《现代设计方法2》大作业

专业限选课大作业

课程名称: 现代设计方法姓名: 李宝东

班级: 10机自本2 学号: 1010111056

2013年10月24日

铜陵学院机械工程学院

机械产品的设计方法

摘要：学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。根据目前国内外设计学者进行机械产品设计时的主要思维特点，将产品进行不同的方案设计、可靠性设计等各种设计。

关键词：机械产品方案设计方法可靠性设计计算机辅助软件

机械产品的设计方法

Abstract: the rapid development of science technology, the product functional requirements increasingly, complexity increases, life period shorten, update speed. According to the current design of scholars at home and abroad were reviewed and the main thinking characteristics of mechanical product design, the product with different design, reliability design and other design.

Keywords: mechanical product scheme design method of reliability design cad software

科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快，出现了一批新的设计学科和一系列新的设计理论与设计方法，诸如优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等。

现代设计是以产品为总目标的一系列种类繁多的现代设计法和技术的综合运用。生产技术的需要和先进设计手段的出现，必须促进设计领域的改革和发展，对于机械设计来说几乎是更新换代，传统的常规设计方法受到很大冲击，用科学的设计方法代替经验的、类比的设计方法已势在必行。缩短设计周期、提高设计质量、发展设计理论、改进设计技术及方法已成为当前机械设计的必然趋势。

机械产品的方案设计方法

1、结构模块化设计方法从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。

2、基于产品特征知识的设计方法基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。

3、系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

4、机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

机械产品的现代设计方法

计算机具有运算速度快、数据处理准确、存储量大和具有逻辑判断功能等特点，因此，它已经成为现代工程设计中分析、计算、综合、决策、数据处理、图形处理和与各种现代设计法结构的不可替代的重要工具。这种人机交互式的设计方法，就是计算机辅助设计CAD。

产品的生产分设计与制造两大部分，设计过程中除了需求分析及可行性研究与分析这两个环节很难用计算机实现外，其余从概念设计到设计结果都可用计算机实现，从而构成了CAD过程。制造过程是指从工艺过程设计开始，经产品装配直到进入市场为止。在这个过程中，工艺设计以及采用数控机床时的加工编程等，从工艺过程设计到装配的一系列环节同样也可以用计算机实现，由此构成了广义的CAM过程。在CAM过程中主要包括两个软件，一类叫计算机辅助工艺规程设计（CAPP），另一类叫数据编程（NCP）。这两个过程的计算机化促进了设计与制造自动化的程度。必须指出，CAD不是完全的设计自动化，实践证明完全的设计自动化是非常困难的，为此曾经走过弯路。CAD 是将人的主导性和与创造性放在首要地位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机地结合起来，因此人机信息交流及交互工作方式是CAD系统最显著的特点。计算和分析软件主要用于解决工程设计中的各种数值和分析。包括：①数学计算软件，如MATLAB、MATHCAD等。

②有限元分析软件，如I－Deas,SAP-5，ADINA，ANSYS等。目前有限元分析的理论和方法已日趋成熟，这些软件还包含了较强的前、后处理功能。③优化设计软件，如IBM公司的ODL、我国的OPB－2等。目前流行的数据库管理软件很多，如FoxPro、Oracle、Access等，它们都属于关系型数据库管理系统，常用于商业和事物管理中。适用于CAD工程数据库的管理系统必须是管理量大、类型及关系很复杂的数据，且信息模式是动态的。目前流行的数据库管理系统很难满足上述要求。因此，在设计时要根据需要选择和编制适用数据库和接口程

序

在机械设计过程中，经常需要查阅一些手册和文献资料，以获得有关的计算公式和大量数据，例如零部件的标准和规范，材料的机械性能，许用应力和各种计算系数等经验数据或实验曲线与图表。在传统的设计方法中，主要靠设计人员手工查取，十分繁琐和费时。鉴于计算机具有大量存储与迅速检索的功能，可以快速、精确无遗漏地处理各种大小数据文件，在现代设计方法中，通常将设计所需要的计算公式、计算方法和过程以及大量数据、表格或线图以程序、文件和数据库等方式预先存入计算机的外存和内存中，以便设计时由计算机按照设计的需要自动检索，依靠计算机完成大量繁琐的事务性工作，使设计师有更多的时间和精力从事创造性设计。

常规的机械设计是基于安全概念的“合格设计”各种几何参数能够保证零件安全就认为合格，但这不一定是最优的。近年来，由于优化理论的发展和电子计算机广泛应用在机械设计中，采用优化设计方法，可以综合考虑多方面的复杂因素，在各种约束条件的限制下，寻求满足预定目标的最优化方案和最佳参数。这样，在缩短设计周期的同时，大大提高了设计质量，有效地确保所要求的技术经济指标

结论：机械产品的设计方法要遵循产品的一般性设计原则，即在保证产品目的、功能、性能和使用寿命前提下尽量降低成本，机械产品的现代设计方法并不是盲目追求“高、精、尖”，而是在充分满足用户要求的基础上努力以最新的技术手段，最廉价材料或元器件，最简单的结构，最低的消耗向用户提供最满意的产品。