第0章_现代设计与制造理论与方法.pptVIP

现代机械设计理论与方法 南京理工大学 机械工程学院机械设计与自动化系 梁 医 公共邮箱：moderndesign@126.com 现代机械设计概述 ——《现代设计技术》王国强 现代设计技术体系 结 束 * * 参考书目： 1.机械优化设计，孙靖民，哈尔滨工业大学； 2. MATLAB原理与工程应用（An Engineer’s Guide to MATLAB），Edward B. Magrad 等,电子工业出版社; 3.现代设计技术，王国强 等，化学工业出版社； 4.现代机械设计方法，谢里阳，机械工业出版社； 5.现代设计理论与方法，张鄂，科学出版社； 6.机械优化设计方法，陈立周，冶金工业出版社; 7.现代优化计算方法，邢文训 谢金星，清华大学出版社； 8.MATLAB 遗传算法工具箱及其应用，雷英杰 等 西安电子科技大学出版社。 第一部分 现代机械设计概述第二部分 机械优化设计第三部分 有限单元法介绍第四部分 创新设计——TRIZ第五部分 绿色设计第六部分 逆向设计 课程内容 设计是为提供社会所需的产品所必要的一系列创新思维和活动。 1、设计的定义 运用基础知识、专业知识、实践经验和系统工程等方法，进行设想和构思、计算和分析的过程。 设计的最终目的：提供满足人们需求、具有一定功能、优质 高效、价廉物美，并具有市场竞争力的产品。 设计是形成产品的第一道工序。 2、设计的作用 结果 技术文件 (提供产品制造依据) 产品的质量和经济效益取决于设计、制造和管理的综合水平，而产品设计是关键。 3、传统设计与现代设计 设计的思想和方法一方面不断影响着人类的生活与生产，推动社会进步;另一方面设计的思想和方法又受到社会发展的反作用，不断变化和更新。 “传统设计”和“现代设计”反映了设计思想和方法随社会发展的变化。 “传统设计”和“现代设计” 只是两个相对概念。 2）传统设计与现代设计的区别 1)设计的思想和方法的发展 ①传统设计中灵感和经验的成分占有很大的比例，思维带有很大的被动性。 现代设计过程从基于经验转变为基于设计科学，成为人们主动的、按思维规律有意识地向目标挺进的创造过程。 设计科学---创造学、设计方法学、价值工程、设计哲学（Design philosophy）等。 ②传统设计着重于实现产品本身预定的功能， 现代设计则要求把对象置于“人-机-环境”大系统中，进行系统的设计。 ③传统设计偏重于普通的强度准则 基于理论力学和材料力学的静强度准则 现代设计 a、有限单元法、断裂力学、弹塑性力学等强度分析方法，进一步强化了人们强度设计的能力。 b、现代设计的准则拓宽到产品涉及的更多领域 摩擦学设计准则 可靠性设计准则 人机工程设计准则 绿色设计准则 美学设计准则 … 其他设计准则 ④传统设计流程如图所示 系统总体要求 系统任务分解和指标分配 机械系统 要求 概念设计 详细设计 确认 制造 控制系统 要求 概念设计 详细设计 确认 制造 系统联调与测试 修改及优化 传统设计流程图 缺点:各分系统设计之间缺乏协调，在设计过程中无法对整个系统 给出准确的描述，存在重复建模、降低工作效率、产品开发周期长、开发费用高。 现代设计流程如图所示 系统总体要求 系统任务分解和指标分配 概念设计 概念设计 详细设计 概念设计 详细设计 要求 要求 虚拟集成 仿真/测试 原型/测试 制造 制造 系统联调与测试 机械系统 控制系统 修改及优化 现代设计流程 现代设计可运用虚拟样机技术，在样机制造之前就可以预测样机的性能，把机、电、液等不同领域的工程师结合起来，协同设计，减少冗余建模，共享数据，更完整透彻地理解系统模型，对不能够用实验进行校验的场合进行仿真。现代设计可显著降低设计成本，减少设计实验周期。 ⑤传统设计建立在手工操作的基础上，发生于人脑的三维构思，在传统的设计 中必须用抽象的二维图形加以表达。 现代设计的CAD技术则将手工操作变为计算机操作，将二维设计 变为三维实体设计。 ⑥传统设计是串行设计，整个设计过程比较漫长。 现代设计采用并行设计技术。使人们在做出一个设计方案时，从计算机网络中同时获得后续过程相关信息，使设计者有可能及时修改方案，寻求一个全面的、综合的优化方案。 二、现代设计理论与方法（现代设计技术）的范畴 现代设计技术是科学方法论在设计中的应用，是设计领域中发展起来的一门新兴的多元交叉学科。 它融合了信息技术、计算机技术、知识工程和管理科学等领域的知识 设 计 技 术 体 系 先进制造工艺 材料科学 自动化技术 系统管理技术 自然科学 政治经济