机械设计方法学
设计方法学的目的是将设计思维上升为理性的过程,从而使设计能循一定的逻辑进行,使更多的设计人员能作出好的设计。它大致包括以下一些内容:1、将设计的阶段分得很细,使每一阶段成为有章可循和有理可据的思维活动。2、将成功的或良好的设计储存起来,建立设计资料库,以供以后设计时参考或采用。3、在设计工作中引进价值工程的概念和方法,对设计中的矛盾进行功能与成本的权衡,以获得良好的使用效果。4、在设计中采用摩擦学、振动学、断裂力学、有限元法、可靠性设计、优化设计、系统工程、人类工程学等新兴学科的知识,提高设计的科学性,减少盲目性。5、将设计工作范围扩大,向前延伸到市场预测,向后延伸到***服务。6、运用计算机辅助设计以减少设计劳动量、提高设计速度和设计质量。
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机械设计
机械设计是根据产品的使用要求,对机械产品的结构、运动形式、工作原理和润滑方式进行分析、计算和设计,并将这些方法应用于具体设计过程的方法。传统的机械设计方法,又称常规机械设计方法,是一种需要设计人员手工检索数据、计算和绘图的产品设计方法,设计周期长,设计质量低。随着科学技术的发展和产品的快速升级,传统的机械设计方法已经不能满足机械设计人员的设计要求,因此提出了现代机械设计方法。现代机械设计方法是对传统机械设计方法的改进和变革。旨在发展和完善设计理论,改进产品设计方法,提高产品质量,缩短设计周期,包括创新设计方法、系统分析设计方法、优化设计方法、有限元分析方法、逆向工程设计等。
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机械设计的基本要求
机械设计的基本要求是:在完成规定功能的前提下,性能好、效率很高、成本低;在规定使用期间内安全可靠、操作方便、维护简单和造型美观等。一般应满足以下几方面要求。
(1)使用要求
使用要求是对机械产品的首要要求,是指机械产品必须满足用户对所需要的功能的要求,这是机械设计根本的出发点。
(2)可靠性和安全性要求
机械产品在规定的使用条件下,在规定的时间内,应具有完成规定功能的能力。安全可靠是机械产品的必备条件。
(3)经济性和社会性要求
经济性要求是指所设计的机械产品在设计、制造方面周期短、成本低;在使用方面效率很高、能耗少、生产率高、维护与管理的费用少等。此外,机械产品应操作方便、安全,具有宜人的外形和色彩,符合***环境保护和劳动***的要求。
(4)其他特殊要求
有些机械产品由于工作环境和要求不同,对设计提出了某些特殊要求。例如对航空飞行器有质量小、飞行阻力小和运载能力大的要求;流动使用的机械(如塔式起重机、钻探机等)要便于安装、拆卸和运输;对机床有长期保持精度的要求;对食品、印刷、纺织、造纸机械等应有保持清洁,不得污染产品的要求等。
机械设计的一般方法
(1)理论设计。理论设计是一种创造性设计,也称作开放性设计。设计者按机械零件的结构及其工作情况,将它简化成一定的力学模型,运用理论力学、材料力学、弹性力学、塑性力学、流体力学、热学、摩擦学理论等或利用这些理论推导出来的设计公式和实验数据进行设计称为理论设计。按照设计顺序的不同,零件的理论设计计算可分为设计计算和校核计算。
设计计算是根据零件的工作情况、要求,进行失效分析,确定零件工作能力准则,并按其理论设计公式确定零件的形状和尺寸;校核计算是先参照已有实物、图纸和经验数据,初步拟定出零件的结构和尺寸,然后根据工作能力准则所确定的理论校核公式进行校核计算。
(2)经验设计。经验设计也称作继承性设计,根据某些零件长期以来的设计与使用经验归纳出经验公式,或者设计者根据经验用类比的方法,确定一些尺寸进行设计,称为经验设计。这对于某些典型零件是很有益的设计方法。例如减速箱体、传动件、机床手柄等的某些结构尺寸。
(3)模型实验设计。模型实验设计也可以称作实验设计,对于一些尺寸大、结构复杂的重要零件,如大型水轮机、大型轧钢机的关键零件,为了提高设计的可靠性,可以把初步设计的零部件或机器做成小模型或样机,进行实验,根据实验结果改进产品的设计;而对于大量生产的机器(如汽车),则常用实物进行实验。