现代设计方法在机械系统设计中的应用
三维数字化工艺设计系统在机械制造中的应用
三维数字化工艺设计系统在机械制造中的应用摘要：随着现代计算机信息技术的不断进步发展和普及，传统的工业机械制造工艺技术，已经不能完全适应现代机械制的多样化发展。
在传统的机械设计制造过程中，主要是通过人工绘制二维图的模式进行零件的设计、制造、加工，在应用过程中存在着效率低、可追溯性差的不足，因此在20世纪末，有学者提出了三维数字化制造的概念，企图通过三维设计、三维虚拟装配等，实现产品设计的数字化，大幅提升机械产品的设计、制造效率和产品质量。
但由于传统制造模式中不同的阶段需要不同类别的指导方案，在制造过程中需要多次进行转换，导致数据失真严重，因此难以进行工业推广。
关键词：三维数字化；工艺设计系统；机械制造；应用引言三维数字化制造主要是指将三维数字化技术应用于产品的设计、制造、检验等各个过程，从而提升产品的设计、制造效率及产品质量。
在进行三维数字化制造时需要围绕“数字化设计-数字化制造”两个方面进行，利用三维及二维集成软件搭建面向数字化制造的管理平台，实现对产品制造的全流程数字化管控。
1三维数字化制造理论以产品的数字化制造为主线，目前其主要的业务流程可分为业务层、系统层、技术层、服务层、制造层及平台层留个部分。
在该数字化结构设计体系中，业务层是数字化设计的核心，需要根据产品的时间需求来开展产品的结构规划方案，系统层则是根据业务层的需求选择合适的三维结构设计工具，技术处则是用于开展实际的产品结构设计，服务层是包括信息集成及WEB服务，保证各个层级之间数据连通的准确性和可靠性，制造资源层则是用于存储各类文件及模型库，便于进行更快速的数字化结构设计。
平台层主要是用于整个系统的权限管理、流程管理等，确保系统工作的可靠性。
虽然三维数字化制造体系具有数字化程度高、设计效率高等优势，但由于目前制造业普遍是“三维+二维工程图”混合设计制造模式，在产品设计的不同阶段，需要对产品的二维、三维模式进行多次的转换，极易导致数据的转换偏差，影响整个产品制造的精确性，严重限制了三维数字化制造在机械制造过程中的应用。
机械系统优化设计中的多目标优化方法
机械系统优化设计中的多目标优化方法引言：机械系统是现代工业中不可或缺的一部分，它们的设计和优化对于提高生产效率和降低成本至关重要。
在机械系统的设计中，多目标优化方法被广泛应用，以实现各种设计指标的最优化。
本文将介绍机械系统优化设计中的多目标优化方法，并探讨其在实际应用中的优势和挑战。
一、多目标优化方法的概述多目标优化方法是一种通过考虑多个设计指标来实现最优解的方法。
在机械系统优化设计中，常见的设计指标包括性能、成本、可靠性、安全性等。
传统的单目标优化方法只考虑一个设计指标，而多目标优化方法则能够在多个指标之间找到一种平衡。
二、多目标优化方法的应用1. 遗传算法遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化方法。
它通过模拟自然选择、交叉和变异等过程，逐步搜索最优解。
在机械系统优化设计中，遗传算法能够同时考虑多个设计指标，找到一组最优解，以满足不同的需求。
2. 粒子群算法粒子群算法是一种模拟鸟群觅食行为的优化方法。
它通过模拟粒子在解空间中的移动和信息交流，逐步搜索最优解。
在机械系统优化设计中，粒子群算法能够在多个设计指标之间找到一种平衡，以达到最优化设计。
3. 支持向量机支持向量机是一种基于统计学习理论的优化方法。
它通过构建超平面来划分不同类别的数据，以实现分类和回归的最优化。
在机械系统优化设计中，支持向量机能够通过分析历史数据和建立模型，预测不同设计参数对多个指标的影响，从而实现最优化设计。
三、多目标优化方法的优势和挑战多目标优化方法在机械系统优化设计中具有以下优势：1. 考虑多个设计指标，能够找到一种平衡，满足不同需求。
2. 能够通过模拟自然进化或群体行为的方式进行搜索，提高搜索效率。
3. 能够通过建立模型和分析数据，预测不同设计参数对多个指标的影响，指导设计过程。
然而，多目标优化方法也面临一些挑战：1. 设计指标之间可能存在冲突，需要找到一种平衡的解决方案。
2. 多目标优化问题的解空间通常非常大，搜索过程可能非常复杂和耗时。
现代设计方法及其应用
现代设计方法的应用为了保证设计质量、加快设计速度、避免或减少设计失误，并适应科学技术发展，使设计工作现代化，引发了现代设计方法的研究。
现代设计方法的特点是动态的、科学的、计算机化的方法。
它将那些在科学领域内得到应用的所有科学方法论应用到工程设计中。
产品设计是以社会需求为目标，在一定设计原则的约束下，利用设计方法和手段创造出产品结构的过程。
市场竞争的需要和各种新方法、新技术、新工艺、新材料不断涌现，推动了设计方法和技术的进步，产品设计从传统的经验设计进入现代设计。
现代设计的特征是以计算机技术为核心（这是现代设计的主要特征），以设计理论为指导。
传统设计：以生产经验为基础，以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式、图表、手册等为依据进行。
随着理论研究的深入，许多工程现象不断升华和总结为揭示事物内在规律和本质的理论，如摩擦学理论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。
现代设计方法：是基于理论形成的方法。
用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学性和准确性。
因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。
以计算机技术为核心对设计产生的影响的表现：①设计手段的更新：推动了设计手段从“手工”向“自动”转变。
②产品表示的改变：推动了产品表示从“二维”向“三维”的转变。
③设计方法的发展：促进了新设计方法出现，高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些方法实施的保证。
新设计方法有：限元分析、优化、模态分析、并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。
④工作方式的变化：促进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。
⑤设计与制造一体化⑥管理水平的提高：产品设计是一个复杂的系统工程，设计过程中涉与大量设计数据和设计行为的管理。
数据库技术的发展改变了传统的手工管理模式，各种PDM系统的广泛应用大大提高了设计的管理水平，保证了设计过程的高效、协同和安全。
⑦组织模式的开放：传统的局限于企业内部的封闭设计正在变为不受行政隶属关系约束的、多企业共同参与的异地设计。
机械工程中的自动化设计
机械工程中的自动化设计在机械工程中，自动化设计是一个重要的领域。
随着科技的发展和工业制造的进步，自动化设计在机械工程中的应用越来越广泛。
本文将从自动化设计的概念、应用领域、设计原则以及未来发展等方面进行探讨。
概念介绍自动化设计是指通过引入自动化控制系统，使机械设备和工作过程在没有人工干预的情况下运行和控制的过程。
它通过使用传感器、执行器和控制算法等技术手段，实现对机械设备的自动控制和运行。
自动化设计的应用领域自动化设计在机械工程中的应用领域非常广泛，包括生产制造、运输物流、农业农业、医疗健康等方面。
1. 生产制造：在工厂生产线上，自动化设计可以实现产品的高效生产和质量控制。
通过自动化系统的引入，可以实现机械设备的自动操作和监控，提高生产效率和产品质量。
2. 运输物流：自动化设计在物流领域的应用可以实现货物的自动化搬运和仓储管理。
例如，自动化堆垛机可以实现对货物的自动化存储和取出，提高了物流效率。
3. 农业农业：在现代农业中，自动化设计可以实现农田灌溉、施肥、采摘等工作的自动化。
通过自动化系统的应用，可以提高农业生产的效率和质量。
4. 医疗健康：自动化设计在医疗健康领域的应用很多。
例如，医疗机器人可以实现手术的自动化操作，减少手术风险和提高手术精度。
自动化设计的设计原则在进行自动化设计时，需考虑以下设计原则，以确保系统的可靠性和性能。
1. 系统可靠性：自动化设计应考虑系统的可靠性，包括故障诊断、备份措施等。
通过引入冗余设计和故障检测与修复功能，可以提高系统的可靠性和稳定性。
2. 可扩展性：自动化设计应具有良好的可扩展性，以适应未来可能的需求变化。
设计中应考虑到设备的升级和新功能的添加，以便在不更换整个系统的情况下进行扩展。
3. 安全性：自动化设计在工作和使用过程中，应注重安全性。
设计中需考虑到人员和设备的安全，以及应急情况的处理。
未来发展趋势随着科技的不断发展和创新，自动化设计在机械工程领域的应用将继续增加。
现代机械设计技术方法及发展研究
现代机械设计技术方法及发展研究机械设计（machine design）是将机械各个零件的材质、形状、尺寸、结构、工作原理、运行方式等进行分析、计算尽而转换成具体的描述，并且作为以后机械生产制造依据的工作过程。
本文主要对现代机械设计技术方法及发展进行了分析研究。
标签：机械设计;技术方法;发展趋势引言：随着科学技术的进步，机械系统引入的新材料、新工艺、新方法越来越多，实现同一种技术功能所具有的功能载体和技术手段也很多，因此，现代机械系统设计工作者若使自己设计出的产品能立足市场，除要求机械系统能实现预期的功能外，还应使设计出的机械系统满足物美价廉、运行可靠、操作方便、对环境污染小等一系列要求。
设计者只有通晓机、电、液等各种综合技术，才能设计出性能价格比优良的机械系统。
一、传统机械设计与现代机械设计的特点比较1、传统机械设计几百年来，机械设计经过了无数的变迁与进步，时至今日已经形成了一个较为健全的设计体系，所取得的宝贵成果在社会各领域广泛应用。
在过去我国的机械设计因为受到生产力水平以及社会发展条件的多方面限制，始终依赖经验的堆积，发展速度十分迟缓。
由于依靠从业人员的设计经验能够使机械设计尽可能地减少错误，所以人们往往循规蹈矩而缺乏创新意识。
传统理念以及经验束缚了机械设计的创新脚步。
由于设计的诸多弊端，在实际投产后所收到的回报也十分有限。
按照机械设计的相关理论，传统的机械设计过程十分繁琐，所耗费的人力、物力以及时间较多，从而严重制约了工程效率的提升。
2、现代机械以及现代机械设计的主要特点2.1现代机械的特点（1）性能较高，结构相对简单。
传统机械要想实现功能上的变更，要依靠设备或装置的改变，革新方法上单一。
而现代机械在这一方面则比较灵活，方法较多，可以把不同的技术结合起来综合使用，更能够从不同的切入点着手，实现结构的科学化。
（2）效率得到提高，实现了成本的降低。
现代机械能够极大地节省工作时间，可以更为直观地看到工作成果，还可以有效地确保产品质量。
机械设计知识点梳理
机械设计知识点梳理一、协议关键信息1、机械设计的基本概念和原理机械的定义和分类机械设计的任务和目标机械设计的基本要求和约束条件2、机械零件的设计机械零件的失效形式和设计准则材料的选择和热处理强度计算和刚度计算零件的结构设计和工艺性3、机械传动系统的设计带传动带的类型和特点带传动的工作原理和受力分析带传动的设计计算链传动链的类型和特点链传动的工作原理和运动特性链传动的设计计算齿轮传动齿轮的类型和特点齿轮传动的失效形式和设计准则齿轮的参数计算和几何尺寸计算齿轮的精度和润滑蜗杆传动蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动的失效形式和设计准则蜗杆传动的参数计算和几何尺寸计算蜗杆传动的效率和热平衡计算4、轴系部件的设计轴的类型和材料轴的结构设计轴的强度计算和刚度计算滚动轴承的类型和选择滚动轴承的寿命计算和组合设计滑动轴承的类型和特点滑动轴承的设计计算5、连接部件的设计螺纹连接螺纹的类型和特点螺纹连接的类型和预紧螺纹连接的强度计算键连接键的类型和特点键连接的选择和强度计算销连接销的类型和用途销连接的设计计算6、机械系统的总体设计机械系统的组成和功能机械系统的方案设计机械系统的运动学和动力学分析机械系统的精度设计7、现代设计方法在机械设计中的应用优化设计有限元分析可靠性设计绿色设计二、机械设计的基本概念和原理11 机械的定义和分类机械是机器和机构的总称。
机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。
机构是由若干构件通过运动副连接而成的具有确定相对运动的组合体。
机械可分为动力机械、加工机械、运输机械、信息机械等。
111 机械设计的任务和目标机械设计的任务是根据使用要求，对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
其目标是在满足功能要求的前提下，使机械具有良好的性能、可靠性、经济性和安全性。
112 机械设计的基本要求和约束条件基本要求包括功能要求、可靠性要求、经济性要求、安全性要求、环保要求等。
机械产品的现代设计方法及其创新
机 械产 品的 设 计 从 ｌ 世 纪 中 期 的技 术 物 力 和 时 间等 各种 资 源 的 有 效 利 用 。 ９ 设 计 发 展 到 现 在 的 计 算 机 辅 助 创 新 设 计 １ ２ 优化 设计 ． （ ＡＩ ｍｐ ｔｒ Ａｉｅ ｎ ｏ ａ ｉｎ 已经 历 Ｃ Ｃｏ ｕ ｅ ｄ ｄ Ｉｎ ｖ ｔｏ ） 优 化 设 计 是 把 设 计 问题 的 物 理 模 型 转 运 了一 百 多年 的变 迁 和 发 展 。其 间任 何 产 品 化为 数学 模型 ， 用最优 化的 数学理 论 、 生 产 的 历 史也 就 是 人 们 追 求 先 进 产 品 与 服 选 用 适 当 的 优化 方 法 、 借 助计 算 机 求 解 该 从 务 的 创新 设 计 、及 其 理 论 、方 法 与 工 具 发 数 学 模 型 ， 而 得 出 最 佳 设 计 方 案 的 设 计 展 的 历 史 ， 类 经 历 了 漫 长 的 创造 、 创 新 方 法 。 人 和设计制造 的历程 。 近 些 年 来 ， 化 设 计 与 其 它 一 些 设 计 优 近 年 来 ， 着 科 学 技 术 的飞 速 发 展 ， 随 对 方 法 结 合 起来 ， 成 了新 的 优 化 设计 方法 。 形 产 品 功能 要 求 日益 增 多 ， 杂 性 增 加 ， 复 寿命 例 如 ， 可 靠 性 设 计 结 合 起 来 形 成 可 靠 性 和 期缩 短 ， 更新 换 代 速 度 加 快 ， 械 产 品 的设 优 化 设计 ； 模 糊 设 计 结 合 起 来 就 形 成 模 机 和 计 方 法更 趋 于 科 学 、完 善 ， 算精 度 更 高 ， 糊 优 化 设 计 等 。 计 ． 计 算 速 度 更 快 。 在 常规 设计 的 基 础 上更 趋 １ ３ 可 靠性设计 于现代设计方 法的应用 。 机械 可 靠 性 设 计 是 将 概 率 论 、数 理 统 现 代 设 计 方法 是 一 种 工程 活 动 ， 而且 计 、失 效 物 力 和 机 械 学 相结 合而 形成 的一 是 一 种 创 造 性 的 智 力 活 动 ， 一 个 综 合 、 种 综 合 性 设 计 技 术 。其 主 要 特 点 是 将 常规 是 决 策 、迭 代 和 寻 优 的过 程 。 它具 有 四 个方 设 计 方 法 中所 涉 及 到 的设 计 变 量 ， 载 荷 、 如 面 的 特 点 ： ） 计 理 论 与 方 法 延 伸 、 思 维 应 力 、 强度 、寿 命 等 ， （设 １ 所具 有 的 多值现 象 看 的 变 化 及 设 计 范 畴 的 扩 展 。 （ 多 种 设 计 技 成 是 服 从 某 种 分 布 规 律 的 随 机 变 量 ， 概 ２ ） 用 术 、理 论 与 方 法 的 交 叉 与 综 合 。 （ 设 计 手 率 统 计 方 法 设 计 出符 合 机 械 产 品 可 靠 性指 ３ ） 段 的精 确 化 、计 算 机化 、 自动化 与 虚拟 化 ； 标 要 求 的 零 部 件 和 整 机 的 主 要 参 数 和 结构 及 并 行 化 、最 优 化 和 智 能 化 的 设 计 过 程 。 尺 寸 。 （ 面 向产 品寿 命 周 期过 程 的 可 行性 设 计 及 １ ４ 模块 化设计 ４ ） ． 模块 化 设 计 是 在 对 一 定 范 围 内 的 不 同 多 种 设 计 实 验 技 术 的 综 合应 用等 。 现 代 设 计 与 制 造 过 程 的 正 规 化 、 流 程 化 和 统 一 功能 或 相 同功 能 不 同性 能 、不 同规 格 的 产 化 ， 大 地 提 高 了工 作效 率 ， 低 了 成 本 ， 品 进 行 功 能 分 析 的 基 础 上 ， 分 并 设 计 出 极 降 划 确保 了产品质量 。 系 列 功 能 模 块 ， 过 模 块 的 选 择 和 组 合 通 就 可 以 构 成 不 同 的 产 品 ， 满 足 市场 的 不 以 １现代设计主要常用方法 同需 求 。产 品模 块 化 的主 要 目标 之 一 就 是 １ １ 计 算机辅 助设计 以尽 可 能少 的 模 块 种 类 和 数 量 组 成 尽 可 能 计 算 机 辅 助 设 计 （ Ｏ ｕ ｅ Ａ ｄ ｄ 多 的 种 类 和 规 格 的产 品 。 ｃ ｍｐ ｔｒ ｉｅ Ｄｓ ｎ， 称Ｃ ｅｉ ）简 ｇ ＡＤ， 它借 助计算 机进 行信 息 模 块 化 设 计 相 对 于 传 统 设计 具 有 以 下 处 理 ， 用 计 算 机具 有 运 算 速 度 快 且 准 确 、 特 点 ： 利 存 储 量 大 、逻 辑 判 断 功 能 强 等 特 点 ， 过 通 （ ） 少 产 品 的 设 计 和 制造 时 间 ， 短 １减 缩 人 机 交 互 作 用 完 成 设 计 工 作 。其 相 对 于 传 供 货 周期 ， 有利 于 争 取 客 户 。 统 的 设计 方 法 有 以 下优 点 ： （） 利 于 产 品的 更 新 换 代 和新 产 品的 ２有 （ ） 著 提 高 了 设 计 效 率 ， 短 了 设 计 开 发 ， １显 缩 增加 企 业 对 市 场 的 快 速 反 应 能 力 。 周 期 ； 快 了 产 品 的更 新 换 代 ， 强 了产 品 加 增 （） 利 于 提 高 产 品 质量 ， 低 成本 ， ３有 降 增 的市场 竞争能 力。 加 产品的市场竞争能 力。 （） 以存 储 大 量 的 设计 信 息 和设 计 经 ２可 （） 于 产 品 的 维 修 。 ４便 验 ， 缺 乏 设 计 经 验 的 新 手 也 能 顺 利 完 成 １ ５ 机械 系统设计 使 。 设计任务 。 机 械 系 统 设 计 是 应 用 系统 的观 点 进行 （） 在 短 时 间 内 给 出 很 多 设 计 方 案 ， 机械 产 品设 计 的一 种 设 计 方 法 。其 过 程 一 ３能 并 进 行 分 析 比较 ， 从而 获 得 最 佳 设 计 方 案 。 般 包括 计 划 、外 部 系统 设 计 、 内部 系 统 设 （ ） 计 人 员从 繁 重 的重 复 性 工 作 中得 计和 制造 销 售 四 个 阶 段 。 ４设
CAD技术在机械设计中的应用设计毕业设计（论文）
CAD技术在机械设计中的应用摘要CAD技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用，并已成为企业的现实生产力。
围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及，CAD技术的发展趋势主要围绕在以下四个方面：1．标准化除了CAD支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。
2．开放性CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95／98／NT和UNIX平台上，在JA VA LINUX平台上也有CAD产品，此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。
3. 集成化CAD技术的集成化体现在三个层次上：其一是广义CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程。
其二，是将CAD技术能采用的算法，甚至功能模块或系统，做成专用芯片，以提高CAD系统的效率；其三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。
关键词：标准化，开放性，集成化，智能化！！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版最终设计，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加我百度用户名QQ，我把图纸发给你。
最后，希望此文能够帮到你！TECHNOLOGY IN THE MECHANICAL DESIN CADAPPLICATIONABSTRACTCAD technology as the popularity of mature technology has broad application in the enterprise, and enterprises have become the real productive forces. Innovative design capacity of the enterprise and enhance the popularity of network computing environment, CAD technology centres around the development trend in standardized, open, integrated and intelligent four areas:1. Standardization in addition to CAD software support the progressive realization of ISO standards and industry standards, application-oriented standard components (for parts), standardized methods have also become necessary in the CAD system, and towards the rationalization of the engineering design of the development2. CAD system is currently open and extensive operating system built on open window 95/98 / NT and UNIX platforms, in Java LINUX platform is also a CAD products, in addition to CAD systems to provide secondary development of end-user environment, and even such Environment may be the development of its core source code, which allows the user to customize their own CAD system.3. Integration of the integration of CAD technology embodied in three levels: One is the broad functions of CAD CAD / CAE / CAPP / CAM / CAQ / PDM / ERP integration through various forms of corporate integration solutions, promote enterprise information Process. The CAD system to improve the efficiency of its three CAD is based on network computing environment to achieve different places, heterogeneous system in the inter-enterprise integration. Came into being the virtual design, virtual manufacturing and virtual enterprise is the level of application integration.KEY WORDS:Standardization，Open，Integrated，Intelligent.目录绪论 (1)第1章CAD技术的概述 (2)1.1CAD技术的概念 (2)1.2CAD技术原理 (2)1.3CAD系统的组成 (2)第2章CAD技术的发展 (4)2.1 CAD技术的产生与发展 (4)2.2我国CAD的发展现状 (5)2.3 CAD系统的发展趋势 (5)第3章CAD常用的设计软件 (8)3.1国内软件 (8)3.2国外软件 (9)第4章CAD技术在机械设计中的应用 (12)4.1我国CAD技术在机械设计中应用的现状 (12)4.2 CAD在玉米联合作业机械设计中应用 (13)4.3 CAD三维技术在液压挖掘机中的应用 (18)结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)外文资料 (27)绪论源于20世纪50年代的机械CAD/CAM技术已发展为一种高新技术产业,并得到迅速发展。
现代机械原理的新技术和挑战
现代机械原理的新技术和挑战随着科学技术的飞速发展，现代机械原理不断迎来新技术和挑战。
这些技术和挑战不仅影响到机械设计和生产领域，还对工业和社会产生深远影响。
一、新技术1. 人工智能（AI）人工智能的快速发展给现代机械原理带来了巨大改变。
通过使用机器学习和深度学习算法，机械系统可以自动学习和优化自身性能，从而实现更高的精确度和效率。
例如，在自动化生产线中，机器可以根据不同产品和工艺要求自主调整参数，提升生产效率和一致性。
2. 机器视觉机器视觉技术可以通过摄像头和图像处理算法，使机械系统能够检测和识别物体。
这种技术广泛应用于机器人、自动驾驶等领域。
借助机器视觉，机械系统可以更加智能地处理和操作对象，实现更高的自动化水平。
3. 3D打印技术3D打印技术是一种创新的生产方式，它通过逐层添加材料的方式，将数字模型转化为物理实体。
与传统的机械加工方法相比，3D打印技术具有更高的灵活性和可定制性。
这种技术可以实现快速原型制作、批量定制生产和减少材料浪费等好处。
二、挑战1. 能源效率现代机械系统的能源消耗是一个重要的挑战。
随着资源稀缺和环境问题的日益凸显，开发能源高效的机械系统变得十分重要。
例如，在汽车工业中，研发更高效的发动机和轻量化材料是应对能源挑战的关键。
2. 自动化和人机合作自动化技术的普及给机械系统带来了高效和准确的生产方式，但也带来了一些问题。
如何实现机器和人的良好协作和沟通是一个挑战。
人机合作的研究既要考虑到机器的智能和自主性，也要考虑到人类的需求和安全。
3. 复杂系统设计和可靠性现代机械系统通常由多个子系统组成，涉及多个工程领域。
如何对复杂的机械系统进行设计和优化，确保其可靠性和稳定性是一个挑战。
此外，随着机械系统越来越复杂，故障诊断和维修也变得更加困难。
三、展望尽管新技术和挑战给现代机械原理带来一系列挑战，但它们也为机械工程师和科学家提供了新的机会和发展空间。
未来，我们可以期待以下方向的发展：1. 绿色机械绿色机械的研发将是未来的重要方向。
系统工程在机械设计中的应用研究
系统工程在机械设计中的应用研究机械设计是制造业中至关重要的一个分支领域，同时也是现代工程技术的基石之一。
随着制造业市场不断的发展，机械设备的复杂度和精度要求也在不断提高，如何提高机械设备的性能和效率，设计出更加优秀的机械产品，成为了当今机械设计领域面临的重大挑战。
系统工程作为一种综合性科学和技术，为机械设计提供了许多新的思路和方法。
下面将从“系统工程在机械设计中的应用”这一主题出发，来探讨一下这方面的一些研究成果。
一、系统工程在机械设计中的作用机械设计是一种繁琐的工作，它需要利用多种知识和技能的综合运用，考虑到机械产品从设计、制造到使用的全过程，因此，系统工程在机械设计中扮演了很重要的角色。
系统工程的主要目的是为了解决复杂工程问题，将整个产品设计、制造、使用过程中的各个环节有机地结合在一起，并将设计中的各个细节加以优化。
系统工程的思想凝聚了机械设计方面的多种理论和方法，能有效地解决一些机械设计上的难题。
系统工程在机械设计中的应用，主要体现在以下几个方面：1、机械设备的功能性设计。
机械设计最基本的原则，就是设计出能够满足用户需求的机械设备，这就要求我们从系统的角度考虑机械产品的功能性设计。
对于一台设备而言，如何寻找到一个最佳的设计方案，需要从各个方面综合考虑，系统化思维就是非常有用的工具。
2、机械设备性能评估。
机械设备的性能是评估其质量和有效性的关键指标，然而，机械设备的性能也是由多种因素共同决定的，例如，机械结构、材料、运动学、热力学等，因此就需要综合运用系统工程的理论和实践，对机械设备进行性能评估和分析。
3、机械设备的优化设计。
机械设备的优化设计是指在一定的设计范围内，寻找到一种在多种指标中表现最优的设计方案。
系统工程中的优化方法，可以提高设计的效率和准确性，为机械设备的优化设计提供了强有力的支持。
二、系统工程在机械设计中的实践系统工程在机械设计中的应用，不仅是理论的推敲，也需要以实践为基础。
黄金分割法机械优化设计
黄金分割法机械优化设计在现代工程设计领域，机械优化设计是一项非常重要的任务。
通过对机械系统进行分析和优化，可以提高其性能和效率，节约资源并延长使用寿命。
黄金分割法是一种常用的优化设计方法，它基于黄金分割比的原理，通过寻找最佳设计参数来改进机械系统的性能。
本文将介绍黄金分割法机械优化设计的原理、方法和应用。
一、黄金分割法的原理黄金分割法源自于数学中的黄金分割比，即0.618，也称为费波那契数。
它是指将一条线段分割为两部分，使较长部分与整体的长度之比等于较短部分与较长部分之比。
黄金分割法的原理是将这一比例应用于机械设计中，以找到最佳的设计参数。
二、黄金分割法机械优化设计的方法1. 确定优化目标：在机械优化设计中，首先需要明确具体的优化目标。
比如，改善机械系统的运行效率、减少能源消耗或提高产品质量等。
2. 确定设计参数：根据机械系统的特性和优化目标，确定需要进行优化的设计参数。
这些参数可以是机械结构的尺寸、材料的选择或运行参数等。
3. 建立优化模型：根据设计参数，建立机械系统的优化模型。
模型可以是数学模型、仿真模型或实验模型，根据具体情况选择。
4. 寻找最佳设计参数：利用黄金分割法进行参数优化。
通过分割设计参数范围，并根据黄金分割比的原理，逐步缩小搜索范围，最终找到最佳设计参数。
5. 评估和验证：对优化得到的设计参数进行评估和验证。
可以通过数值模拟、物理实验或现场测试等方法，验证优化结果是否满足设计要求。
三、黄金分割法机械优化设计的应用黄金分割法机械优化设计在各行业都有广泛的应用。
以下为几个常见的应用领域：1. 机械结构设计：对于机械结构的设计优化，黄金分割法可以帮助确定最佳的尺寸比例，提高结构的刚性和稳定性。
2. 流体力学设计：在流体力学设计中，黄金分割法可以通过优化设计参数，改善流体的流动性能，提高流体的传输效率和混合效果。
3. 电子电路设计：黄金分割法可以应用于电子电路设计中，通过优化电路元件的参数和布局来提高电路的性能和稳定性。
现代设计方法在机械设计中的应用
现代设计方法在机械设计中的应用尽管机械设计领域在过去几十年中已经取得了巨大的进展，但现代设计方法的应用进一步改进了这一领域。
现代设计方法是指应用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE）等技术，通过数字化建模、分析和优化来设计和制造机械产品。
首先，现代设计方法使得机械设计师能够更加高效地进行产品设计。
传统的机械设计需要主要依赖手绘草图，设计师需要耗费大量的时间和精力将设计思路转化为实际的产品。
然而，现代设计方法通过使用CAD软件，使得设计师能够快速、准确地绘制机械零件的图纸。
这不仅节省了设计师的时间，而且还减少了错误和误差的可能性。
其次，现代设计方法使得机械设计师可以更好地进行产品分析和评估。
传统的设计方法通常需要进行大量的试验和检测，以验证和优化设计。
然而，现代的CAE软件使得设计师能够在数字模型中进行各种各样的分析，以确定产品的强度、刚度、疲劳寿命和振动特性等。
这不仅提高了设计的精确度，还减少了试验成本和时间。
此外，现代设计方法还使得机械设计师能够更好地进行产品优化。
通过使用CAD和CAE软件，设计师可以轻松地在设计过程中进行多种方案的对比和评估。
他们可以通过调整设计参数、材料选型和结构布局等，来满足不同的工程要求。
这不仅加快了设计的速度，而且还提高了产品的性能和可靠性。
还有一点是，现代设计方法在大型机械系统设计中发挥了重要作用。
对于复杂的机械系统，传统的设计方法往往无法满足要求。
然而，现代的CAD和CAE软件使得设计师能够更好地进行系统级别的设计和分析。
他们可以将各个子系统的CAD模型集成到一个统一的数字模型中，以实现整体设计和优化。
这不仅提高了系统的性能，而且还简化了制造和维护。
综上所述，现代设计方法在机械设计中的应用已经取得了显著进展。
它不仅提高了设计的效率，而且还提高了设计的精确度和可靠性。
随着技术的进一步发展，现代设计方法将在机械设计领域中发挥越来越重要的作用。
机械设计基础完整全套教学课件
经济性原则
在满足功能和可靠性要 求的前提下，尽量降低 制造成本和提高经济效
益。
创新性原则
鼓励采用新技术、新工 艺、新材料，提高产品 的技术含量和附加值。
机械设计的发展历程与趋势
传统设计阶段
依赖经验、试错法进行设计，缺乏 系统性。
现代设计阶段
引入计算机辅助设计（CAD）、有 限元分析等先进技术，实现设计过 程的数字化、自动化。
CAD技术概述
介绍CAD技术的发展历程、基本原理和常用软 件。
CAD建模技术
详细讲解CAD建模的方法、步骤和技巧，包括 二维图形绘制、三维实体建模、曲面造型等。
CAD在机械设计中的应用
通过实例展示CAD技术在机械设计中的应用，如零件设计、装配设计、工程图 绘制等。
有限元分析（FEA）技术
FEA技术概述
量、配合公差等。
传动零件设计
齿轮传动
01
包括圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮等的设计，涉及齿轮类型、
模数、齿数、压力角等。
带传动
02
包括平带传动、V带传动等的设计，涉及带型、带宽、带轮直径
等。
链传动
03
包括滚子链传动、齿形链传动等的设计，涉及链条类型、节距、
链轮齿数等。
轴系零件设计
轴的设计
包括轴的类型、尺寸、公差、配合等 的设计，涉及轴的强度计算、刚度计 算等。
03
机械零件设计
连接零件设计
01
02
03
04
螺纹连接
包括螺栓、螺母、垫圈等的设 计，涉及螺纹类型、尺寸、公
差、拧紧力矩等。
键连接
包括平键、半圆键、楔键等的 设计，涉及键的类型、尺寸、
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。
机械工程中的现代控制理论与方法研究
机械工程中的现代控制理论与方法研究引言：机械工程作为现代工程领域的重要分支之一，研究的对象是机械系统的设计、制造和运行等方面。
而现代控制理论与方法在机械工程中扮演了至关重要的角色。
本文将探讨现代控制理论与方法在机械工程中的应用研究，以及其对机械工程领域的影响。
一、现代控制理论的发展历程现代控制理论的发展可追溯至20世纪初，从最早的经验控制到后来的经典控制理论，再到今天的现代控制理论，每一次的发展都推动了机械工程的进步。
经典控制理论主要面向线性系统，而现代控制理论则能更好地应对非线性系统的控制问题。
随着计算机技术的快速发展，现代控制理论也得到了更广泛的应用，并演变出了许多高级控制方法。
二、模糊控制理论在机械工程中的应用研究模糊控制理论是现代控制理论中的重要分支，其应用涵盖了各个领域，包括机械工程。
模糊控制理论克服了传统控制理论中需要准确的系统数学模型的限制，使得对复杂系统的控制更加灵活和容易。
在机械工程中，模糊控制理论被广泛应用于机器人控制、汽车自动驾驶、智能制造等领域，为机械系统的运行提供了更高的精度和稳定性。
三、神经网络控制方法在机械工程中的研究进展神经网络控制方法是现代控制理论中的又一重要分支，它模仿了人脑神经网络的结构和功能，可以对非线性系统进行建模和控制。
机械工程中的一些复杂系统往往具有非线性特性，传统控制方法难以解决这些问题。
而神经网络控制方法的出现填补了这一空白，被广泛应用于机械系统的运动控制、质量控制和先进制造等方面，极大地提高了机械工程系统的性能和效率。
四、智能控制方法在机械工程中的发展趋势随着人工智能领域的快速发展，智能控制方法在机械工程中的应用也日益增多。
智能控制方法采用了多种智能技术，如模糊逻辑、神经网络和遗传算法等，使得机械系统能够具备学习、预测和优化等能力。
这为机械工程领域带来了更多的创新和发展机会，同时也对机械工程师的技能提出了更高的要求。
结论：现代控制理论与方法在机械工程中的应用研究为机械系统的设计、制造和运行等方面提供了重要支持。
机械原理-机械系统运动方案设计
机械系统的发展趋势
总结词：机械系统的发展趋势
详细描述：随着科技的不断进步和应用需求的不断提高 ，机械系统也在不断发展。目前，机械系统的发展趋势 主要包括智能化、模块化、集成化和绿色化等。智能化 是指通过引入人工智能和传感器技术，实现机械系统的 自主控制和智能决策；模块化是指将机械系统中的各个 部件标准化和模块化，便于生产和维修；集成化是指将 多个机械系统集成在一起，实现更高效和更精确的运动 控制；绿色化是指注重环保和节能，采用更环保的材料 和设计，降低能耗和排放。
机械原理-机械系统运动方案设计
目录
• 机械系统概述 • 机械原理基础 • 机械系统运动方案设计 • 典型机械系统运动方案分析 • 现代设计方法在机械系统运动方案设计中
的应用 • 机械系统运动方案设计案例分析
01 机械系统概述
机械系统的定义与组成
总结词
机械系统的定义与组成
详细描述
机械系统是由多个相互关联和相互作用的机械部件组成的整体。这些部件包括 原动机、传动机构、执行机构和控制机构等，它们通过各种方式相互连接和配 合，以实现特定的运动和功能。
齿轮机构运动方案分析
齿轮机构组成
由两个或多个齿轮组成，通过齿 轮之间的啮合实现运动和动力的
传递。
齿轮机构分类
按照齿轮类型可分为直齿、斜齿、 锥齿和蜗轮蜗杆等；按照齿轮轴 线关系可分为平行轴、相交轴和
交错轴齿轮机构。
齿轮机构运动特性
具有传动效率高、传动比稳定、 寿命长等优点，适用于大功率、
高精度和长期使用的场合。
机械பைடு நூலகம்统的分类与特点
总结词
机械系统的分类与特点
详细描述
根据不同的分类标准，可以将机械系统分为多种类型。例如，根据能量传递方式的不同，可以分为传动系统和控 制系统；根据功能的不同，可以分为原动机、传动装置、执行器和控制器等。不同类型的机械系统具有不同的特 点和应用范围，需要根据具体需求进行选择和设计。
现代设计在机械设计中的应用
现代设计在机械设计中的应用1.仿真和模拟现代设计中的仿真和模拟技术可以帮助设计师模拟和预测机械系统的性能和行为。
例如，有限元分析（FEA）可以帮助设计师评估零件和装配件的结构和强度，避免在生产过程中出现失误或故障。
此外，流体动力学仿真可以帮助设计师分析流体在管道、泵和涡轮机等装置中的流动情况，从而改善流体系统的设计。
2.三维建模现代设计工具，如计算机辅助设计（CAD）软件，使设计师能够以三维形式创建和修改机械零件和装配件。
三维建模可以更好地展现设计概念，帮助设计师更好地理解和沟通设计意图。
此外，三维建模还能够生成准确的工程图纸和文件，使制造过程更加高效和精确。
3.快速原型制造快速原型制造（Rapid Prototyping）技术是一种通过将CAD模型直接转换为物理模型的方法。
它能够快速制造出原始产品的模型，以验证设计和进行功能测试。
这种技术在机械设计中广泛应用，可以帮助设计师快速迭代和改进设计，降低产品开发周期。
4.虚拟现实和增强现实虚拟现实（Virtual Reality）和增强现实（Augmented Reality）技术已经在机械设计中得到广泛应用。
通过使用虚拟现实头盔或增强现实眼镜，设计师可以在虚拟环境中模拟机械系统的操作和维护。
这可以帮助设计师更好地理解机械系统的功能和性能，并提前发现潜在的问题。
5.数据驱动设计现代设计中越来越多地利用数据和分析来驱动设计过程。
通过可靠的数据采集和分析，设计师可以更好地了解产品的使用情况和性能要求，从而优化设计方案。
例如，使用传感器和互联网连接的机器可以收集产品在实际使用中的数据，并反馈给设计师进行改进。
6.自动化和机器学习自动化和机器学习技术也逐渐应用于机械设计中。
通过自动化工具和机器学习算法，设计师可以快速生成和优化设计，减少人为错误和繁琐的工作。
例如，自动设计软件可以根据设计要求和限制条件生成最佳设计，而无需设计师进行手动优化。
总之，现代设计方法和工具在机械设计中的应用使得设计过程更加高效、精确和可靠。
《机械原理》教学大纲
机械系统动力学仿真的基本原理和 方法
02
机械系统动力学仿真的软件工具介 绍与使用
机械系统动力学仿真的实验设计与 实施
03
机械系统动力学仿真的结果分析与 讨论
04
07 课程考核方式与标准
平时成绩评定方法及标准
课堂表现
积极参与课堂讨论，认真听讲， 及时完成课堂练习和作业。
出勤率
保持高出勤率，不迟到、早退 或旷课。
机构运动参数测定的实 验装置与操作步骤
机构运动参数测定的数 据处理与分析
机构运动参数测定的误 差来源与减小误差的方 法
机械传动性能测定实验
01
机械传动性能测定的基本原理和方法
02 机械传动性能测定的实验装置与操作步骤
03
机械传动性能测定的数据处理与分析
04
机械传动性能的评价指标与讨论
机械系统动力学仿真实验
总评成绩计算方法及标准
总评成绩组成
平时成绩占30%，期末考试成 绩占70%。
成绩评定标准
平时成绩根据课堂表现、出勤 率和作业完成情况综合评定； 期末考试成绩根据试卷评阅结
果确定。
总评成绩等级划分
90分以上为优秀，80-89分为 良好，70-79分为中等，6069分为及格，60分以下为不
及格。
谢谢聆听
缺点及适用场合。
带传动的参数选择与计算
掌握带轮直径、带速、中心距等参数 的选择原则，以及传动功率、带张力 等参数的计算方法。
链传动的参数选择与计算
掌握链轮齿数、链节距、中心距等参 数的选择原则，以及传动功率、链张 力等参数的计算方法。
轮系分析与设计
轮系的类型与特点
了解定轴轮系、周转轮系等不同类型轮系的 工作原理和特点。
模块化设计方法及其在机械设计中的应用
模块化设计方法及其在机械设计中的应用
模块化设计方法是指将一个复杂的系统或产品分解成多个相互独立的模块，并通过定
义模块之间的接口和交互关系来进行设计的方法。
这种设计方法可以提高系统的可维护性、可重用性和可扩展性，减少设计成本和开发周期。
在机械设计中，模块化设计方法可以应用于不同领域和不同类型的机械产品，例如汽车、机床、家电等。
以下是模块化设设计方法在机械设计中的应用：
1. 功能模块化：将机械产品分解成多个功能模块，每个模块负责一个特定的功能。
汽车可以分解成发动机模块、底盘模块、电气模块等。
这样设计师可以专注于某个功能模
块的设计，并且可以减少模块之间的耦合度，提高系统的可靠性。
2. 构件模块化：将机械产品的构件设计成可以独立使用的模块，这样可以增加构件
的可重用性和可替换性。
设计师可以将一个机床的零部件设计成模块，然后可以根据不同
的需求组合使用这些模块，从而减少产品的设计和制造成本。
3. 接口标准化：为不同的模块定义统一的接口标准，确保模块之间可以互相通信和
交互。
设计师可以为汽车的各个模块定义统一的接口标准，这样可以方便不同供应商生产
的模块之间的互换和替换，增加了供应链的灵活性。
4. 软件模块化：对于具有软件控制的机械系统，可以将软件设计成独立的模块，与
硬件模块进行交互。
这样可以减少系统设计和开发的复杂性，并且可以方便对软件进行升
级和维护。
自动控制的机床可以将控制软件设计成模块，与机械硬件模块进行交互，提高
系统的可靠性和灵活性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
现代设计方法在机械系统设计中的应用课程信息：机械系统设计论文论文题目：现代设计方法在机械系统设计中的应用指导老师：xxx班级：机制1041姓名：xxx学号：2xxxxxxxxxxx论文完成日期：2013年6月12号现代设计方法在机械系统设计中的应用(xxx 河南工程学院机械工程学院河南郑州 )摘要：阐述了传统机械系统设计方法和机械系统的现代设计理论方法的特征；主要介绍了有限元方法、反求工程设计方法；关键词：优化方法；有限元方法；反求工程设计法；机械系统Modern design theory and method in mechanical systems design (xxx Henan Engineering College,College of mechanical engineering , Henan zhengzhou )Abstract：In this paper,the design of the main elements of theoretical Approaches,characteristics is described;The paper mainly introduced the mothed of FEM and Reverse Engineering.etc.Key words：optimization；FEM ；Reverse Engineering; mechanical systems引言近年来，随着科学技术的发展和经济的全球化，机械技术与各个学科不断交叉、融合，制造业不断地向高速化、轻量化、虚拟化方向发展，用户对产品的需求越来越个性化、多样化。
而现代设计理论是在研究设计竞争规律和分布式资源环境中的设计活动发展起来的。
现代设计理论方法是应用科学的思想和方法创造出性能先进、结构合理的产品，变被动地重复分析产品的性能为主动地设计产品参数的过程，把静态的、经验的、手工的方法转变为科学的、动态的、计算机化的方法。
现代设计理论方法是新兴的综合性、交叉性学科。
一、统机械系统设计与现代设计理论方法１.１传统机械系统设计传统的机械系统设计，主要依据于公式、经验、图表、手册等方法来进行静态分析、近似计算、经验设计等半经验半理论的设计。
传统机械系统设计过程如图1所示。
但传统的机械设计在设计过程中，只考虑了产品本身，而对包括产品整个生命周期内的质量、成本、服务等方面考虑不足，往往供选的方案少，设计方案不合理、计算误差大造成浪费及安全隐患。
显然，传统的机械设计方法已难以适应市场竞争和社会发展的需要。
１.２现代设计理论方法现代设计理论方法是动态发展的，现代设计理论是为设计的创造性过程而建立的各种数学模型；而现代设计方法是对这些数学模型的求解过程，或者为设计师实施创造性过程而提供的各种手段。
现代设计理论方法的运用实现了结构分析的定量化、工况分析的动态化、质量分析的可靠化、设计结果的最稳定性化、设计过程的高效化和自动化。
常见的现代设计理论方法很多，如：创新设计法、智能设计法、系统分析设计法、优化设计法、可靠性设计法、有限元分析法、相似性设计法、虚拟设计法、反求工程设计法、动态设计法等。
本文主要介绍有限元设计方法和反求工程设计方法。
二、现代设计理论方法在机械系统设计中的应用１、有限元法1. 有限元法的提出有限元法(FINITELEMENTMETHODS)最初是20世纪50年代作为处理固体力学问题的方法出现的。
早在1943年，Courant已经应用了单元的概念。
1945--955年，等人在结构矩阵分析方面取得了很大的进展。
1956年，Turner、Clough等人把刚架位移法的思路，推广应用于弹性力学平面问题：他们把连续体划分为三角形和矩形单元，单元中的位移函数采用近似表达式，推导单元的刚度矩阵，建立结合点位移与结合点力之间的元刚度方程。
1960年Clough首先将这种解决弹性了学的方法称为”有限元法”。
几乎与此同时，我国的冯康也提出了类似的方法。
2. 有限元的概念有限元法的基本思想是“先分后台”，即将连续体或结构先人为地分割成许多单元，并认为单元与单元之间只通过节点相联结，力也只通过节点作用．在此基础上，根据分片近似的思想，假定单元位移函数，利用力学原理推导建立每个单元的平衡方程组；再将所有单元的方程组组集成表示整个结构力学特性的代数方程组，并引入边界条件求解。
有限元法的实质是通过两次近似将具有无限多个自由度的连续体转化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题简化求解的结构问题。
第一次近似为单元划分，精确的边界被离散为简单的边界，连续的物体被离散为一系列只有节点相连的单元。
第二次近似为真实复杂的位移分布被近似地表不为简单函数描述的位移分布，这两次近似降低丁求解难度，增大了商限元法解决问题的应用范围。
3．有限元的发展历史进入20世纪80年代以后，有限元法在上面理论的指导下，其应用已由弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题力。
展到稳定问题、动力问题，从固体力学扩展到流体力学、传热学等学科，成为应用广泛的分析4.有限元法在机械设计中的应用传统的机械设计基本属于一种经验设计。
当要开发一种新产品的时期根据现有的技术资料，进行一些合理的简化和改进。
经验设计耗费工时，设计周期较长，而且设计的产品比较笨重，机械性能又低，产品成本也高。
造成这种结果的原因是：传统设计是在有限的几个方案中比较和选择一个比较优秀的方案进行设计的，这使得设计工作带有很大的盲目性。
同时选择的方案也没有一个十分精确的评价标准来衡量其优劣。
这种设计方法要经过设计一实验一修改设计一实验，往往要经过几轮的设计才能达到一定的水平，设计周期长，成本高。
在机械设计中，采用有限元法的优化设计，不仅可以减轻机械设计自重，优化零件形状，降低对材料消耗与制造成本，提高了产品质量和工作性能，而且能够大大缩短产品设计周期，减少试件的制作，降低成本。
有限元在产品设计和研究中所显示出无可伦比的优越性，使其成为企业在市场竞争中制胜的一个重要工具，已经愈来愈受到工程技术人员的重视。
由于有限元法特别适合于计算机程序编写．因此许多国家都编制了大型通用的有限元程序，如美国加利福尼亚大学研制的SAP软件、麻省理工学院研制的ADWA软件、美国国家航空与宇航局研制的NASTRJW软件等。
下面就简单介绍一下有限元法的一些应用：用有限元法分析弹性力学的平面问题，第一步就是把连续的弹性体离散化，即把一个连续的弹性体用一组有限个单元的组合体来替代。
单元之间只通过节点连接并传递内力(节点力)，单元问边界位移保持一致，既不能出现裂缝，也不允许重叠。
结构离散时，首先要选择单元的形状。
对于一维问题．常用单元有杆单元、梁单元；对于平面问题，常用的单元有三角形单元、六节点三角形单元、矩形单元、四节点任意四边形单元、曲边单元等；对于亭间问题，常见的单元有四面体单元、平行六面体单元、曲面六面体单元等。
味元的划分基本足任意的，一个结构体可以有多种划分结果。
不过应该遵循以下划分原则：味元的划分基本足任意的，一个结构体可以有多种划分结果。
不过应该遵循以下划分原则：①各相邻单元体必须同边、同顶点。
②结构厚度或弹件常数灾变处应作为单元间的分界线。
换句话说．一个单元体内不能有两种材料或不同厚度的材料。
③除了结构分割外，边界和载荷也要作相应的离散处理。
外载荷的作用点只能足单元节位置不对的要作移置处理，边界要变成相应的铰链与固定边界连接。
④单元的大小主要根据计算精度和计算机的运算速度确定。
单元越小、划分得越密，计算精度越高，佰相应的计算机运算时间越长。
通常在应力集中的部位以及应力变化比较剧烈处，单元应划分得密一些，单元大小不等时要逐渐过渡。
⑤一般情况下，节点多的单元，其计算精度较高；相同形状、节点的单元，其内角相差越大，误差越大。
比如，六节点三角形单元的精度要远高于三节点三角形单元；三节点三角形单元中，以等边三角形精度最高，等腰三角形次之。
以上是基本原则，实际工作中还有一些特殊的处理方法。
１)二次划分先用粗网格大单元进行计算，然后再把应力变化较剧烈的部分区域分割出来，进一步细分成小单元计算，此时应采用第一次粗算所得的位移作为新边界。
2)特征删除或特征抑制由于实际工程设计中很多结构的变化是因加工、装配等功能需要而产生的，对其进行力学分析时，可将这类细小结构忽略不计，如小孔、倒角、凸台、凹槽等。
3)对称或反对称侧一半结构进行计算，以只取一半进行计算。
5.轴对称问题的有限元法如果弹性体的几何形状、边界条件和载荷都对称于某一轴线，则弹性体受载时的位移、应变和应力也都对称于这个轴线，这类问题称为轴对称问题。
6.有限元法的发展趋势有限元的应用大大提高了企业的设计效率，优了设计方案，缩短了产品的开发周期。
越来越多的企业和技术人员意识到CAE技术是一种巨大是生产力。
可以预见，不久的将来，有限元法的应用，必将更加普及，将会有更大的突破必将推动了科技进步和社会发展，并且会取得巨大的经济效益。
2、反求工程设计法下面介绍反求工程设计方法。
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。
反求工程类似于反向推理，属于逆向思维体系。
它以社会方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的产品进行解剖、分析、重构和再创造，在工程设计领域，它具有独特的内涵，可以说它是对设计的设计。
反求工程技术是测量技术，数据处理技术，图形处理技术和加工技术相结合的一门结合性技术。
随着计算机技术的飞速发展和上述单元技术是逐渐成熟，近年来在新产品设计开发中愈来愈多的被得到应用，因为在产品开发过程中需要以实物(样件)作为设计依据参考模型或作为最终验证依据时尤其需要应用该项技术，所以在汽车，摩托车的外形覆盖件和内装饰件的设计，家电产品外形设计，艺术品复制中对反求工程技术的应用需求尤为迫切。
以下是反求工程技术的具体工作流程2. 反求工程的研究内容反求工程技术的研究对象和内容很多，主要分为以下三大类：实物类：主要指先进产品设设备的食物本身。
软件类：包括先进产品设备的图样、程序、技术文件等。
影像类：包括先进产品设备的图片、照片和以音像形式出现的资料。
3．反求工程的关键技术①表面数字化技术表面数字化就是通过特定的测量设备和测量方法获得零件表面离散点的几何坐标数据。
只有获得了样件的表面三维信息，才能实现复杂曲面的建模、评价、改进、制造。
因而，高效、高精度地实现样件表面的数据采集。
②表面重建技术反求工程的目标是根据离散的数据点集构造出分段、光滑的CAD模型，因此重建技术成为反求工程的关键技术4.反求工程技术的现状与展望我国当前现状是：我国是世界制造业大国，但是我们不是制造业强国。