机械现代设计方法介绍
机械现代设计方法介绍
孟庆伟
摘要：机械现代设计方法发展很快，目前常见或较易见到的有：计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、并行设计、虚拟产品设计、参数化设计、智能设计、分形设计、网上设计等。现在主要介绍优化设计。
Abstract: the modern mechanical design methods development is very rapid, at present the common or is easy to see: computer aided design, optimization design, reliability design, concurrent design, virtual product design, parametric design, intelligent design, web design, fractal design. Now mainly introduces the optimization design.
关键字：机械现代设计方法优化设计
优化设计是60年代初发展起来的一门新学科，它将最优化原理和计算技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的设计方法。利用这种方法，可以从众多的设计方案中寻找出最佳设计方案。特点是理论设计代替经验设计、精确计算代替近似计算、优化设计代替安全寿命设计。主要包含优化设计的基本概念及数学模型的建立、常用的一维优化方法、多维无约束优化方法、约束优化方法、多目标优化方法等方面内容。所谓优化设计，就是在规定的设计限制条件下，运用最优化原理和方法将实际工程设计问题转化为最优化问题，然后以计算机为工具进行寻优计算，在全部可行设计方案中，寻求满足预定设计目标的最佳设计方案。进行最优化设计时：首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型；然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上进行寻优运算求解，得到一组最佳的设计参数。这组设计参数就是设计的最优解。机电一体化系统优化设计就是要把优化设计应用到机电一体化系统的设计中去，通过对零件、机构、元器件和电路、部件、子系统乃至机电一体化系统进行优化设计，确定出最佳设计参数和系统结构，提高机电产品及技术装备的设计水平，从而增强其市场竞争力和生命力。
设计课题分析：
通过对设计课题的分析，提出设计目标，它可以是单项设计指标，也可以是多项设计指标的组合。
从技术经济的观点出发，对机械设计而言，机器的运动学和动力学性能、体积、重量、效率、成本、可靠性等都可以作为设计追求的目标。
然后分析设计应满足的要求，主要的有：某些参数的取值范围；某种设计性能或指标按设计规范推导出的技术性能；还有工艺条件对设计参数的限制等。
（２）建立数学模型：
将工程优化设计问题用数学方程式的形式予以全面地、准确地描述，即建立优化数学模型。
（３）选择优化设计方法：
根据所建立的数学方程式的性质、设计精度的要求等选用合适的优化设计方法，并做出相应的程序设计。
（４）上机电算求解：
将所编程序及有关数据上机运算，自动得出最优值。然后对计算结果做出分析和判断，则得出最优设计方案。
上述优化设计过程的四步其核心是进行如下两项工作：
一是分析设计任务，将实际问题转化为一个最优化问题，即建立优化问题的数学模型；
二是选用适用的优化方法在计算机上求解数学模型，寻求最优设计方案。
综上所述，优化数学模型是对实际问题的数学描述和概括，是进行优化设计的基础。因此，根据设计问题的具体要求和条件建立完备的数学模型是关系优化设计成败的关键。
这是因为优化问题的计算求解完全是围绕数学模型进行的。也就是说，优化计算所得的最优解实际上只是数学模型的最优解。此解是否满足实际问题的要求，是否就是实际问题的最优解，完全取决于数学模型和实际问题的符合程度。
建立优化数学模型是一项重要而复杂的工作：
一方面希望建立一个尽可能完善的数学模型，以求精确地表达实际问题，得到满意的结果；
另一方面又力求使所建立的数学模型尽可能简单，以方便于计算与求解。
工程设计的类型很多，总的来说，它可以分为两个层次：1.总体方案优化 2. 设计参数优化这两者之间有着密切的联系，但也存在着实质性的区别。
总体方案优化：是指总体布局、结构或系统的类型以及几何形式的优化设计；
设计参数优化：是在总体方案选定后，对具体设计参数（几何参数、性能参数等）的优化设计。
总体方案设计是一种创造性活动，必须依靠思考与推理，综合运用多学科的专门知识和丰富的实践经验，才能获得正确、合理的设计。因此，总体方案优化其大量工作是依据知识和经验进行演绎和推理，可用人工智能方法（特别是专家系统技术）适宜于求解这类问题。
设计参数优化是择优确定具体的设计参数，属于数值计算型工作，比较容易总结出可供计算分析用的数学模型，因而一般采用数学规划方法来求解。
对于优化问题数学模型的求解，目前可采用的求解方法有三种：数学解析法、图解法、数值迭代法。
数学解析法：就是把优化对象用数学模型描述出来后，用数学解析法（如微分、变分发等）来求出最优解，如高等数学中求函数极值或条件极值的方法。数学解析法是优化设计的理论基础。但它仅限于维数较少且易求导的优化问题的求解。
图解法：就是直接用作图的方法来求解优化问题，通过画出目标函数和约束函数的图形，求出最优解。此法的特点是简单直观。
数值迭代法：完全是依赖于计算机的数值计算特点而产生的，它是具有一定逻辑结构并按一定格式反复迭代计算，逐步逼近优化问题最优解的一种方法。采用数值迭代法可以求解各种优化问题。
目前，通常采用的迭代终止准则有以下几种：点距足够小准则、函数下降量足够小准则、函数梯度充分小准则。
总之，设计工作本质上是一种创造性的活动，是对知识与信息等进行创造性的运作与处理。随着科学技术的发展、计算机的广泛应用，设计方法和手段发生了很大的变化，科学的新成就不断丰富、充实着机械设计的思想、理论、方法和手段，促进了机械设计的变革、创新和发展，也要求工程设计人员不断更新设计思维，采用现代设计技术，提高机械产品的竞争力。
参考文献：
1.王明贤，李进连。展望未来的机械设计学2003
2.现代设计方法概论北京理工大学出版社，2007
现代机械设计方法复习题【答案2】
现代机械设计方法试题-----复习使用 考试形式：闭卷（带计算器与尺） 一、图解题 1．图解优化问题：min F (X)=(x 1-6)2+(x 2-2)2 s ．t ． 0．5x 1+x 2≤4 3x 1+x 2≤9 x 1+x 2≥1 x 1≥0, x 2≥0 求最优点和最优值。 最优点就是切点坐标：X1=2.7,x2=0.9 最优值：12.1【带入公式结果】 2．若应力与强度服从正态分布，当应力均值μs 与强度均值μr 相等时，试作图表示两者的干涉情况，并在图上示意失效概率F 。 参考解： 3 ．已知某零件的强度r 和应力s 均服从正态分布，且μr >μs ,σr <σs ，试用图形表示强度r 和应力s 的分布曲线，以及该零件的分布曲线和可靠度R 的范围。 参考解： f (s) f (r) Y >0安全状态；Y <0安全状态；Y =0极限状态 f (Y)
强度r 与应力s 的差可用一个多元随机函数Y =r -s =f (x 1,x 2,…,x n )表示，这又称为功能函数。 设随机函数Y 的概率密度函数为f (Y )，可以通过强度r 与应力s 的概率密度函数为f (r )和f (s )计算出干涉变量Y =r-s 的概率密度函数f (Y )，因此零件的可靠度可由下式求得： Y Y f Y p R ?∞ =>=0d )( )0( 从公式可以看出，因为可靠度是以Y 轴的右边对f (Y )积分，因此可靠度R 即为图中Y 轴右边的阴影区域。而失效概率F =1-R ，为图中Y 轴左边的区域。 4．用图表示典型产品的失效率与时间关系曲线，其失效率可以分为几个阶段，请分别对这几个阶段进行分析。 失效率曲线：典型的失效率曲线。失效率（或故障率）曲线反映产品总 体寿命期失效率的情况。图示13.1-8为失效率曲线的典型情况，有时形象地 称为浴盆曲线。失效率随时间变化可分为三段时期： (1) 早期失效期，失效率曲线为递减型。产品投于使用的早期，失效率较高 而下降很快。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、 跑合、起动不当等人为因素所造成的。当这些所谓先天不良的失效后且运转 也逐渐正常，则失效率就趋于稳定，到t 0时失效率曲线已开始变平。t 0以前 称为早期失效期。针对早期失效期的失效原因，应该尽量设法避免，争取失 效率低且t 0短。 (2) 偶然失效期，失效率曲线为恒定型，即t 0到t i 间的失效率近似为常 数。失效主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清楚的偶 然因素所造成。由于失效原因多属偶然，故称为偶然失效期。偶然失效期是 能有效工作的时期，这段时间称为有效寿命。为降低偶然失效期的失效率而 增长有效寿命，应注意提高产品的质量，精心使用维护。加大零件截面尺寸 可使抗非预期过载的能力增大，从而使失效率显著下降，然而过分地加大， 将使产品笨重，不经济，往往也不允许。 (3) 耗损失效期，失效率是递增型。在t 1以后失效率上升较快，这是由于产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的原因所引起的，故称为耗损失效期。针对耗损失效的原因，应该注意检查、监控、预测耗损开始的时间，提前维修，使失效率仍不上升，如图13.1-8中虚线所示，以延长寿命不多。当然，修复若需花很大费用而延长寿命不多，则不如 报废更为经济。
现代设计方法论文
武汉轻工大学 《现代设计方法》课程结业论文题目：现代设计方法在汽车设计中的应用 姓名 学号 班级 专业 院（系） 2017 年5月21 日
现代设计方法在汽车设计中的应用 宋家鹏 (武汉轻工大学机械工程学院，湖北武汉430070) 摘要：本文在分析汽丰设计方法发展的基础上，重点介绍了汽车设计中有待进一步推广应用的几种现代设计方法和技术。 关键词：现代设计方法;系统工程;模糊分析设计;计算机辅助设计(CAD) 0 引言 现代科学技术的发展对汽车的性能、可靠性、经济性等提出更高的要求同时也为汽车的设计、制造提供了改进和创新的设计方法。据统计，一般汽车的质量和性能有60%-70%取决于汽车设计。因此，在设计新产品时应研究和采用新的设计方法和技术，以适应现代汽车发展的要求。为了寻求保证设计质量、加快设计速度、避免和减少设计失误的方法和措施，引发了“汽车现代设计方法”的研究。 1现代设计和传统设计的比较 传统的设计方法是以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。而现代设计方法则是强调创造性，在注重产品整体功能基础上以现代设计方法和计算机设计为工具的系统设计。这种设计不但可以大大提高设计的质量、精度和效率，而且可以将产品的适应性、经济性、可靠性统一起来，从而高效地设计出性能优良、经济效益显著的新型产品。目前，设计方法和技术正处于不断改善、不断创造的历史时期。可以预见，新的汽车产品将随着现代设计方法、技术和设计科学体系的完善而有新的突破。 2现代设计法的主要内容 现代设计法是在总结传统设计的经验与教训、吸收国外各设计流派的先进内容的基础上,以形态学为分类手段,以方法学为思想指导,具体形成以下十一论: 功能论:现代设计法的宗旨。是保证设计要求功能实现的方法论。 突变论:现代设计法的基石。是设计创新的基础,如创造性设计。 系统论:现代设计工作的前提。进行系统辩识、系统分析,如系统分析法、人机工程等。 信息论:现代设计的依据。进行信号处理,如信息分析法、技术预测法等。 对应论:现代设计的捷径。采用相似、模拟,如相似设计等。 优化论:现代设计的目标。如优化设计等。 智能论;现代设计的核心。发挥人的主动性,使用人工智能,促进设计自动化,如CAD等。 离散论:现代设计的细解。连续体离散求数值解,如有限元和边界元方法。 控制论:现代设计的深化。如动态分析设计法等。 模糊论:现代设计的发展。模糊性定量描述,如模糊综合评判和决策等。 艺术论:现代设计的美感。如造型设计等。
机械创新设计课程教学大纲
《机械创新设计》课程教学大纲 课程名称：机械创新设计 英文名称：Machinery Innovation Design 课程代码： 一、课程基本情况 1．学分：2 学时：32 （理论学时：28 实验学时：4 ） 2．课程类别：专业限定选修课 3．适用专业：机械设计制造及其自动化 4．适用对象：本科 5．先修课程：机械原理机械设计机械制图 6．教材与参考书目 教材：《机械创新设计》，高志刘莹编著，清华大学出版社，2009 年。 二、课程介绍 机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想，从创新的理论出发, 重点掌握机械创新设计中有效的创新方法，通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍, 以及创新设计的实例的引入, 使学生对创新的方法有了更全面的了解. 从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力. 此外通过创新失误的原因了解, 提高从事创新设计的实践成功率.在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用，创新是人类文明进化，发展的动力，是科技进步、发展的动力，是人类社会发展的动国力，所以在大学中必须开设创新课程。 三、课程内容、学时分配及教学基本要求 第一章（单元）绪论（共2 学时） （一）教学内容： 第一节创新的含义 知识要点：，创新的实用性和新颖性 第二节创新的意义 知识要点：创新是一个民族发展的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力 第三节创新与设计 知识要点：创新是设计的本质属性 第四节创新学与创新教育 知识要点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为。 第五节设计理论与教育 知识要点：设计是一种创造性的实践活动，设计水平的更是成为国家核心竞争的标志，于是，人们发现了多种设计理论和方法，并创立了各类学科体系。
浅谈现代机械设计及其发展趋势
浅谈现代机械设计及其发展趋势 【摘要】现代机械设计是一项系统性很强的综合性技术，是一个国家制造水平的重要标志，是一个国家经济发展的关键内容。机械制造要与社会发展相互促进，了解机械制造技术的现状与发展趋势，敢于创新，才能把握机遇。本文就这话题展开探讨，以增进对现代机械制造的了解，促进经济发展。 【关键词】机械设计；产品制造；现状；发展趋势 不论是发达国家还是发展中国家，都在大力发展机械制造技术。机械制造成为了衡量一国工业水平的重要标准，也成为了各个国家之间科技竞争力的重大内容。现代机械制造技术在传统制造技术的基础上，与计算机技术、信息技术、自动控制技术等完美结合，是集机械、电子、信息、材料与管理技术于一体的综合性技术。一个国家的制造水平是一个国家的经济支柱，是工业得以发展的基础，是影响国民经济发展的关键性因素。目前，我国正处于经济发展的关键时期，作为一个发展中的工业大国，我们最薄弱环节是机械制造技术。展望未来制造业的发展，必须与人类和社会的进步同步，但是无论怎样发展都必须与自然界保持和谐，这样才可以保证国民经济的可持续发展。对于我国的机械制造业而言，了解我国机械制造技术的发展现状，把握现代机械制造的发展趋势，抓住发展机遇，不断的更新理念，把机械制造技术放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地，我国由制造业大国向制造业强国过渡的伟大目标才有可能尽早实现。 1.现代机械制造技术的发展历程 自从我国工业时代的兴起到现在，机械制造业不断在发生变化。从手工到机械，机械手工相结合，到自动化、智能化等等，并且随着科学技术的更新进步不断的发展新的机械制造技术。根据生产方式的变化，可以分为五种类型：第一类是劳动密集型生产方式，这包括早期的工业生产和手工制造业。第二类是随着工业化的发展，生产社会化的不断加快，设备密集型的生产方式出现，汽车制造业和轴承等这样的大批量流水线生产业被研发，这些均属于设备密集型。第三类是信息密集型生产方式，这类生产方式是指新型机电一体化设备的加工生产，它实现了人与机器设备之间的信息交流，机器能够通过获得的信息实现快速准确的加工。第四类是知识密集型生产方式，制造理念的飞跃即属于此类生产方式，其典型代表有计算机集成制造和柔性制造在内的较少信息参与的加工，柔性制造系统计算机集成制造系统。第五类是智能密集型生产方式，敏捷制造和智能制造是这类生产的主要内容，它是一种全新的生产方式，目前正在被研究和实施智能密集型生产方式的技术可以快速响应市场的变化，超前地开发产品，从而实现多品种产品的全过程管理。 2.现代机械制造技术的现状及其特点 近年来，我国虽然不断采用先进的制造技术，并且积极引进国外先进技术，
现代设计方法3000字总结
现代设计方法 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计。 一、并行设计 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。 二、虚拟设计 在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。所谓的虚拟制造(也叫拟实制造)指的是利用仿真技术、信息技术、计算机技术和现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，发现制造过程中可能出现的问题，在真实制造以前，解决这些问题，以缩减产品上市的时间，降低产品开发、制造成本，并提高产品的市场竞争力。 三、绿色设计 绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程，其基本思想就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳人产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。 产品设计的基本流程为：市场调研--草图构思--方案设计。 四、可靠性设计 机电产品的可靠性设计可定义为:产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论为数学基础，从统计学的角度去观察偶然事件，并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律，而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性(概率)之间的关系。用来描述这种关系的模型很多，如正态分布模型、指数分布模和威尔分布模型。 五、智能优化设计 随着与机电一体化相关技术不断的发展，以及机电一体化技术的广泛使用，我们面临的将是越来越复杂的机电系统。解决复杂系统的出路在于使用智能优化的设计手段。智能优化设计突破了传统的优化设计的局限，它更强调人工智能在优化设计中的作用。智能优化设计应该以计算机为实现手段，与控制论、信息论、决策论相结合，使现代机电产品具有自学习、自组织、自适应的能力，其创造性在于借助三维图形，智能化软件和多媒体工具等对产品进行开发设计。 六、计算机辅助设计 机械计算机辅助设计（机械CAD）技术，是在一定的计算机辅助设计平台上，对所设计的机械零、部件，输入要达到的技术参数，由计算机进行强度，刚度，稳定性校核，然后输出标准的机械图纸，简化了大量人工计算及绘图，效率比人工提高几十倍甚至更多。 七、动态设计 动态设计法是在计算参数难以准确确定、设计理论和方法带有经验性和类比性时，根据施工
《机械设计基础课程设计》课程教学大纲
《机械设计基础课程设计》课程教学大纲 一、课程与任课教师基本信息 二、课程简介 《机械设计基础课程设计》是非机械类各专业学生在学习了《机械设计基础》课程后进行的一个重要的实践性教学环节，其目的是使学生综合运用《机械设计基础》课程以及有关先修课程的知识，进行一次较全面的机械设计基础能力训练。 三、课程目标 1、通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力； 2、学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律； 3、进行较为全面的机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范等的训练。 四、与前后课程的联系 先修课程有：高等数学、普通物理、机械制图、工程力学。 后续课程：专业课程及专业选修课程、毕业设计等。 五、教材选用与参考书 1、选用教材：杨可桢等主编.《机械设计基础》（第六版）.高等教育出版社，2013年.
2、王昆等主编.《机械设计/机械设计基础课程设计》. 高等教育出版社, 2011年. 六、课程设计进度表 七、教学方法 本课程设计的教学方法是以教师课堂讲解和设计过程的现场指导相结合，通过具体的设计对象和任务，使学生进一步巩固机械设计基础课程中学习的机器设计以及机械零件设计的相关知识，并进行机械设计工作基本技能的训练，使学生具备简单机械的设计能力。 八、对学生的学习要求 1、学习本课程的方法 本课程是在机械设计基础课程结束后的一个综合训练环节。要结合具体的设计任务，掌握机器设计程序和通用零件的设计原理和方法。要多熟悉和运用设计资料（如标准、规范等），认真地进行机械设计工作基本技能的训练。 2、学生完成本课程须耗费的时间 为掌握本课程的主要内容，要求学生投入全部精力到为期2周的课程设计中，达到具备简单机械的设计能力的目标。 3、学生的上课、讨论、计算说明书等方面的要求 认真听好设计指导课，做好笔记，积极参与教学互动；在设计过程中，主动与老师探讨问题；针对课程设计题，积极思考，培养自己的分析和计算能力。设计完成后，提交合格的设计图纸和课程设计说明书。 九、成绩评定方法及标准 学生在教师指导下，按任务书的要求，在指定课室集中时间独立完成；成绩评定：根据学生完成的轴系基本参数计算步骤及结果、主要零件的设计与校核结
参考文献
参考文献 [1] 徐灏主编.《机械设计手册》[M].北京：机械工业出版社，1998. [2] 张建民著.《工业机器人》[M].北京：北京理工大学出版社，2008. [3] 《工业机械手》编写组.《工业机械手-机械结构上》[M].上海：上海科学技术出版社，2009. [4] 《工业机械手》编写组.《机床设计手册3》[M].北京：机械工业出版，2008. [5] 丁树模主编.《液压传动》[M].北京：机械工业出版社，1996. [6] 大连理工大学工程画教教研室.《机械制图》[M].北京：高等教育出版社，2000. [7] 李恒权、朱明臣、王德云主编.《毕业设计指导书》[M].山东：青岛海洋出版社，1996. [8] 《工业机械手》编写组.《工业机械手-机械结构上》[M].上海：上海科学技术出版社，2002. [9] 隆生主编.《solidworks设计与应用》[M].北京：电子工业出版社，2009. [10] 黄鹤汀主编.《机械制造技术》[M].北京：机械工业出版社，1996. [11] 郑洪生主编.《气压传动》[M].北京：机械工业出版社，2002. [12] 王雄耀主编.《近代气动机器人的发展及应用》[M].北京：机械工业出版社，2002. [13] 周松鹤主编.《工程力学》[M].北京：机械工业出版社，1996. [14] 杨可桢主编.《机械设计基础》[M].北京：高等教育出版社，1996. [15] 刘鸿文主编.《材料力学》[M].北京：高等教育出版社，2002. [16] 大连理工大学工程画教研室编.《机械制图》[M].北京：高等教育出版社，1996. [17] 陈作模编.《机械原理》[M].北京：高等教育出版社，2001. [18] 孔庆华编.《测量技术基础》[M].北京：同济大学出版社，2001. [19]SMC（中国）有限公司. 《现代实用气动技术》2版[M].北京：机械工业出版社，2002. [20]郑洪生. 《气压传动与控制》[M].北京：机械工业出版社，2002.
现代机械设计方法(答案)
一、绪论 1.设计活动的特征有哪些？ 时空性、物质性、需求性、创造性、过程性 2.试比较传统设计和现代设计的区别？ 传统设计师静态的、经验的、手工的方法，在设计过程中被动地分析产品的性能；而传统设计师动态的、科学的、计算机化的方法，在设计过程中可以做到主动地设计产品参数。 3.简述现代设计方法的主要内容和基本特点。 主要内容：设计理论是对产品设计原理和机理的科学总结。设计方法是使产品满足设计要求以及判断产品是否满足设计原则的依据。 现代设计方法主要内容：设计方法学、计算机设计、有限元法、优化设计、可靠性设计 基本特点：程式性、创造性、系统性、最优性、综合性、数字性 二、设计方法学 1.设计过程包括哪几个阶段？ 计划阶段、设计阶段、样机试制阶段、批量生产阶段、销售阶段 2.常用的创造性技法有哪些？ 智力激励法、提问追溯法、联想类推法、组合创新法、反向探求法及系统搜索法6类 3.运用功能分析法进行系统原理方案设计的主要步骤有哪些？ 三、相似理论及相似设计方法 1.相似三定理的内容和用途各是什么？ 相似定理是用来判断两个现象相似的充分必要条件及其所应遵循的法则 内容： 第一定律：对于彼此相似的现象，其相似指标为1，相似判据为一个不变量； 第二定律：某个现象的物理量总数为n，量纲独立的物理量总数为k，则该现象相似准则的个数为n-k，且描述该现象各个物理量之间的关系可表示为相似准则π1，π2，，，，，，πn-k之间的关系，即 π，π，，，，，，π 第三定律：凡同一完整的方程组所描述的同类现象，当单值条件相似，且由单值条件的物理量所组成的相似准则在数值上相等，则这些现象就相识。 用途： 第一定理：介绍相似现象的属性； 第二定理：确定相似准则的个数以及相似结果的推广，也称π； 第三定理：也称模型化法则，也是相似现象的充要条件。 2.相似准则的导出方法及基本依据是什么？ 导出方法：方程分析法、量纲分析法 基本依据：表示各物理量之间关系的方程式，其各项量纲必须是相同的 3.相似准则有哪些特点和性质？ 如果两个现象相似，则这两者的无量纲形式的方程组和单值条件应该相同，具有相同的无量纲形式解。 出现在这两者的无量纲形式的方程组及单值条件中的所有无量纲组合数对应相等。 4.白炽灯的功率为其主要技术参数。现在要求在10~100W之间按几何级数分级设计六种型号。试确定其 功率系列（将计算值按0.5圆整） 解： 四、有限单元法 1.试简述有限单元法的主要思路、具体步骤及其依据。 核心思想：将复杂结构分解成形状简单、便于方程描述的规则单元，列出方程组求解 基本思路： “分”：用有限个规则单元代替原来的各种各样的连续系统，并用近似方程对每个单元的行为加以描述。 “和”：根据一定的规则，把关于单元的方程组合起来构成方程组，并引入外载及约束条件进行求解。 三个步骤：结构的离散化、单元分析、整体分析 2.单元刚度矩阵的物理意义是什么，具有哪些主要特征？
现代设计理论与方法论文
现代设计理论与方法 班级：材控1031 姓名：黄加全 学号：201020607157
反求工程技术 20世纪以来，由于科学和技术的发展与进步，对设计的基础理论研究得到加强，对着设计经验的积累，以及设计和工艺的结合，已经形成了一套半经验半理论的设计方法。依据这套设计方法进行机电产品设计，称为传统设计。 限于历史和科学发展的原因，传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。显然，随着现代科学技术的飞速发展，生产技术的需要和市场的激烈竞争，以及先进设计科学技术的手段的出现，这种传统设计方法已经很难满足当今时代的需要，从而迫使设计领域不断研究和发展新的设计方法和技术。 现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸和发展，它继承了传统设计的精华，吸收了当代科技成果和计算机技术。与传统设计相比，它则是一种以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。 从20世纪60年代末开始，设计领域中就开始相继出现一系列新兴理论与方法。为了区别过去常用的传统设计理论与方法，把这些新兴的理论与方法称之为现代设计。现代设计理论与方法的内容众多而丰富，它们是功能论、优化论、离散论、对应论、艺术论、系统论、信息论控制论、突变论、智能论和模糊论等方法学构成。 现代设计方法包括可靠性设计方法、化设计方法、并行设计、虚拟设计、绿色设计、动态设计等，这里重点介绍反求工程设计。 1．反求工程技术的基本概述 反求工程(Reverse Engineering，简称：ER) 也称逆向工程，就是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的综合的一项新技术。反求工程类似
《机械设计基础》课程教学大纲.doc
《机械设计基础》教学大纲 课程编号： 课程名称：机械设计基础A 英文名称：The Fundamental of Machine Design 学分：7 学时：112 （其中实验学时20） 适用对象：四年制机械电子专业 一、目的与任务 1、课程性质：必修 2、课程类别：专业基础课 3、目的与任务： 本课程是机械电子工程专业的一门综合性和实践性都很强的专业基础课，是研究机械共性问题的专业主干课程。本课程结合应用力学、机械理论和生产知识，解决常用机构及通用零部件的分析和设计问题，为学生进行机电产品的设计开发、技术创新、维修维护以及后续专业课学习奠定基础。本课程在教学内容方面注重基本知识、基本理论和基本方法；在培养学生能力方面着重设计构思和设计技能的基本训练。使学生经过必要的基本技能的训练，具备分析和解决生产实际中问题的综合能力。本课程突出应用能力和综合素质的培养，侧重理论和技能两者并重、相互结合。所以本课程在专业培养计划中占据重要的地位与作用，是一门专业核心课程。 学习本课程的目的是使学生掌握机械常用机构的结构、特性，初步具备分析、选用常用机械机构的能力；掌握机械中通用零件的工作原理、特点、应用及设计计算的工程方法；初步具有运用标准、规范、手册等技术资料的能力；获得实验技能的初步训练。 本课程的主要任务是使学生掌握常用机械传动和通用机械零部件的工作原理、基本结构及选用的基本方法，初步具有分析和设计常用机械零件和简单传动装置的能力；并进而具备向新技术渗透和联接的接口能力。 二、教学内容及学时分配（理论学时92+实验学时20） 第1讲绪论（3学时+0） 熟悉机器与机构，零件与构件的基本概念，了解本课程内容、性质和任务，介绍本课程的学习方法。了解机械设计的内容、步骤及基本要求，熟悉零件的机械物理特性。
现代设计方法论文
直齿轮强度的模糊可靠性设计 课程名称：现代设计方法 姓名： 学号：sssss 班级：ffffff 指导老师：vfffff
齿轮传动的可靠性优化设计 摘要：本文介绍可靠性设计与优化设计有机结合的理论和方法。并对可靠性优化设计如何应用于齿轮传动设计中进行了较详细地讨论，最后通过一个实例说明其实现方 法。 关键词：齿轮传动可靠性设计优化设计 0引言： 作用在零部件上的载荷和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述，由于载荷和材料性能都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解，可靠性设计认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度。 传统的机械设计中，很早就存在着“选优”的思想。设计人员可以同时提出几种方案，通过分析评价后，选出较好的方案加以采用，这种选优方案在很大程度上带有经验性，也有他的一定的局限性。而现代设计方法中的优化设计则可以避免以上弊端，充分发挥计算机强大的运算和编程功能，使优化算法与计算机相结合运用于机械设计中。 常规齿轮传动的设计是将齿轮所受载荷、应力和强度都视为定量，按一定的强度条件进行设计或校核，这种常规设计安全系数一般比较保守，不仅造成材料的浪费增加成本，往往由于一个参数的改变，而影响其它参数的确定，并且由于考虑齿轮传动的应力、强度及各几何参数的不确定性，引起的误差与实际不符，也不能保证绝对安全，设计出的齿轮传动质量差、可靠性低、承载能力小。因此，为了使齿轮传动设计既贴近实际工况，又有最优方案，提出将优化设计和可靠性设计理论有机结合起来的设计方法，该方法无论对缩小尺寸、减轻重量提高承载能力和保证设计可靠性均有现实意义，可靠性优化设计能给程界带来了巨大经济效益，随着技术更新和产品竞争的加剧，可靠性优化设计的发展前景非常的广阔。
(完整版)机械设计基础课程设计教学大纲(本)
机械设计基础课程设计教学大纲 一、实践教学课程基本信息 实践课程名称：机械设计基础课程设计教学大纲 课程编码：1030403 周数： 4 周学分：4分 开设学期：第六学期类型：集中进行 适用专业：机械设计制造及其自动化本科 二、实习的目的和任务 机械设计基础课程设计是《机械设计基础》课程的最后一个重要教学环节，也是机械类专业学生第一次较全面的设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。其基本目的是： 1．综合运用机械设计基础及其有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，培养理论联系实际的设计思想，从而巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识； 2．对学生在计算、绘图（装配图）、运用设计资料（包括手册、标准和规范等）等方面的能力训练； 3．学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。 三、实习的内容和要求 1．实习内容：设计带式运输机上的两级斜齿圆柱齿轮减速器（具体要求见课设计任务书）设计带式运输机上的两级圆锥—圆柱齿轮减速器（具体要求见课设计任务书）2．每个学生应完成的设计要求： （1）装配图一张（A0号图） （2）零件图2张A2图纸。（传动零件、轴） （3）书写设计说明书一份，内容包括：拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算、轴（与齿轮配合处按弯扭合成强度计算）、键的强度校核，选择联轴器等，约6000-8000字。 四、实习地点与时间分配
五、实习组织方式及要求 1．组织方式：集中进行； 2．对教师职责的要求： （1）课程设计的进行方式是在教师指导下由学生独立完成的； （2）提供必要的参考资料； （3）教师应及时掌握学生的进度，及时答疑、督促检查； （4）严格对学生的考勤，引导学生发挥主观能动性，鼓励创新。 3．对学生的要求：每个学生都应该明确设计任务和要求，并拟定设计计划，注意掌握进度，按时完成。设计分段进行，每一阶段的设计都要认真检查，没有原则错误时才能继续进行下一段设计，以保证设计质量，循序完成设计任务。设计过程中要独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计，反对照抄照搬或依赖教师。要求设计态度严肃认真，有错必改，反对敷衍塞责、容忍错误存在。只有这样才能保证课程设计达到教学基本要求，在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练。 六、实践考核方式及成绩评定方法 （一）考核方式：考查 （二）成绩评定： 总成绩构成：平时表现占30%+设计质量占50%+答辩占20% 平时成绩构成：以做课程设计时的表现为主要依据 七、实践课程参考书目 [1]机械设计课程设计（第四版）陈秀宁施高义主编杭州：浙江大学出版社，2004 [2]机械设计课程设计指导书（第二版）龚溎义主编北京：高等教育出版社，1990 [3]机械设计基础课程设计陈立德主编北京：高等教育出版社，2007
现代机械设计方法
一、绪论 1.设计活动的特征有哪些 时空性、物质性、需求性、创造性、 过程性 2.试比较传统设计和现代设计的区别 传统设计师静态的、经验的、手工的 方法，在设计过程中被动地分析产品 的性能；而传统设计师动态的、科学 的、计算机化的方法，在设计过程中 可以做到主动地设计产品参数。 3.简述现代设计方法的主要内容和基本 特点。 主要内容：设计理论是对产品设计原 理和机理的科学总结。设计方法是使 产品满足设计要求以及判断产品是否 满足设计原则的依据。 现代设计方法主要内容：设计方法学、计算机设计、有限元法、优化设计、 可靠性设计 基本特点：程式性、创造性、系统性、最优性、综合性、数字性 二、设计方法学
1.设计过程包括哪几个阶段 计划阶段、设计阶段、样机试制阶段、批量生产阶段、销售阶段 2.常用的创造性技法有哪些 智力激励法、提问追溯法、联想类推 法、组合创新法、反向探求法及系统 搜索法6类 3.运用功能分析法进行系统原理方案设 计的主要步骤有哪些 三、相似理论及相似设计方法 1.相似三定理的内容和用途各是什么 相似定理是用来判断两个现象相似的 充分必要条件及其所应遵循的法则
内容： 第一定律：对于彼此相似的现象，其相似指标为1，相似判据为一个不变量； 第二定律：某个现象的物理量总数为n，量纲独立的物理量总数为k，则该现象相似准则的个数为n-k，且描述该现象各个物理量之间的关系可表示为相似准则π1，π2，，，，，，πn-k之间的关系，即 第三定律：凡同一完整的方程组所描述的同类现象，当单值条件相似，且由单值条件的物理量所组成的相似准则在数值上相等，则这些现象就相识。用途： 第一定理：介绍相似现象的属性； 第二定理：确定相似准则的个数以及相似结果的推广，也称π； 第三定理：也称模型化法则，也是相似现象的充要条件。 2.相似准则的导出方法及基本依据是什
现代设计方法 论文
现代设计方法论文 机电0902 093260206 赵学龙 摘要：随着以微电子技术为代表现代科学技术的发展，近30年来出现了一批新的设计学科和一系列新的设计理论和设计方法，诸如优化设计、可靠性设计、动态设计、计算机辅助设计，以及设计方法学和有限元分析等。这些方法的发展和应用，使得各个工程领域的设计工作从形式到效果都发生了根本性变化，产生了巨大的经济效益和社会效益。 关键词：微电子技术；设计方法；优化设计；可靠性设计； Abstract: with the development of microelectronics technology as the representative of the development of modern science and technology, for nearly 30 years there has been a number of new design discipline and a series of new design theory and design methods, such as the optimization design, reliability design, dynamic design, computer aided design, and the design method and the finite element analysis. Development and application of these methods, the various fields of engineering design work from the form to the effect produced essential sex to change, produced enormous economic benefits and social benefits. Key words: Microelectronics; design method; optimization design; reliability design; 工程设计和机电产品设计都需要经过调查分析、方案拟定、技术设计、结构设计、试制与实验后的修改完善等设计环节。在传统的设计中，这些环节的工作都是由设计者手工完成的，所用的设计方法大都是基于经验公式和实验数据的类比设计和经验设计。显然，这种设计方法不可能是设计质量有较大提高，而且设计周期一般较长。 现代商品经济的迅速发展，对于工程和产品的性能和质量的要求日益提高。一方面，工程和产品的结构日趋复杂和精密，功能日趋完备和通用；另一方面，工程和产品的更新周期日益缩短，工作可靠性要求日益提高。传统的设计方法已经不能完全满足这一发展的需要。因此这学期我们学习了优化设计和可靠性设计。 优化设计：所谓最优化设计，就是借助最优化数值计算方法和计算机技术，求取工程问题的最优设计方案。进行最优化设计时，首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组数学表达式组成的最佳的设计参数。这组设计参数就是设计的最优解。数学模型是对实际问题的数学描述和概括，是进行优化设计的基础，因此，根据设计问题的具体要求和条件建立完备的数学模型是关系优化设计成败的关键。工程设计问题通常是相当复杂的，欲建立便于求解
课程教学大纲机械设计基础液压专业
液压与气动技术专业课程教学大纲 《机械设计基础》课程教学大纲 年月日 执笔者：宋敏编写日期： 本课程是一门技术基础课。其目的是培养学生的工程计算能力和简单机械零部件的设计能力，同时也为后续课学习打下基础。主要任务是： （1）能熟练地运用力系平衡条件求解简单力系的平衡问题。 （2）掌握零部件的受力分析和强度计算方法。 （3）熟悉常用机构、常用机械传动及通用零部件的工作原理、特点、应用、结构和标准， 掌握常用机构、常用机械传动和通用零部件的选用和基本设计方法，具备正确分析、使用和 维护机械的能力，初步具有设计简单机械传动装置的能力。 （4）具有与本课程有关的解题、运算、绘图能力和应用标准、手册、图册等有关技术资料的能力。 （2）课程教学的教学内容（含实验实践内容及其类型等）基本要求、学时分配等
（3）本课程与其它课程的联系 前期课程及知识要求：《机械设计基础》在液压与气动技术专业整个教学计划中，处于承上启下的地位。要求学生应有比较扎实的机械制图等先修课程的良好基础。 后续课为后续专业课程学习打下良好的基础。 （4）课程质量标准与成绩考核方式 理论教学：期末考试统一命题，统一评分标准，统一考试时间。闭卷考试，考试时间为120分钟。 实践教学：各实验均按实验操作、实验效果、实验报告质量和实验纪律综合评定成绩。实验成绩以15%十入本课程学期总成绩。 （5）课程各教学环节要求： 教学（包括教师的教学和学生的学习）方法与教学手段（技术）指南等 理论教学：讲课要贯彻“少而精”的原则，举例要注意典型性及工程应用性，教会学生思路、技巧和方法。要注意培养学生的自学能力。教学中要充分利用录像、幻灯等电化教学 手段和多媒体教学技术。 实践教学：实验课主要帮助学生验证所学知识。课程设计主要帮助学生了解一般机械设 计的全过程，强调独立思考，鼓励创新，提倡计算机绘图。 （6）教材及主要教学参考书 （两本以上公开出版的教材或讲义） 《机械设计基础》郭红星主编2005年西电出版社 机械设计基础》贺敬宏宋敏主编2005 年西北大学出版社机械设计基础》高等教育出版社出版
纱线卷绕机设计说明书
编号 本科毕业设计 纱线卷绕机设计 Design of yarn coiling machine 学生: 专业班级： 指导教师： 学院: 年月
目录 第一章引言 .................................................... - 2 -第二章设计方案及原理 .......................................... - 4 -2.1 原理的设计方案 ............................................. - 4 -2.1.1 重叠现象的分析及设计方案 ................................. - 4 -2.1.2 差微机构的工作原理 ....................................... - 4 -2.2 结构的设计方案 ............................................. - 6 -2.3 特点评述 .................................................. - 7 -第三章结构设计 ................................................ - 9 -3.1皮带传动的设计.............................................. - 9 -3.1.1电动机的选择.............................................. - 9 -3.1.2皮带的设计................................................ - 9 -3.1.3 V带轮设计.............................................. - 11 -3.1.4 V带传动的张紧装置...................................... - 11 -3.2 齿轮传动设计 .............................................. - 12 -3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ...................... - 12 -3.2.2 按齿面接触强度设计 ...................................... - 12 -3.2.3 按齿根弯曲强度设计 ...................................... - 14 -3.2.4 几何尺寸计算 ............................................ - 16 -3.2.5 验算 .................................................... - 16 -3.2.6 结构设计及绘制齿轮零件图（见零件图） .................... - 16 -第四章分析校核 ............................................... - 17 -第五章总结 ................................................... - 30 -参考文献 ...................................................... - 31 -致谢 .......................................................... - 32 -
浅谈现代机械设计方法与未来机械设计
168研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术 中国设备工程 2019.06 (下)3.3?风管安装 在规范和设计允许的条件下，安装的风管应具有一定的 坡度。在安装过程中，如果风管弯头超过500mm ，则需安放 导流片减少系统阻力，以使管道内的风速均匀。此外，还需 在风管三通处设置调节阀，保证各风口处风量的均匀性。尤 其是大主风管上腹部若需开风口，则应把导流调节叶片安放 在离空调位置最近的三只风口后，而防火阀则需安装在墙体 前后的500mm 内。同时，为了降低空调运转时的噪音，需在 其出风口和回风口处安装消声器。其风管底部若设有纵向接 缝，则需进行密封，法兰垫片可用橡胶或发泡橡塑密封材料。 若风管尺寸偏大，应在其靠近室外机风口的地方设置可调节 风阀，以对风量进行控制。另外，还应采用保温材料对风管 和部件进行保温施工，所用的材料需粘贴稳固，风管机水管 在技术缝和穿墙的地方需保证保温层的连续性。 3.4?设备安装 在中央空调安装工程的所有环节中，设备安装处于关键 环节，其设备主要有冷水机组、风机盘管、冷却塔等，涉及 的设备数量大，应认真对待其安装工作。 （1）冷水机组安装。该机组是中央空调的核心设备， 蒸发器排出的气体冷媒经过绝热压缩后会转为高温高压状 态，随后经冷凝器处理成为液态冷媒，并在节流阀中膨胀成 低压而变为气液混合物。 （2）风机盘管及新风机安装。在风机盘管安装时，应 按冷凝水的排放要求设定其安装高度，出水口位置宜定在 冷凝水管的最高处，并预留水封安装所需的高差。为避免 设备振动给建筑结构带来的危害，空调末端设备都需安放 减振吊杆或隔垫。此外，设备安装完毕后需进行复检，以 使水压试验得以保证，同时在施工时要确保排水管坡度符 合要求，以便冷凝水可排放到设计指定的地方。另外，为随着机械类产品在设计方式和设计理念上的不断创新， 通过借助计算机和信息化等新型技术，可以更好地提高产品 整体的工作性能及结构稳定性能。我国当前在机械设计方式 上，还存在一些问题，其中最突出的是机械设计和未来发展 不同步的问题，这在很大程度上阻碍了我国机械设计水平的 进一步发展，影响了机械类产品质量和性能的提升，如果机 浅谈现代机械设计方法与未来机械设计 杜东平 （大庆石化建设有限公司，黑龙江?大庆?163714） 摘要：随着以计算机为主体的现代科学技术不断提高，越来越多的计算机技术应用到了机械产品的设计和研发中。机械产品逐渐凸显出很高的智能性和自动化水平，从机械设计方式上的转变，促使我国机械设计方式得到了很大改进，在未来机械设计当中，对系统的内部升级方式将会取得更大突破。本文针对现代机械设计方式进行阐述，并对未来机械设计的方向进行了展望。 关键词：现代机械；设计方式；未来机械设计； 中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）06（下）-0168-03 械设计不能很好地解决现存问题，将会极大地影响机械行业未来的发展，甚至可能导致机械产品研发速度无法满足现代市场需求，相关产品在应用方面出现阻碍。通过对现代机械设计方式进行研究，能够更好地了解未来机械设计发展方向，从而促进我国机械设计和生产进步，顺应市场发展趋势，设计出各个方面性能更加优良的机械设备。保证风机盘管与管道间能连接可靠，用于连接的软管需要具备一定的耐压值。（3）冷却塔及水泵安装。绝大多数的冷却塔均为玻璃钢制件，且是在现场组装的，所以施工前应对其进行严格的检验，安装时还应对间隙检查以保证其满足所需，防止使用时发出噪声。4?结语中央空调系统具有一定的复杂性，安装时容易受到一些因素的影响，而使其在运行时造成比较高的能耗，这将不利于它的正常使用和我国经济的可持续发展。为此，在中央空调系统安装时，应根据其安装技术要求在节能理念的指引下进行安装，在满足其功能性的基础上以最大的限度降低其能耗，从而实现节能减排的目的，以取得良好的经济和社会效益。参考文献：[1]智研咨询.?家用中央空调六年增长超五倍，2017市场规模达到310亿元[EB/OL].?https:///s?id=1620878212835804091，2018-12-26.[2]梁富君.高层建筑中央空调的节能技术[J].智能城市，2018,4(18):114-115.[3]武增旺.节能理念在中央空调安装工程中关键技术的思考[J].山西建筑,2017,43(21):180-181.[4]王旭.大型公共建筑空调系统施工质量控制及优化研究[J].江西建材,2017(07):78.[5]杨轶.民用建筑中央空调系统安装技术研究[J].能源与环境,2016(06):105-106.?[6]石华春.中央空调系统能耗与安装技术的相关探讨[J].四川建筑,2018,38(03):258-259.[7]姚群威.智能控制技术在中央空调系统的应用[J].技术与市场 ,2017,24(06):103-104.