業(yè)設(shè)計(jì)師必須與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師、市場(chǎng)銷售人員密切配合，對(duì)他們提出的設(shè)計(jì)中一些不切實(shí)際的新創(chuàng)意進(jìn)行修改。對(duì)于概念設(shè)計(jì)中具有可行性的設(shè)計(jì)成果也要敢于堅(jiān)持自己的意見，只有這樣才能把設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。,3、概念設(shè)計(jì)的商品化,20

31、21/3/10,授課：XXX,49,概念設(shè)計(jì)的作用和特點(diǎn),概念設(shè)計(jì)最主要的作用在于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，若沒有新的創(chuàng)意，概念設(shè)計(jì)就失去了意義。一個(gè)合格的設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前都會(huì)對(duì)自己將要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品設(shè)定一個(gè)新的產(chǎn)品概念定義，這個(gè)新的概念定義一般都會(huì)包含較大的范圍，目的是在初期的創(chuàng)意階段不會(huì)受到過多的束縛從而使設(shè)計(jì)更有新意。如，電話機(jī)（信息傳遞機(jī)械）的設(shè)計(jì)。 概念設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)就是創(chuàng)新和標(biāo)新立異，概念設(shè)計(jì)要有創(chuàng)造性，設(shè)計(jì)師可充分發(fā)揮自己的潛力進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新。,2021/3/10,授課：XXX,50,概念飛行汽車,大城市堵車現(xiàn)象嚴(yán)重，廣闊天空就是未來開發(fā)的對(duì)象，這輛“G440 概念飛行汽車”可能就是未來交通

32、工具的雛形。,它有四個(gè)渦輪、7個(gè)座位、可垂直離開地面和登陸。操作簡(jiǎn)化更接近汽車操作，當(dāng)然它不會(huì)像客機(jī)或直升機(jī)那樣飛的很高，以低空飛行為主。,2021/3/10,授課：XXX,51,普通機(jī)床,電 風(fēng) 扇,割 草 機(jī),返回,2021/3/10,授課：XXX,52,數(shù)數(shù)看有幾個(gè)黑點(diǎn)！,2021/3/10,授課：XXX,53,授課：XXX,54,2021/3/10,第二章 機(jī)器的組成及典型機(jī)器的功能分析,2021/3/10,授課：XXX,55,現(xiàn)代機(jī)器的定義： 機(jī)器是由兩個(gè)或兩個(gè)以上相互聯(lián)系配合的構(gòu)件所組成的聯(lián)合體，通過其中某些構(gòu)件的限定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能將某種原動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變，以執(zhí)行人們預(yù)期的工作，在人

33、或其它智能體的操作和控制下，實(shí)現(xiàn)為之設(shè)計(jì)的某種或某幾種功能。,第一節(jié) 機(jī)器的定義,2021/3/10,授課：XXX,56,一、傳統(tǒng)的觀點(diǎn)看機(jī)器的組成 二、從不同的角度看機(jī)器的組成 三、從功能觀點(diǎn)看機(jī)器的組成,第二節(jié) 機(jī)器的組成,2021/3/10,授課：XXX,57,“任何機(jī)器是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)和工作機(jī)三部分組成的?！?馬克思 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又增添了控制器。,第二節(jié) 機(jī)器的組成,一、傳統(tǒng)的觀點(diǎn),2021/3/10,授課：XXX,58,即： 原動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)機(jī) 機(jī)器 工作機(jī) 機(jī)械裝置 控制器 電子控制系統(tǒng),一、傳統(tǒng)的觀點(diǎn),第二節(jié) 機(jī)器的組成,2021/3/10,授課：XXX,59,1）從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度看，機(jī)器是由各種基本機(jī)構(gòu)組合而成的。 2）從結(jié)構(gòu)學(xué)的角度看，機(jī)器是一系列基本構(gòu)件組裝而成的。 3）從專業(yè)的角度看，常常以主要部件特征來看機(jī)器的組成。（專用部件和通用部件組成）,二、從不同的角度看機(jī)器的組成,第二節(jié) 機(jī)器的組成,2021/3/10,授課：XXX,60,汽車的組成,圖2-1 汽車的組成 1-底盤 2-發(fā)動(dòng)機(jī) 3-車身,2021/3/10,授課：XXX,61,圖2-2 車床組成圖 1床身 2尾座 3刀架 4主軸箱 5進(jìn)給箱 6床腿 7溜板箱,CA6140車床,2021/3/10,授課：XXX,62,三、從功能觀點(diǎn)看機(jī)器的組成,早在1947年美國(guó)的一位