现代机械设计理论与方法
现代机械设计理论与方法(PPT212页)
1.1 传统设计与现代设计及其范畴
一 传统设计与现代设计
1 设计的起源和设计技术的传递
1) 手工艺人的设计及技术传递
1) 师傅——徒弟（实用的）
2) 传统设计技术的传递
1) 图纸、经验、类比（实验为基础的）
3) 现代设计理论体系的建立与发展
仿真、理论分析（分析实验结合的）
1.1 传统设计与现代设计及其范畴
现代设计方法
注重产品设计的全过程 注重分析系统内部单元的相对关系 从功能分析入手解决产品方案设计
2.1 技术系统的组成和处理对象
系统的组成
系统单元 系统结构 边界条件 输入和输出的要素
2.2 系统分析设计方法
系统分析设计的内容
系统设计 系统制造 系统运行
系统分析设计涉及到产品开发和运行的所有环节，甚至包 括产品的售后服务和产品失效（报废）后处理，所以系统 分析设计不是单纯的产品设计。
2.2 系统分析设计方法
二 产品规划
4 设计要求的拟定
1) 产品功能和性能 2) 设计参数和相关的指标 3) 制造及使用等方面的限制条件
2.2 系统分析设计方法
三 方案设计
1 功能分析和原理方案拟定
1) 功能分析 2) 创造性设计 3) 分析——综合——评价
2.2 系统分析设计方法
三 方案设计
二十年来服装的变化趋势或潮流
2.2 系统分析设计方法
三 方案设计
4 依据功能的设计
1) 参考有关资料、专利或产品求解 2) 利用各种创造性方法以开阔思想来探寻解法 3) 采用形态综合 方案设计
5 功能分析设计法举例
1) 挖掘机的原理方案设计
2.2 系统分析设计方法
反向探求法
现代机械设计方法
现代机械设计方法现代机械设计方法，是指以计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术为基础的机械设计方法。
它集成了计算机辅助设计、工程力学、材料力学、工艺学、控制学等多个学科的知识，通过数值模拟、虚拟样机等手段，实现机械设计的快速、精确和可靠。
首先，现代机械设计方法注重从理论到实践的无缝衔接。
传统的机械设计方法多依赖设计师的经验和试验数据，设计过程较为繁琐，且设计结果不易准确预测和优化。
而现代机械设计方法则通过数值模拟、虚拟样机等手段，能够在计算机环境下对机械设计进行试验、优化和验证，大大提高了设计效率和准确性。
其次，现代机械设计方法强调整体化设计。
传统的机械设计方法往往将机械产品看做独立的组成部分，设计过程中很难兼顾到整体的功能、性能和制造要求。
而现代机械设计方法则通过系统工程理论和方法，将机械产品视为一个整体系统，从整体的角度考虑功能、性能和制造要求的关系，使得设计的机械产品更加符合实际的工作环境和需求。
再次，现代机械设计方法注重数字化设计。
传统的机械设计方法主要依靠手工绘图和手工计算，设计结果存在重复劳动、错误率高和信息传递不精确等问题。
而现代机械设计方法则通过计算机辅助设计软件，实现以数字化方式进行设计、分析和优化，能够快速生成和修改设计图纸、自动计算和优化设计参数，大大提高了设计效率和精度。
最后，现代机械设计方法注重可视化和可交互性。
传统的机械设计方法往往只能通过文字和手绘草图来表达设计思想，很难直观地展现设计效果和交流意图。
而现代机械设计方法则通过三维建模、虚拟样机、动态仿真等技术，可以实现对设计过程和结果的可视化呈现和交互操作，设计师可以更加清晰地了解和表达设计需求，减少了误解和沟通成本。
总之，现代机械设计方法是以计算机辅助设计和制造技术为核心的机械设计方法，具有高效、精确、可靠、整体化、数字化、可视化和可交互等特点。
它在提高机械设计效率、降低设计成本、优化设计方案等方面具有重要的意义和应用价值，是现代工业发展的必然趋势。
现代机械设计理论与方法(1)
⑦ 满足轮齿弯曲强度要求，应有
2 g8 ( X ) x3 z小x2 AFT小YF 0
3）选用合适的优化方法求解，得
z1 22 X b 53 m 4. 5
优化设计
将设计问题的 物理模型转化 为数学模型
选用适当的优化方 法和计算机程序
通过计算机 求解得到最 佳设计方案
② 计算机辅助设计(CAD)
CAD能够帮助我们完成机械设计中的图形设计（制图） 及部分分析计算。（以计算机为工具） 计算机辅助设计
传统设计
人工计算、绘图
用计算机设计、 计算、绘图。
设计精度、稳定性 和效率有限，修改 不方便
四、现代设计方法的特点
程式性。研究设计的全过程，要求设计者从产品 规划、方案设计、技术设计到试验、试制进行全面考 虑，按步骤有计划地进行设计。
创造性。突出人的创造性，力求探寻更多新方案， 开发创新性产品。
最优化。设计的目的是得到功能全、性能好、成 本低的最优产品。 综合性。建立在系统工程和创造工程基础上，综 合运用信息论、优化论、相似论、决策论、预测论等 相关理论，提供多种途径解决产品的设计问题。 计算机化。
④ 模数和齿宽之间要求 5m b 17 m
g 4 ( X ) x2 5x3 0 g5 ( X ) 17x3 x2 0
⑤ 保证各行星轮之间齿顶不相碰撞，应满足
g 6 ( X ) x1 sin
C
1 x1 (i 2)(1 sin ) 0 2 C
⑥ 满足接触强度要求，应有
主要应用于 以下方面
现代机械设计方法研究探讨
现代机械设计方法研究探讨摘要：对现代机械设计特点及方法与理论进行了阐述，最后就现代机械设计的研究进展情况进行了分析探讨。
关键词：现代机械；设计方法；理论；研究1. 现代机械设计概述1.1.现代机械设计的内涵当前，随着我国经济、科技的发展迅速，产品技术的发展不再单纯依赖于设计者的思想灵感或经验技术，而是逐渐发展成为一门科学，并且是以知识为基础，具有科学设计手段的现代机械设计技术。
随后，现代机械设计又引进了多种不同的设计方法理念，例如系统科学、信息科学、计算机技术等，这些都为我国的机械设计理念增色不少。
1.2. 现代机械设计的特点现代机械设计种类繁多，其结构也越来越复杂。
现代机械设计可以从实现功能的角度来考查，其中包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都可以用来协助机械的运作，每一种功能都有其自身的特点。
现代机械设计方法一般都是凭借计算机网络或其他一些现代化机械设备，引进先进的现代化设计理念及方法，创造出具有现代化机械设计特点的作品。
现代机械设计的主要工具也是计算机，如利用计算机计算、分析、绘图等，可以大大提高现代机械设计的效率。
2. 国内外现代机械设计的方法与理论随着科技的不断发展，人们对于机械产品的质量要求越来越高，许多科研工作者对现代机械设计方法都进行了研究。
在国外有许多现代机械设计方法，比较著名的有普适设计理论方法、公理化设计理论方法和三次设计法理论。
2.1. 国外现代机械设计的方法2.1.1 .普适设计理论方法普适设计理论产生于德国，其理论方法的精华就是经验的累积和总结。
现代机械设计种类较多，这就需要有一个系统的理论方法对其进行总结与归纳。
普适设计理论方法是一种典型的设计方法学，这种理论建立起了一系列系统的理论设计方法，从策略、规则、方法到实施都有其具体的设计规则模型。
普适设计理论方法的重点就是构建机械设计的功能结构，其每一步的能量输入与输出都是根据已有的经验作为基础所构建出来的，所以普适设计理论方法是一种基于经验的方法。
现代机械设计的创新设计理论与方法研究
现代机械设计的创新设计理论与方法研究摘要：随着全球化经济时代的到来，机械制造业的竞争越发激烈，尤其是机械产品设计成为机械制造业的核心竞争力，只有将机械设计理论与方法不断创新，才能使机械制造行业在激烈市场竞争中找到驻足点，带动市场经济稳定增长。
由于机械设计本身具有复杂特性，为了给人们带来全新的服务体验和社会服务价值，需要不断设计出新颖、高效的机械产品，满足人们使用需求的同时为企业赢得更多经济收益。
文章主要阐述现代机械设计的创新设计理论与方法，希望为更多业界人士提供有效意见。
关键词：现代机械设计；创新设计；理论与方法引言为了更好的迎合市场发展目标，机械制造行业只有不断提出创新设计理论和方法，注重提升创新型思维和思路，以保证机械制造业具有更为乐观的发展前景。
随着信息化时代的到来，各行各业中不断运用高端技术，以达到快速发展的目的，对于机械制造业也不例外，将高端技术科学合理运用到行业发展中，不断拓展设计新思路，促使行业发展到达理想目标，对社会不断发展和进步提供重要保障。
目前，机械设计与人们日常生产生活紧密相连，通过创新设计理论以提升机械设计水平，在实践中不断运用和总结新型设计方法，促使机械制造业达到前所未有的高度。
一、机械设计的创新设计研究对象目前，机械设计主要运用已经研发的科技成果，包含理论方法和科学技术等，以创新设计思维，确保产品设计具有较强的科学性和实用性，满足人们的不同需求。
当前创新设计主要应用于两个部分，一是有效提升日常生产生活中机械产品所具备的科技创新力，二是研发设计新型仪器以满足时代发展需求。
机械制造结合众多学科，通过技术人员深入研究和探索，逐渐发展成为一种全新的理论思维意识，充分体现出人类智慧，同时也是现代科技产品更为艺术的表现。
二、简析现代机械设计创新设计的主要方法1.整体分析法所有机械设计产品都代表高新技术的重要成果，体现出多种学科的综合运用能力，需要对高科技机械产品进行细致分析，通过对产品整体功能分析，有利于获取新的设计思路，该方法主要是在已有机械设计中，进行二次研究，以获取创新的设计理论。
机械设计理论与方法
摘要本文简要介绍了机械设计的发展历程，阐述了现代机械设计理论，主要设计方法及其研究现状，并展望了机械设计未来发展趋势，而且用实例展现了现代机械设计方法。
关键词：发展历程，设计理论，设计方法，研究现状，未来趋势引言设计是把各种先进科学技术成果转化为生产力的一种方法和手段，是人类征服自然改造世界的基本活动之一，是人们为满足一定的需求而进行的一种创造性活动的实践过程。
就机械设计而言，它是从给定的合理的目标参数出发通过各种手段和方法创作出一个所需的优化的机器或机构的过程。
机械设计理论和方法是随着人类无止休的需求及科学技术的进步而发展和成熟的。
近几十年来电子技术、信息技术、计算机技术的突飞猛进让机械设计发生了翻天覆地的变化，出现了有限元分析、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等新方法，使设计质量和速度有很大提高。
作为将来的机械工程师十分有必要了解机械设计理论和方法的发展历程、研究现状、未来发展趋势，熟悉和掌握现代机械设计方法，应用于实际。
一、发展历程机械设计发展史可分为三个阶段，分别是：从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段，由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计，“二战”后至今为现代设计阶段。
每一个阶段在设计理论和方法方面都有明显的特色。
1.1古代机械设计自古人们就想把双手从繁重的劳动中解放出来，因此可以说自人类诞生以来就开始设计制造机械。
我国古代在这方面就有相当辉煌的成就。
发明了如指南车、计鼓里车、纺织机械、水力机械、天文仪器等一大批精巧的机械。
这一阶段的机械设计以直觉为主，技术由师傅传授，基本没有技术交流。
受生产力发展限制，材料主要为木材（难怪“机械”两字偏旁都为“木”)，设计制造周期长。
1.2近代机械设计西方文艺复兴运动的兴起，解放了思想，对自然科学的研究如火如荼，一批又一批科学家呕心沥血，孜孜不倦，进行基础科学研究，为机械设计理论与方法提供指南车，又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种机械装置。
【设计】机械设计理论与方法
【关键字】设计“机械设计理论与方法”读书报告摘要：机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备的重要任务。
机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志，因此通过了解机械设计理论与方法的发展历程，深刻体会机械设计理论和方法的研究现状，并掌握机械设计理论与方法的发展趋势，才能不断强化自己的能力，为提升我国工业技术水平做出一份贡献。
关键词：机械设计理论发展趋势优化方法齿轮传动一、引言：作为一名车辆工程专业的大三学生，我通过学习机械原理和机械设计（正在学习）这两门课程，初步了解了机械行业这个领域，但是，仅仅是从这两本书上学到的内容是远远不够的，于是，我在课余时间查阅了很多机械行业的书籍，现在对其设计理论和方法有了一个比较细致的了解，在这篇文章当中，我将结合我课堂上学到的知识和从图书馆查阅到的一些内容，对中国机械设计理论与方法的发展和中国机械行业形势进行系统的阐述。
二、机械设计理论与方法的发展历程设计方法的发展进程大致可划分为机械设计起源和古代机械设计、近代机械设计、现代机械设计三个阶段，其第一阶段是从古代社会到17世纪，这段时期我国在武器，纺织机械，农具、船舶等方面都有发明，设计制造水平处在世界领先地位，在世界机械工程史上占有十分重要的位置；从17世纪到第二次世界大战结束这段时间是近代机械设计阶段，在这一阶段，古典力学为机械工业的迅速发展提供了有力的技术理论支持，机械设计在计算方法和数据积累上也有了很大的发展；从第二次世界大战之后，机械设计进入了现代机械设计阶段。
计算机和自动化在设计过程当中占得比重越来越大，机械设计的速度和质量也有了大幅度的提升，具有了明显的现代化特色。
按其内容来分，机械设计理论与方法又可分为：直觉设计阶段，经验设计阶段和理论设计阶段。
这两种划分是一一对应的，只是从不同角度来划分机械设计的发展史。
三、机械设计理论与方法的研究现状现代产品设计理论与保守的设计方法是截然不同的，现代产品设计理论与方法是利用计算机辅助进行优化设计和可靠性计算。
机械优化设计理论与方法
06
机械优化设计案例分析
案例一：汽车悬架系统的优化设计
01
优化目标：提高汽车行驶平顺性和操纵稳定性。
02
优化方法：采用遗传算法对悬架系统进行多目标优化，结合耐久性和性能要求 进行权衡。
03
通过遗传算法对悬架系统进行多目标优化，包括弹簧刚度、阻尼系数、减震器 调校等，以提高汽车行驶平顺性和操纵稳定性，同时满足耐久性要求。在优化 过程中，考虑了多种约束条件，如质量、体积、成本等。
底盘和悬挂系统优化
通过优化设计底盘和悬挂系统，提高车辆的操控性和乘坐舒适性。
航空航天领域
飞机结构优化
通过对飞机结构进行优化设计，提高飞机的性能、安全性和舒适 性。
航空发动机性能优化
通过优化设计航空发动机的各个部件，提高发动机的性能和效率， 降低油耗和排放。
航天器结构优化
通过对航天器结构进行优化设计，提高航天器的性能、可靠性和寿 命。
案例二：航空发动机性能的优化设计
优化目标：提高航空发动机的性能和效率。
优化方法：采用响应面法进行多学科优化，结合实验设计和数值模拟。
通过响应面法对航空发动机进行多学科优化，包括气动性能、燃烧效率、冷却系统等，以提高发动机的 性能和效率。在优化过程中，结合了实验设计和数值模拟，考虑了多种学科之间的相互作用。
机械优化设计理论与方法
汇报人： 2023-12-11
目录
• 机械优化设计概述 • 机械优化设计的基本理论 • 机械优化设计的应用领域 • 机械优化设计中的关键技术问
题 • 机械优化设计中的先进方法与
技术 • 机械优化设计案例分析
01
机械优化设计概述
定义与目标
定义
机械优化设计是一种通过合理选 择设计参数，并按照一定的目标 函数进行最优化的设计方法。
现代机械设计理论与方法
东北大学继续教育学院现代机械设计理论与方法试卷（作业考核线上2） A 卷（共 5 页）总分题号一二三四五六七八九十得分一．选择题（可多选，每題2分，共20分）1. 在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计，属于（A）。
A) 开发性设计B) 适应性设计C) 变型性设计2. 机械设计的一般程序，应该是（C）。
A) 设计规划、技术设计、方案设计、施工设计B) 技术设计、设计规划、方案设计、施工设计C) 设计规划、方案设计、技术设计、施工设计D）设计规划、方案设计、施工设计、技术设计3. 机械设计学强调（D）来看机器的组成，因为这更有利于和设计过程中的工作特点相协调。
A) 从机构学的观点B) 从结构学的观点C) 从专业的角度D) 从功能的观点4. 利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境之间的输入和输出，通过输入和输出的转换关系确定系统的功能、特性所需具备的工作原理与内部结构，这种方法称为（A）。
A) 黑箱法B) 列举法C) 移植法D) 筛选法5. 布置传动系统时，一般把链传动安排在传动链的（B）。
A) 低速端B) 高速端6. 以下的结构设计中，哪些结构比较合理？（B）。
A) B)7. 考虑到加工和装配工艺性时，（A）图的设计比较合理。
A) (a) B) (b) C) (c)8. 薄板单元相当于平面单元和薄板弯曲单元的总和，每个节点有（C）个自由度。
A) 2 B) 3 C) 59. 下图中的x1点为（C），x2点为（B ），x3点为（A）。
A) 极限设计点B) 非可行设计点C) 可行设计点10. 吸取、借用某一领域的科学技术成果，引用或渗透到其他领域，用以变革或改进已有事物或开发新产品，这是应用了（C）。
A) 综合创造原理B) 分离创造原理C) 移植创造原理D) 物场分析原理E) 还原创造原理F) 价值优化原理二．判断题：（正确：T；错误：F，各2分，共20分）1. 机械系统方案设计中的关键内容是原理方案设计。
机械设计常用方法
参数尺寸计算 文件和程序
施工设计 生产
全部生产图纸 与技术文件
产品
机械产品设计过程中的方法和理论
设计阶段 设计方法 设计 理论及工具 技术预测理论 市场学 信息学 系统工程学 图论 形态学 创造学 思维心理学 决策论 线性代数 模糊数学
产品规划
预测技术与开发
方案设计
系统化设计法 创造性设计法 评论与决策方法论
并行设计：是一种集成、并行地处理产品的 设计制造及其相关过程的系统方法。 2、并行工程的特点 并行设计强调在产品开发的初始阶段就全面
考虑产品寿命周期的后续活动对产品综合性能
的影响因素，建立产品寿命周期中各阶段间性 能的继承和约束关系,以使产品在其寿命过程中 性能最优。
2-2-2.并行工程设计技术和方法 1、并向设计分析
1-1.传统设计和现代设计 传统设计：以经验为基础，运用长期的设计
实践和理论计算而形成的经验、公式、图表、设
计手册等作为设计的依据，通过经验公式近似系
数或类比方法进行设计。 现代设计：是传统设计的延伸和发展，并深 入、丰富和完善，是以满足市场产品的质量、性 能、时间、成本、价格综合效益为最优目的，以 计算机辅助设计技术为主体，以知识为依托，以 多科学方法及技术为手段，研究、改进、创造产
1、系统的模型
①串联系统模型
②并联系统模型
③混联系统模型
④备用冗余系统
⑤复杂系统
2、系统可靠性预测 ①串联系统可靠读度计算：
Rs (t ) Ri (t )
i 1
n
式中：
Rs (t ) Ri (t )
是系统的可靠度 是单元ⅰ的可靠度
i= 1,2,3……n。 ②并联系统的可靠度计算：
现代机械设计理论与方法优化设计ppt课件
设计工程研究所
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
现代机械设计理论与方法
设计工程研究所
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。
验验证了的选择方法
能用试验测定与设计准则有关的指标，设计结果有实
用价值，有良好的再现性
现代机械设计理论与方法
设计工程研究所
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。
现代机械设计理论与方法
设计工程研究所
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
联想
市场信息
已有知识
最终设计
测试 评估 优化 再设计
新知识获取资源
现代机械设计理论与方法
设计工程研究所
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）
现代机械设计理论与方法
设计工程研究所
关于现代机械设计中的性能设计
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
从模型入手解决产品 设计，设计方法
现代机械设计理论与方法
设计工程研究所
使设计理论具体化和实用化的条件：
能反映设计对象有关本质方面并能定量描述 有完整的设计准则、设计步骤和各种系数在实践或实
DFA，以压缩废品、库存的消耗，确保 经 树立济人性－。机一体化、机电一体化、硬－软
现代机械设计理论与方法
现代机械设计理论与方法现代机械设计理论与方法是指建立在现代机械学、计算机科学、网络、控制等多种理论和技术支持下，进行机械设计活动的理论和方法。
主要包括机械产品概念设计、矩阵分析法、机械有效性分析法、参数化设计、CAD/CAE/CNC系统及新技术应用等内容。
机械产品概念设计是机械设计的重要过程，其中概念设计尤其重要。
它建立在需求分析和标准分析的基础上，以解决技术问题，主要实现高效、可靠、经济的产品设计。
概念设计通常是以抽象的意念确定解决问题的方式，就是从未来的想象出发，利用经验和科学的方法确定产品的设计参数，形成概念设计方案。
通常还会结合在此之前相关的计算机辅助设计、有限元分析等活动，使设计的时间减少，提高了产品的设计质量和效率。
矩阵分析法是机械设计中最常用的重要方法，它可用来求解机械系统结构及参数问题，是机械基础理论研究的常用方法。
矩阵分析可通过利用数学矩阵将机械系统结构及参数的解的一般公式表示出来，用数学矩阵的语言和结构来描述机械系统的参数。
它是一种高效的结构分析方法，它可以把复杂的机械系统划分为便于求解的小系统，然后用这些小系统的解表示机械系统的解，由此解决复杂的机械系统参数求解问题。
机械有效性分析法是近年来机械学研究中崛起的一门理论，它旨在综合运用数学计算、专业机械学知识和工程知识分析机械系统的有效性，既要从中提取机械系统的功能及其参数，同时也要量化分析机械系统的有效性，尤其是应力、位移、运动等状态及其作用在系统上的变化，从而精确分析出最优化的机械系统结构及参量。
参数化设计是一种新型设计思想，旨在建立一种能使设计者和分析者集中共同专注于任务的工作方法，它以模型、变量和函数等抽象的概念样式描述复杂系统的设计模型，将设计模型中的变量逻辑联系，从而解决设计模型的中的参数关系，使设计效果更加理想。
与传统的设计方法相比，参数化设计可以充分利用计算机，对设计模型进行快速有效地分析计算，从而大大减少了设计周期，提高了机械设计的效率和质量。
当前机械设计理论与方法的探讨
随着科技 的进步 ，新兴学科 和技术 的不断 涌现 ， 原来 的一些机 械 设 计方法已适应 不了当今 的时代 潮流。特别是 方案设 计是 目前智 能化 Ｃ Ａ Ｄ 的瓶颈之一 ，已成 为各 国设计学者研究 和探讨 的热点 。本文从 以 下几个方面浅谈 一下机械设计的理论和方法。
１ 现代机械 设计的概念和地位 机械设计是指根据对 机械产 品的设计要求 ， 应 用当代 先进技 术成 果 ，通过设计人员的创新思维 ，经过反复调查 、分析 、 论证 、 判 断做 出决策 ，并采 用适 当的设 计模 型使之量 化 ，最 终将输入 的物料 （ 毛 坯 、半成品等 ）、能量 （ 机械能 、电能 、热能等 ） 或信号 （ 测量值 、 数据 、控制信号等 ） 转化为功能完善 、技术先进 、经济合算 、造型优 美 、深受用户欢迎的技术装置或机械的过程。 机械设计是 生产机 械产品的第一 步 ，是决定机械产品性能的关键 环节。据统计 ，机械产 品的生产成本 ，７ ０ ％由设计 阶段决定 。所 以必 须把好设计关。 ２ 现 代机械设计发晨趋势 随着科技 的进 步 ， 设 计水 平发展很快。首先 ，机械设计的基础理 论和各种专业产 品设计机理 的研究得到进一步加强 ；其次 ，关键零部 件的设计研究得到加强 。
当前 机械 设计理论 与方法的探讨
徐东兵
摘 （ 江苏省盐城技师学院，江苏 盐城 ２ ２ ４ ０ ０ ２ ） 要 ：机械作为制造依据的过程，其主要 目标是 ：在各种各样的限制条件下设计出较好的机械。设计者的任务是按具体情况权衡轻重 、统筹兼
顾 ，使设计的机械具有最优的综合技术经济效果 ，以满足人们的各种需求。
色彩 、 形状 、表面质量 、人机工程等 ，并将最初的设想用Ｃ Ａ Ｄ 立体模 型表示出来 ， 建立能够体现整个产品外形 的简装模 型。 （ ２ ） 开发——设计产品。该 阶段主要根据 系统合成原理 ，在立体 模 型上配置和集成解元素 ，把实现功能的关键性解元素配置到立体模 型上之后 ，即可对产品的配置进行 分析 。产 品配置分析是综合产品规 划和开发结果 的重要手段 。 （ ３ ） 生产 规划——加工和装配产 品。在这一阶段 中运 用Ｃ Ａ Ｄ 技 术 ，用计算机 图案显示解元素在相应位 置的装配过程 ，即通过虚拟装 配模型揭示 造型和装配 间的关系 ，由此发现难点 和问题 ，并找 出解决 问题的方法 。借助于现代计算机软硬件技术 ， 通过三维 图形软件 、多 媒体和超媒体技术 以及虚拟现实技术进行设计 。
东北大学17秋学期《现代机械设计理论与方法》在线作业3答案11
东北大学17秋学期《现代机械设计理论与方法》在线作业3
一、单选题1、F2、A3、B4、A5、A
一、单选题（共7道试题，共35分。
）V
1.求解只带有不等式约束的优化问题，采用下面的那种优化方法比较合适？（）
A.最速下降法
B.阻尼牛顿法
C.变尺度法
D.Powell法
E.外点惩罚函数法
F.内点惩罚函数法
G.混合惩罚函数法
正确答案：F
2.对野外工作的机械及移动式机械，其动力机一般不选择（）。
A.电动机
B.内燃机
C.液压马达
D.气动马达
正确答案：A
3.以下的结构设计中，哪些结构比较合理？
A.
B.
正确答案：B
4.内燃机有两类性能指标：一类是（），它是以内燃机实际输出的有效功率为计算基准的性能指标。
A.有效性能指标
B.指示性能指标
正确答案：A
5.可靠度R(t)与不可靠度F(t)之间的关系通常是（）
A.R(t)+F(t)=1
B.R(t)–F(t)=1
C.R(t)·F(t)=1
正确答案：A
6.比较分析两个对象之间某些相同或相似之点，从而认识事物或解决问题的方法称为（）。
现代机械设计的创新设计理论与方法研究
现代机械设计的创新设计理论与方法研究摘要：所谓现代机械设计方法和创新设计理论，与传统的机械设计方法有所不同，这是共识。
而且在现代社会，由于计算机技术不断发展，而且人们的技术水平不断提高，进行机械设计的方法一定是综合的且全面的，具有一定的系统性，并能够结合传统的设计方法开拓创新，为机械行业带来更多的帮助，希望能够为机械设计带来更多的帮助。
关键词：现代机械设计；创新设计理论；方法研究；引文：传统意义上的机械设计已经跟不上时代发展的需求，目前现有的机械设计是在之前的基础上融入新的知识得到的。
总体而言，现在的机械设计要比传统的设计方法优化很多，为生产部门带来了很多便捷，提高了机械工业的生产质量和工作效率，同时在生产机械的过程中也把失误降到了最低，节约了生产成本。
科学技术的使用拓宽了机械设计的道路，让不可能成为了可能。
一、机械设计创新理论分析1、全局设计理论在机械设计的具体方法上，对于大多数项目，我们必须在设计的早期阶段有一定的意识，能够分析每个环节，并规划出蓝图，在此基础上，详细设计是机械设计的重要方法。
传统设计与现代机械设计的比较过程中，这与全局设计是不可分割的。
然而，这种全局设计在概念上却有所不同。
传统的机械设计方法局限于设计本身，在机械设计过程中，我们应该能够从全局的角度分析一些细节，即通过计算机辅助设备，分析外部环境因素和一些经济成本的影响。
在机械设计的规定时间内，能保证机械设计方法更加完善完善，能满足大多数人的利益，在实际设计过程中节省更多时间，提高生产效率。
2、以实用为前提进行设计在现代机械设计的过程中，我们的目的是比较强烈的。
首先要明确我们要实现的一些目标，这样才能更好地进行机械设计，满足现代机械设计的发展目标。
这里我们要讲的一个问题就是，在进行机械设计实用性的前提下。
大多数时候，技术人员没有分析实际情况。
在早期的机械设计过程中，他们充分利用了一些先进的设计方法，对一些工程进行了理想化的分析。
机械设计理论与方法
机械设计理论与方法
机械设计理论与方法是指在进行机械产品设计过程中所涉及的理论知识和方法论。
它涉及到了机械工程学科的多个领域，包括机构学、机械动力学、机械强度学、工程设计基础等。
机械设计理论与方法的目标是通过科学的方法和技术手段，提高机械产品的性能、质量和可靠性，减少生产成本，并满足用户的需求和要求。
它包括以下几个方面的内容：
1. 机械系统构成与设计：机械设计需要从整体上考虑机械系统的构成和设计。
这包括确定机械产品所需功能和性能，选择合适的结构和部件，进行配合和布局等。
2. 机械运动与传动：机械产品设计中需要考虑到运动与传动的问题。
这包括确定机械系统的运动方式，选择合适的传动装置，进行动力分析和控制等。
3. 机械强度与刚度：机械产品的强度和刚度是设计中非常重要的考虑因素。
设计师需要根据应力分析和变形分析确定合适的材料和结构，以保证机械产品的安全性和稳定性。
4. 工程设计基础：机械设计还需要掌握一些工程设计基础知识和方法，包括设计原理、设计计算、CAD/CAM技术等。
这些基础知识可以帮助设计师更好地
进行机械产品的设计和优化。
通过学习和应用机械设计理论与方法，设计师可以更加科学和高效地进行机械产品设计，提高设计质量和效率，满足用户的需求和市场竞争。
23 - 现代机械设计方法简介-宋宝玉版
现代机械设计方法简介
六、有限元设计
2、基本步骤
3）确定状态变量及控制方法： 一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示 4）单元推导：形成单元矩阵（结构力学中称刚度阵或柔度阵） 单元之间由节点相联结,通过节点传递力、温度、位移及其 他参量,单元内部的未知场函数(如位移、应力、温度、磁场 、电场等)可以通过一定阶数的单元节点参量的插值函数来 逼近,然后,在整个求解域内利用边界给定条件确定所有节点 的参量值(如节点位移、节点力、 节点温度等…),再反过来 利用节点参量(此时为已知)的逼近函数去代替单元内部的未 知场函数,求得单元内部任意点的未知量的近似值
4 高 5
≥0.9999 型建筑物、桥梁等
≥ 0.99999
失效后会造成灾难性后果，如核设施、
大型水电工程
现代机械设计方法简介
3、保证高可靠度的措施
1）故障预分析，找薄弱环节，首先保障； 2）提高基础数据的准确性（破坏性实验，基础数据库）
3）重要处，备用系统
UPS,副油箱等； 4）核设施等异常后果的处理
圆杆受拉力 N(up,σp)=N(30000,450)N
圆杆截面尺寸 N(ud,σd)=d ± 0.015d
材料屈服强度 N(ur,σr)=N(1076,42.2)MPa
圆杆受拉的强度可靠性模型
现代机械设计方法简介 按可靠性求解，当R= 0.999 时：
ZR
ur us
2 r
2 s
(3)当ur-us<0时, ZR<0, R<0.5,且σr、σs增大,R将朝着减小 的方向变化，此时Sn<1,这种情况在用安全系数法设计时 是不允许的. 由此可见,安全系数设计法存在不合理现象,没有考虑强度 及应力的离差σr、σs的影响.