浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件

學(xué)而由其統(tǒng)，言而要其中，文而濟(jì)其用，行而顯于眾?！哆M(jìn)學(xué)解》

韓愈

學(xué)而由其統(tǒng)，言而要其中，機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-1機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新概述機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展與材料科學(xué)密切相關(guān)：（1）石器時(shí)代（2）銅器時(shí)代（3）鐵器時(shí)代（4）半導(dǎo)體時(shí)代機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-1機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新概述浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件早期機(jī)械實(shí)例早期機(jī)械實(shí)例早期機(jī)械實(shí)例早期機(jī)械實(shí)例地動儀地動儀牛頓手制的望遠(yuǎn)鏡牛頓手制的望遠(yuǎn)鏡StructureofoldbikeStructureofoldbikeSimplemachine-NutcrackerSimplemachine-NutcrackerGalileo望遠(yuǎn)鏡Galileo望遠(yuǎn)鏡英國早期的火車（1847年）英國早期的火車（1847年）水泵的結(jié)構(gòu)水泵的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代機(jī)械實(shí)例現(xiàn)代機(jī)械實(shí)例現(xiàn)代機(jī)械實(shí)例現(xiàn)代機(jī)械實(shí)例現(xiàn)代機(jī)械實(shí)例現(xiàn)代機(jī)械實(shí)例浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件國際空間站（2005年）國際空間站（2005年）機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展1、60年代：優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠設(shè)計(jì)、仿生設(shè)計(jì)2、70年代：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、有限元設(shè)計(jì)、邊界元設(shè)計(jì)3、80年代：質(zhì)量驅(qū)動設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、分形設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展1、60年代：優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠設(shè)計(jì)、仿生設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展4、90年代：并行設(shè)計(jì)（基于網(wǎng)路的設(shè)計(jì)）、虛擬設(shè)計(jì)，基于實(shí)例的設(shè)計(jì)5、21世紀(jì)：計(jì)算設(shè)計(jì)（計(jì)算實(shí)驗(yàn)或數(shù)字設(shè)計(jì)）、集成設(shè)計(jì)······機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展4、90年代：并行設(shè)計(jì)（基于網(wǎng)路的設(shè)計(jì)）、虛優(yōu)化設(shè)計(jì)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)方法仿生設(shè)計(jì)示例仿生設(shè)計(jì)示例仿生設(shè)計(jì)示例仿生設(shè)計(jì)示例人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)綜述一、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的涵義：利用技術(shù)原理進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思的設(shè)計(jì)實(shí)踐活動。(1)Improvement(2)Innovation(3)Creation機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)綜述齒輪有限元設(shè)計(jì)齒輪有限元設(shè)計(jì)數(shù)字化設(shè)計(jì)示例－陳奎霖2006數(shù)字化設(shè)計(jì)示例－陳奎霖2006機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)二、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本類型及其活動特點(diǎn)1、原理開拓創(chuàng)新2、組合創(chuàng)新3、轉(zhuǎn)用創(chuàng)新（變異的創(chuàng)新）4、克服偏見的創(chuàng)新機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)二、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本類型及其活動特點(diǎn)機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-3機(jī)械功能原理設(shè)計(jì)及創(chuàng)新一、機(jī)械系統(tǒng)及功能二、功能原理設(shè)計(jì)的意義三、功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析四、功能元求解及求系統(tǒng)原理解機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-3機(jī)械功能原理設(shè)計(jì)及創(chuàng)新機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)五、功能原理的創(chuàng)新洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)原理機(jī)械式洗衣機(jī)（波輪式、滾筒式）干洗（蒸汽洗衣機(jī)）超聲波洗衣機(jī)納米洗衣機(jī)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案電機(jī)－帶傳動－輪論（滾筒）電機(jī)－波輪（滾筒）機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)五、功能原理的創(chuàng)新機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-4傳動方案及機(jī)構(gòu)創(chuàng)新一、傳動方案二、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新§1-5機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與創(chuàng)新機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-4傳動方案及機(jī)構(gòu)創(chuàng)新浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件傳動方案的布置原則1、傳遞載荷能力小的（例如、帶）放在高速級2、有動載荷的（例如、鏈）放在低速級3、傳動平穩(wěn)的（例如、斜齒輪）放在高速級，傳動平穩(wěn)性較差的（例如、直齒輪）放在低速級4、運(yùn)動鏈中有摩擦傳動的（例如、帶與摩擦輪傳動），制動器應(yīng)放在工作機(jī)前，才能實(shí)現(xiàn)有效制動傳動方案的布置原則1、傳遞載荷能力小的（例如、帶）放在高速級浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-6現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)電一體化1、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法功能—原理——結(jié)構(gòu)2、CAD—計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)3、FEM與BEM設(shè)計(jì)4、價(jià)值設(shè)計(jì)（VD）5、人機(jī)工程設(shè)計(jì)機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)§1-6現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)電一體化示例－紙張分離原理解示例－紙張分離原理解機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)6、新的設(shè)計(jì)與分析方法1990年前：運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)，動力學(xué)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)，疲勞設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，可靠性設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有限元設(shè)計(jì)，摩擦學(xué)設(shè)計(jì)，工業(yè)造型設(shè)計(jì)1990年后：并行設(shè)計(jì)，虛擬設(shè)計(jì)，協(xié)同設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，智能設(shè)計(jì)，集成設(shè)計(jì)模糊設(shè)計(jì)，反求設(shè)計(jì)，可重構(gòu)設(shè)計(jì)，生態(tài)設(shè)計(jì)…..機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)6、新的設(shè)計(jì)與分析方法機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)6、新的設(shè)計(jì)技術(shù)與軟件CAD/CAE/CAPP，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)工具庫，設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件；集成化設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)（并行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)）；例如，UNIGRAPHYSICS,ProE,Ansys等機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)6、新的設(shè)計(jì)技術(shù)與軟件機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)二、機(jī)電一體化1、機(jī)電原理與技術(shù)的集成原理的替換與集成結(jié)構(gòu)的替換與集成技術(shù)的替換與集成2、光－聲－機(jī)—電原理與技術(shù)的集成3、微機(jī)械的設(shè)計(jì)機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)二、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)有限元設(shè)計(jì)有限元設(shè)計(jì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)磁懸浮列車磁懸浮列車“火箭之父”－齊奧爾科夫斯基“火箭之父”－齊奧爾科夫斯基神舟五號成功完成神舟五號成功完成神舟六號出發(fā)神舟六號出發(fā)神舟六號圓滿成功神舟六號圓滿成功未來的星球車未來的星球車目前機(jī)械：Micro-chipdevices:Plantcell:Animalcell:Baterium:機(jī)械學(xué)的發(fā)展趨勢目前機(jī)械：機(jī)械學(xué)的發(fā)展趨勢機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展要求2004年統(tǒng)計(jì)數(shù)字：（1）USA：制造業(yè)GDP占60％（2）JAPAN:制造業(yè)GDP占50%（3）中國：制造業(yè)GDP占38％中國自主設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品占46％機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展要求2004年統(tǒng)計(jì)數(shù)字：工學(xué)的組成工具方法原理產(chǎn)品，例如：計(jì)算機(jī)、汽車……等等。

數(shù)學(xué)，物理，化學(xué)，生物。例如：優(yōu)化組合法、電磁轉(zhuǎn)換，換原反應(yīng)，發(fā)酵等等。

以工程為例：力學(xué)原理、電機(jī)原理、機(jī)械原理、化工原理…..等等

工學(xué)的組成工具方法原理產(chǎn)品，例如：計(jì)算機(jī)、汽車……等等。數(shù)設(shè)計(jì)總流程功能原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總流程功能原理結(jié)構(gòu)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）原理的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（2）機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（3）結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（4）消化吸收－再創(chuàng)新設(shè)計(jì)（反求設(shè)計(jì)）（5）設(shè)計(jì)計(jì)算方法的創(chuàng)新設(shè)計(jì)定量到變量；靜態(tài)到動態(tài)；單元到系統(tǒng)集成串行－并行－協(xié)同設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）原理的創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)常用方法（1）群體集智法例如，635法、調(diào)查問卷法、（2）系統(tǒng)分析法例如，設(shè)問探求法、缺點(diǎn)列舉法、希望點(diǎn)列舉法、特性列舉法、形態(tài)分析法（3）聯(lián)想、類比法（4）轉(zhuǎn)向創(chuàng)新法（5）組合創(chuàng)新法功能組合法、材料組合法、同類組合法、技術(shù)組合法、信息組合法創(chuàng)新設(shè)計(jì)常用方法（1）群體集智法工業(yè)革命的歷史第一次工業(yè)革命：從1775年蒸氣機(jī)發(fā)明到19世紀(jì)初。第二次工業(yè)革命：從1883年內(nèi)燃機(jī)和電的發(fā)明開始到20世紀(jì)初。第三次工業(yè)革命：從1910年原子能的發(fā)現(xiàn)開始，核能的利用（1943年）。第四次工業(yè)革命：從1946年計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，開始信息革命至今。第五次工業(yè)革命：從1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出，開始生物科技革命。工業(yè)革命的歷史第一次工業(yè)革命：從1775年蒸氣機(jī)發(fā)明到19世Improvements

byG.Kivenson1、Moreeconomicaltoproduce2、Moreeconomicaltouse3、Easiertolearntouse4、Simpler5、Adapttohomeuse6、Changefrom“masculine”to“feminine”orviceversa7、EmployalternateformofpowerImprovements

byG.Kivenson1、Improvements

byG.Kivenson8、Removeapresentlimitation9、Extendareaofuse10、Improvepublicacceptance11、Makelarger12、Makesmaller13、Changecolor14、Changeshape15、Increasestrength16、DecreasestrengthImprovements

byG.Kivenson8、創(chuàng)新實(shí)例：以滾動代替滑動（1）滾動花鍵（2）滾動螺旋（3）滾動蝸桿（4）滾動軸承（5）滾動導(dǎo)軌創(chuàng)新實(shí)例：以滾動代替滑動（1）滾動花鍵滑動花鍵滑動花鍵滾動花鍵滾動花鍵滑動螺旋滑動螺旋滾動螺旋滾動螺旋滾動蝸桿滾動蝸桿薄壁軸瓦滑動軸承進(jìn)油孔油溝F厚壁軸瓦整體軸套卷制軸套薄壁軸瓦滑動軸承進(jìn)油孔油溝F厚壁軸瓦整體軸套卷制軸套滾動軸承滾動軸承創(chuàng)新實(shí)例：以流體摩擦代替滾動（1）靜壓螺旋（2）靜壓導(dǎo)軌（3）靜壓軸承（4）磁力軸承、磁力導(dǎo)軌創(chuàng)新實(shí)例：以流體摩擦代替滾動（1）靜壓螺旋滾動螺旋傳動滾動螺旋傳動靜壓螺旋傳動靜壓螺旋傳動創(chuàng)新實(shí)例：順應(yīng)性原則（1）滑動螺旋（2）蝸桿傳動（3）滑動軸承（4）滑動導(dǎo)軌（由于機(jī)床要有長期精度保持性、因而不可行）創(chuàng)新實(shí)例：順應(yīng)性原則（1）滑動螺旋創(chuàng)新實(shí)例：赫茲公式應(yīng)用（1）圓弧齒輪（2）齒形鏈（3）圓弧蝸桿（4）凹凸接觸副的摩擦無級變速器創(chuàng)新實(shí)例：赫茲公式應(yīng)用（1）圓弧齒輪創(chuàng)新實(shí)例：精加工面最小原則（1）凸臺（2）凹陷（3）焊接結(jié)構(gòu)（例如：焊接鏈輪）（4）軸肩設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)例：精加工面最小原則（1）凸臺學(xué)不可以已。青，取之于藍(lán)，而青于藍(lán)；冰，水為之，而寒于水。

《勸學(xué)》荀子浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)語工學(xué)的組成工具:產(chǎn)品，例如：計(jì)算機(jī)、汽車…..等等。方法:數(shù)學(xué)，物理，化學(xué)，生物。例如：優(yōu)化組合法、電磁轉(zhuǎn)換，換原反應(yīng)，發(fā)酵等等。原理:以工程為例：力學(xué)原理、電機(jī)原理、機(jī)械原理、化工原理…..等等。機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)語工學(xué)的組成發(fā)明家所需具備的主要素質(zhì)(710人中所占百分比)發(fā)明家所需具備的主要素質(zhì)(710人中所占百分比)機(jī)械設(shè)計(jì)政治社會學(xué)心理學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)自然科學(xué)-工程科學(xué)-工程設(shè)計(jì)-工程技術(shù)-生產(chǎn)工業(yè)設(shè)計(jì)藝術(shù)設(shè)計(jì)藝術(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)政治機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)語自然界物質(zhì)能量信息機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)語自然界物質(zhì)能量信息機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)語自然界人類的工作物質(zhì)能量信息機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)語自然界人類的工作物質(zhì)能量信息物質(zhì)與能量間的轉(zhuǎn)換物質(zhì)能量1、光合作用2、植物體的生長3、動物體的生長1、液體、氣體、固體的燃燒2、肌肉的運(yùn)動3、生物分子的運(yùn)動物質(zhì)與能量間的轉(zhuǎn)換物質(zhì)能量1、光合作用1、液體、氣體、固體的物質(zhì)與信息間的轉(zhuǎn)換物質(zhì)信息1、物態(tài)信息2、熵、焓的信息3、結(jié)構(gòu)信息4、物質(zhì)的運(yùn)動信息1、物質(zhì)的制造2、在光、電、磁、聲能信息作用下物質(zhì)的變化物質(zhì)與信息間的轉(zhuǎn)換物質(zhì)信息1、物態(tài)信息1、物質(zhì)的制造信息與能量間的轉(zhuǎn)換信息能量1、光能—生物結(jié)構(gòu)信息2、生物能—生命結(jié)構(gòu)信息3、電能、磁能—信息監(jiān)測與控制1、電磁轉(zhuǎn)換2、電磁—機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)換3、聲能—機(jī)械能轉(zhuǎn)換4、電、磁、聲—生物能轉(zhuǎn)換信息與能量間的轉(zhuǎn)換信息能量1、光能—生物結(jié)構(gòu)信息1、電磁轉(zhuǎn)換物料的發(fā)展歷史物料的發(fā)展歷史能量的發(fā)展歷史能量的發(fā)展歷史信息的發(fā)展歷史信息的發(fā)展歷史浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件浙大機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新