机械创新设计方法

机械创新设计方法（精选9篇）

机械创新设计方法 第1篇

机械创新设计方法与技术

摘要：创新的概念最早有美国的经济学家舒彼特提出，他把创新概括成：采用新技术；生产新产品；研制新材料；开辟新市场。[1]现代设计则是一种新型设计方法，其在机械设计过程中的优越性日渐突出，应用日益广泛。本文将简单介绍现代设计方法、设计过程、现代设计方法创新 及 现在设计的发展趋势展望。

前言：

发明创造是人类文明进步的原动力，在人类社会的发展与进步过程中发挥了极其重要的作用，设计是人类改造自然的一种基本活动。也是一种复杂的创造性思维过程。

所谓的机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。

所谓的现代设计是以计算机为工具、以工程设计与分析软件为基础、运用现代设计理念的新型设计方法。[2]

一、现代设计方法

现代设计方法是以设计产品为目标的一个知识群体的总称，所涉及的具体方法和具体内容十分广泛。包括优化设计、可靠性设计、价值工程、反求工程和绿色设计。

二、机械设计过程

机械设计的一般设计过程可分为四个阶段：产品规划（明确设计任务）、方案设计、技术设计和制造及试验。

三 现代设计方法创新

3.1 创新设计原则

(1)生态效益最好原则

要在设计过程中尽量选择污染较低的材料，避免使用有毒有害以及有辐射的材料。这是由于在产品制造和使用过程中，都要求产品对周围环境要满足“零污染”原则。

(2)安全可靠性原则

机械产品品质的保证要通过产品的安全可靠性来体现，产品在强度、刚度、稳定性、以及耐磨性均要满足设计要求，对于一些重型机械，要保证有一定的自锁和保险装置，确保操作人员的人身安全。

(3)经济效益最好原则

经济最佳性要从设计以及制造两方面考虑，设计上要选用正确的材料，保证合理的原理方案；制造上要保证零件的加工工艺和装配工艺。设计的产品不仅要满足客户的功能要求，还要保证成本低廉[3]。

3．2 机械创新设计技术

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造性思维，利用人类已有的科学技术

成果，设计出具有新颖性、实用性以及创造性的机械装置。机械创新设计技术和

机械系统设计、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元设计等构成现

代设计方法学库，吸收了邻近学科有利的设计思想与设计方法，是有待开发的一

门新的设计技术方法。

创新设计包括两方面的内容，一是要改善生产生活中现有机械产品的性能，包括技术性、可靠性、适用性以及经济型；二是要创造设计出新的产品，以满足

生产生活的新需要。创新设计的核心内容就是要探索机械产品创新发明的机理、模式及方法，将机械产品创新设计过程程式化、定量化[4]。

3.3 创新设计方法

创新设计方法有很多种，下面简单介绍智力激励法、提问追溯法、联想类推

法、返向探求法、系统分析法、组合创新法六种。

（1）智力激励法

人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好地发挥。一批人

集合在一起，针对某个问题进行讨论时，由于各人知识、经验不同，观察问题的角度和分析问题的方法各异，提出的各种主意能互相启发，填补知识空隙，启发

诱导出更多创造性思想，通过激励、智慧交流和集智达到创新的目的。

（2）提问追溯法

提问追溯法是有针对性地、系统地提出问题，在回答问题过程中，便可能产

生各种解决问题的设想，使设计所需要的信息更充分，解法更完善。提问追溯法

有奥斯本体温法、阿诺尔特提问法、希望点列举法、缺点列举法。

（3）联想类推法

通过由此及彼的联想和异中求同，同中求异的类比，寻求各种创新解法。利

用联想进行发明创新是一种常用而且十分有效的办法。许多发明者都善于联想，许多发明创新也得益于联想的妙用。类比联想由一事物或现象联想到与其有类似

特点的其他事物或现象，从而找出创新解法。

（4）返向探求法

将人们通常思考问题的思路反转过来，从背逆常规的途径探寻新的解法，因

此返向探求法亦称逆向思维法。例如声音既是振动，那么振动为什么不能复现原

声呢？通过这样的反问，发明了留声机。

（5）系统分析法

对于技术系统，根据其组成所有影响其性能的全部参量，系统地依次分析搜

索，以探索更多和解决问题的途径。

（6）组合创新法

组合创新法是将现有技术和产品通过功能、原理、结构等方面的组合变化形

成新的技术思想和新产品。组合法应用的技术单元一般是已经成熟和比较成熟的技术，不需要从头开始，因而可以最大限度地节约人力、物力和财力。组合创新的类型很多，常用的有性能组合、原理组合、功能组合、结构重组、模块组合等

[5]

四、现代设计的发展趋势展望

所谓的现代设计是以计算机为工具、以工程设计与分析软件为基础、运用现

代设计理念的新型设计方法，、PRO-E、UG、Solid Edge，Solid Works，ADAMS

等都是常用的工程分析应用软件[6]。现代设计方法强调运用计算机、工程设计与分析软件和现代设计理念的同时，其基本的设计过程仍然是运用常规设计的基本内容。所以在强调现代设计方法时，不可忽略常规设计方法的重要性。对于机械工程来说，创新性思维要应用到生产中，但不是妄想，要有足够的专业知识积淀，机遇总是青睐有准备的人，拥有创造性的想法，要转变为机械创新设计成果，不断实践。创新性机械设计要积极地应用到社会生产中就会有很大的社会效益。参考文献：

[1]罗绍新，《机械创新设计》.北京：机械工业出版社，2003.[2]陈屹、谢华，《现代设计方法及其应用》.北京：国防工业出版社，2004.[3]潘兆庆，周济.《现代设计方法概论》.北京：机械工业出版社，1991.[4]邹慧君，《机械系统概念设计》.北京：机械工业出版社，2003.[5]苏航.机械产品的现代设计方法及创新.科学技术,2010:115

[6]童秉枢，《现代CAD技术》.北京：清华大学出版社，2000.

机械创新设计方法 第2篇

关键词：一次性机械；设计方法；对比

1一次性机械设计方法的主导思想

机械零件的失效方式主要有表面损伤失效、断裂失效、破坏正常工作条件失效和变形失效等。所以，机械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作时间较长引起的。常规机械零件的设计都会留有余量来延缓疲劳和磨损等失效形式的发生，但一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。在一次性机械零件的设计中，不用预防疲劳，只要保证其在使用中不会受力破坏即可。一次性机械的设计一般只考虑静力破坏，即一次最大载荷作用下的破坏。另外，一次性机械的设计还应考虑将体积和重量最小化，去掉余量，保证静应力小于强度极限或者屈服极限即可。一次性机械是一类特殊机械，其设计方法的相关研究也是一个新的方向。就一次性机械设计的现代化方法而言，和优化设计、可靠性设计和有限寿命设计等方法有所不同，下文是具体的分析。

2一次性机械设计方法和可靠性设计方法与有限寿命设计方法的对比

机械产品设计方法 第3篇

关键词：机械产品,设计方法

目前, 计算机辅助产品的设计制图、设计计算、加工制造自动化、生产规划标准化, 已得到了广泛和深入的研究, 并取得了显著成果。在产品开发初期计算机辅助设计占据决定性的位置, 为更好地满足产品要求, 实现最优化设计, 我在阅读一些文献的基础上, 概括总结了国内外设计学者进行设计时采用的方法, 以及机械产品设计的发展趋势。

1 机械产品设计方法

所有的设计方法都有自身的特点, 机械产品设计方法简括为下述3大类型。

1.1 系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点:将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统, 每个设计要素具有独立性, 各个要素间存在有机的联系, 并具有层次性, 所有的设计要素结合后, 即可实现设计系统所需完成的任务。

我国许多设计学者在进行产品设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想, 从而形成了自身的设计方法。由于每个设计者研究问题的角度及考虑问题的侧重点不同, 进行方设计时采用的具体研究方法亦存在差异。

1.2 智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点:根据设计方法学理论, 借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术, 以及多媒体工具进行产品的开发设计, 表达产品的构思、描述产品的结构。

在进行电子锁设计时, 把产品的整个开发过程概括为“产品定位”、“设计开发”和“生产规划”3个阶段, 并且充分利用了现有的CAD尖端技术———虚拟现实技术。 (1) 产品定位———分析产品。其任务是确定产品的外部特性, 如色彩、形状、表面质量等, 以及考虑产品的使用功能的优越性, 并将最初的设想用CAD立体模型表示出来, 建立能够体现整个产品外形的简单模型, 该模型可在虚拟环境中建立, 用户还可在一定程度上参与到这一环境中, 提前体验并提出建议。立体模型是检测外部形状效果的依据, 也是几何图形显示设计变量的依据, 同时还是开发过程中各类分析的基础。 (2) 设计开发—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模块, 模块根据设计目标的不同有不同的含义:可以是基本模块, 如螺栓、轴等;也可以是复合模块, 如电子部件、控制技术或软件组成的传动系统;还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性模块配置到立体模型上之后, 即可对产品的配置 (设计模型中模块间的关系) 进行分析, 产品配置分析是综合“产品定位”和“设计开发”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, 主要论述了装配过程中CAD技术的应用, 提出用计算机图像显示模块在相应位置的装配过程, 即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系, 由此发现难点和问题, 并找出解决问题的方法。

1.3 结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出:定义设计任务时以功能化的产品结构为基础, 引用已有的产品 (如标准零件部件等) 描述设计任务, 即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品, 这样, 能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾, 早期预测生产能力、费用, 以及开发设计过程中计划的可调整性, 由此提高设计效率和设计的可靠性, 同时也降低新产品的成本。

提倡在产品功能分析的基础上, 将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构, 通过选择和组合这些模块化基本结构组建不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件, 甚至是一个系统。通常设计者会结合软件构件技术和CAD技术, 将变形设计与组合设计相结合, 根据分级模块化原理, 将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级, 再将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块, 由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

2 结语

这些方法的综合运用涉及的领域较多, 不仅与机械设计的领域知识有关, 且还涉及到系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识, 但仍然是产品设计必须努力的方向。国外在这方面的研究已取得显著的成绩, 同时我国设计学者已越来越重视CAD技术与国际间的交流合作。我们应做好全面准备, 充分结合最有效率的设计方法, 并积极调动我们的大脑, 让我们在各领域的设计上相互促进、相互发展。

参考文献

[1]孙靖民.现代机械设计方法.黑龙江:哈尔滨工业大学出版社

机械设计方法与农机设计 第4篇

【关键词】机械设计方法；农机设计；设计平台

航空，航天，汽车，军工行业在使用现代设计上是最先进的。代表着其发展的先驱，当然新技术也是其中一方面。这对于农业机械产业来说，是处于很落后的阶段，在一般情况下，在上个世纪从3-5年的周期缩短了1至3年。上世纪80年代后期，中国开始引进。现在的CAD技术已延伸到高校，科研院所和企业。

随着应用和推广的不断深化，提高CAD技术的可能性也越来越大，其功能更加强大，而现在如果不将CAD软件技术使用到机械设计中，几乎是令人难以置信。

其他方面的技术也是有着很多的利用的。基于我国的国情，先进的设计方法和软件的首要基地是教研机构，教育机构，再者就是研究单位，由此再渐渐的扩展到企业方面。这样的发展过程是很符合我国的教育模式的。但现代设计不局限于个别学科，在全国使用的系统优化设计技术的过程中，我们要建立强大的理论体系，优化模型，使用适当的优化方法，优化设计软件基础，是一个非常艰难的系统工程[2]。例如，应用到通用航空飞机，其介质是空气，其物理性质的变化相对较小，而农业机械处理在于各种材料，其物理性能的方法上都有很大的不同，理论研究和优化有其特殊的性质，不同的理论和方法，是不能相互复制的。现代设计方法，包括优化的系统，应用程序创建一个设计平台就变得很有必要。

1.平台建立的基本内容

1.1创新的方法的特性

农机创新有着一定的特殊性，当然也有其普遍性。首先是农机部门创新的实际要求，新的机构可以完成传统的机构没有办法完成的任务。制度创新的技术要求由两部分组成：发现机制的实施方案，以实现寻找创新元素和创新方法。两者都非常重要，但部分的项目在不同的情况下难度相对有所不同：有些人觉得很难。

1.2理论研究是现状

理论研究上的优化设计，它是虚拟测试和测试软件的基础。优化的理论也是参数优化的主要目的，是设计的核心内容。理论研究的理论分析或实验回归演绎的数学模型上，目标函数上以及软件设计上。理论的研究成果，是现代设计平台的一个重要组成部分。

1.3优化设计软件的思路

市场上的设计师提供各种软件工具，功能更强大，应用的规模很大，但这是研究人员必须掌握的。对于使用的软件的掌握不是主要依赖于课堂教学，但技术和实践指导的过程中就必须会涉及到软件技术的使用。在一般情况下，教师需要研究课题，学生在完成研究工作时，无论是低年级还是高年级的学生，这都会在软件里体现出来。虽然市场对软件具有强大的导向功能，完成是一个过程，但对于其试验和测试，但没有二次开发，设计的核心难以设计到参数优化。没有确切的参数优化，其实就是虚拟制造，试验和测试没有任何意义，这项工作的目的是检查精度的参数优化程度。但是在农业方面，多参数，强耦合，模糊，线性复杂的多目标优化是一个非常困难的任务，传统的优化方法难以完成。

2.平台建立的必要性和重要性

2.1农业机械建立的负面不利的因素

季节时效性太强：农业机械设计的成功与否关键在于田间的试验情况，但是我们面对的实际问题就是，这样的持续过程要是太长的话，这就失去实际的意义了，因为一旦在试验的过程中出现问题的话，我们就要等到下一个季节，这就对于需要不断试验的设计来说是很不利的。

环境不利因素：这主要体现在两个方面，其一工作环境的恶劣，土壤，水分，气候等都会有实际的影响；其二，种子方面，不同的种子，其效果也是不同的。

成本问题：农业机械的设计需要我们尽量的控制成本。

竞争环境：近年来，外国公司有在中国的工厂，他们有一个强大的技术和资金实力，国内产品的竞争力主要是为了适应中国的农产品的需求和成本，与国外产品竞争是很明显的。

2.2现代设计的好处

核心的现代设计方法，参数优化，虚拟制造，测试其优势表现在以下三个方面：

首先，缩短周期：农业机械的研究和设计工作主要在室内通过电脑和银行测试的季节性农业研究解决的问题。原型的现场性能测试的研究结果，分配单成功，从而大大缩短了开发周期。其次，就是成本：原型开发的最大的投资基金之一，因为原型的高成功率，强大的研发成本降低。最后就是精度高：采用先进的优化方法，精度高，设计和开发接近目标计算机的理想值。

3.现代设计方法的基本内容

现代设计方法的核心是优化参数，笔者提出了一种新的优化方法，被称为“参数指南”的优化方法。在该方法中，目标函数的计算，例如每次需要改变通过迭代的方法去操作，理想值的参数，其目标函数值计算与理想值之间的差异小于预定的一系列的小的值的。每个系列的理想和目标，是一个理想的目标范围，而不是唯一的值。严格意义上来说，得到的不是最优参数解，所谓的“二八”，有无限数量的参数，以满足每个得到优化的参数值相似，但不完全相同的目标和要求，以动力学目标优化的需要解决的问题来看，作者提出了一个复杂的优化的方法，也就是应用”参数指南“的优化方法，目标动态优化参数，”限制前沿，为了动力学条件作为优化目标，动态优化，运动学得到满足的目标，但目标和要求的动力学参数来实现值。现代的设计， 第一步是程序，包括研究，分析，最后确定来确定程序。计划，以确定要以小心的心态来对待。大多数的新的研究领域都有涉及。研究方案往往不讲究想到解决的办法，也没有工作团队，起码要做的，结果确实南辕北辙，花了很多时间和金钱，最后从头开始。下一步其次是理论分析，理论解释模型，回归分析或实验研究模型。在这样的基础上，上述目标函数，该函数是有能力的参数进行优化，一个重要的步骤，也为“参数列表”的起点位置。优化的工作在VB平台的设计软件，优化参数，虚拟制造，试验和测试功能的软件就成了关键的一环。所有的程序优化参数，在优化参数的效率和准确性的最重要的一步是整个设计水平的体现。由此可见，现代设计方法比传统的方法，整个过程增添了不少新的内容，保留了传统的设计过程中的小部分，并开发原型的现场试验两个传统的步骤，机械设计图纸CAD软件的自动生成。虽然增加的许多新的工作，但极大地提高了设计的成功率，并缩短了设计周期，这才是最关键的一点。

4.现代设计的软件界面

优化方法“参数指南”BB建平台软件界面。软件平台采用的接口功能在不同的虚拟页面的顶部体现出来，可见度函数VB，该接口是在优化过程中，就实现了最重要的数据的目的。显示重（下转第313页）（上接第80页）要的数据接口链接的目标函数，一些合适的材料是小，从上到下。在每个目标矩形块的水平线，红色矩形块形成接近理想的目标红色，黑色矩形块的黑线，指示我们的目标是为实现目标的基本要求更长的黑线从进一步的值。左上角的接口是主要的优化参数，每个参数的优化工艺参数部分所示，参数，右边是一个积极的步骤和负步按钮。软件是易于使用的，理想值之前输入的优化目标，开始优化计算出的目标的目标函数的值。每个比较理想值的参数必须改变。如果参数是一个积极的步骤，步进按钮闪烁时，是负步长步按钮闪烁。请点击按钮闪烁操作员等于一个正或负的变化，参数的步进完成。重复，直到所有的按钮停止闪烁时，所有的红色条带的目标，最终的优化过程，优化的参数值参数。自动优化软件操作容易，但要启动的优化过程中，操作人员无需做任何人机对话，最终优化，界面显示优化结果。

5.小结

现代设计软件包括两种类型：商业和本土的各种软件优化，虚拟测试和测试软件。作曲软件有许多理论和实验做研究，市场上销售的各种强大的软件，你可以做一个虚拟制造，测试和测试。如果优化参数，你需要做的就是二次开发。

【参考文献】

[1]谢里阳.现代机械设计方法，2010-7-1.

机械零件设计的方法 第5篇

根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计，称为理论设计，现以简单受拉杆件的强度计算为例来讨论理论设计的概念。设计时强度计算公式为：

σ≤σlim/S 或 F/A≤σlim/S

式中：F——作用于拉杆上的外载荷;A——拉杆横截面面积;σlim——拉杆材料的极限应力;S——设计安全系数(简称为安全系数)

1.设计计算

由公式直接求出杆件必须的横截面尺寸A，即：A≥SF/σlim

2.校核计算

在按其它办法初步设计出杆件的横截面尺寸后，可选用下列四式之一进行校核计算：

σ=F/A≤[σ]F≤σlimA/SSca=σlim/σ≥Sσlim≥Sσ

式中：Sca为安全系数计算值，或简称为计算安全系数，

设计计算多用于能通过简单的力学模型进行设计的零件;校核计算则多用于结构复杂，应力分布较复杂，但又能用现有的应力分析方法(以强度为设计准则时)或变形分析方法(以刚度为设计准则时)进行计算的场合。

经验设计

根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验关系式，或根据设计者本人的工作经验用类比的方法所进行的设计叫做经验设计。这对那些使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件，是很有效的设计方法。例如箱体、机架、传动零件的各结构要素等。

模型实验设计

现代机械设计方法考试复习总结 第6篇

2、物理冲突：为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性

3、物理冲突的解决原理：a、空间分离原理；b、时间分离原理；c、基于条件的分离原理；d、整体与部分的分离原理

4、冲突的分类：管理冲突、物理冲突、技术冲突；定义：是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。

5、技术冲突与物理冲突的区别：技术冲突总是设计两个基本参数A与B，当A得到改善时，B标的更差。物理冲突仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该子系统或部件提出来相反的要求。往往技术冲突的存在隐含着物理冲突的存在，有时物理冲突的解比技术冲突的解更容易获得。

6、技术的阶段：新发明、技术改进、技术成熟；或者婴儿期、成长期、成熟期、退出期。

7、负向参数：指这些参数（39个通用工程参数）变大时，使系统或子系统的性能变差。

8、应用进化模式与进化路线的过程为：根据已有的结构特点选择一种或几种进化模式，然后从每种模式中选择一种或几种进化路线，从进化路线红确定新的核心技术可能的结构状态。

9、有限元常用的单元类型：a、杆状单元；b、平面单元；c、薄板弯曲单元和薄壳单元；d、多面体单元；e、等参数单元；f、轴对称单元

10、弹性力学的基本假设：a、假设物体是连续的b、假设物体是完全弹性的c、假设物体是均匀的d、假设物体时各项同性的e、假设位移和变形是微小的f、假设物体内无初始应力

11、体力：是分布在物体体积内的力

12、减小解体规模的常用措施：a、对称性和反对性b、周期性条件c、降维处理和几何简化d、子结构技术e、线性近似化f、多工况载荷的合并处理

13、梯度两个性质：a、梯度向量▽f（X（k））与过点X（k）的等值线的切线正交b、负梯度向量—▽f（X（k））方向是函数在点X（k）处的最速下降方向

14、可靠性分配的原则：a、技术水平b、复杂程度c、重要程度d、任务情况

15、弹性力学的基本方程：a、平衡微分方程；b、几何方程；c、物理方程

16、平面问题的基础理论：a、平面应力问题（几何形状特征、载荷特征）；b、平面应力问题（几何形状特征、载荷特征）

17、几何简化；a、子结构技术；b、线性近似化；c、多工况载荷的合并处理

18、优化设计的数学模型包含的的部分：a、设计变量与设计空间、b、目标函数；c、约束方程；优化设计的数学模型：a、无约束优化问题的数学模型一般形式：minf（X）X属于R的n次方 ；b、约束优化问题的数学模型：minf（X）属于D属于R的n次方。

19、优化计算机的迭代终止准则：a、点距准则；b、函数下降量准则；c、梯度准则

20、黄金分割法搜索的一般过程：a、给出初始搜索区间（a，b）及收敛精度ε,将λ赋以0.68。b、按插入点计算公式 α1=b-λ（b-a）、α2=a+λ（b-a）计算α

1、α2，并计算其对应的函数值f（α1）、f（α2）。c、根据黄金分割法的区间消去法原则缩短搜索区间。为了能用原来的插入点计算公式，需要进行区间名称的代换，并在保留区间中计算一个新的插入及其函数值。d、检查区间是否缩短到足够小和函数值收敛到足够近，如果条件不满则返回到步骤2。e、如果条件满足，则取最后两插入点的平均值作为极小点数值近似值。

21、可靠性分配的原则：a、技术水平对技术成熟的零件，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性可有把握地增长到较高水平，则可分配给较高的可靠度；b、复杂程度对简单的零件，组成该零件的零部件数量较少，组装容易或故障后易于修复，则可分配给较高的可靠度；c、重要程度对重要的零件，该零件失效将产生严重的后果，或该零件失效常会导致全系统失效，则应分配给较高的可靠度；d、任务情况对整个任务时间内均需连续工作以及工作条件严酷，难以保证很高可靠度性的零件，则应分配给较低的可靠度。

22、可靠性分配方法：a、等分配法；b、再分配法；c、比例分配法；d、综合评分分配法

23、平均寿命：对于不可修复产品指产品从开始使用到失效这段时间有效工作时间的平均值；对于可修复产品指平均无故障工作时间。

24、可靠性指标：a、平均寿命；b、寿命方差与标准差；c、可靠寿命与中位寿命；d、维修度；e、有效度

25、中位寿命：指按由小到大排列时位于中间位置的产品的寿命；

26、维修度：对可维修的产品在发生故障后在规定的条件下和规定的时间内完成修复的概率。

机械设计时选择电动机的方法 第7篇

选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速，

A 电动机种类的选择：电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期运行。对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。B电动机型式的选择：各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。C 电动机容量的选择：（1）等效电流法等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流Icq与实际变化的负载电流所产生的损耗等，假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平方成正比，由此可得等效电流为Icq =   I12t1+I22t2+…+In2tnt1+t2+…+tn式中，tn为对应负载电流In时的工作时间。求出Icq后，则选用电动机的额定电流In应大雨或等于Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。（2）   等效转矩法如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时），则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。Teq=    T12t1+T22t2+…+Tn2tnt1+t2+…+tn此时，选用电动机的额定转矩T应大于或等于T，当然，这时应先求出用转矩表示的负载。（3）等效功率法如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式可得等效功率为Peq=    P12t1+P22t2+…+Pn2tnt1+t2+…+tn此时，选用电动机的功率P大于或等于P即可。必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的电动机。

新型机械设计方法浅析 第8篇

1 新型机械设计方法的基本特点

1) 以自动化设计取代人工设计。充分利用先进的计算机硬件及软件平台, 极力提高人机结合的设计系统的自动化水平, 以提高产品的设计品质, 这是新型机械设计方法的基本特征[1]。

2) 以动态建模取代静态模型。典型的如以机器结构动力学计算取代静力学计算, 以实时在线测试数据作为评价依据等。

3) 以定量计算取代定性判断。如以有限元计算非规则零件的尺寸和刚度, 取代传统设计的经验类比法确定箱体各部分壁厚等。

4) 以变量取代常量。如最优化设计中用随机变量取代传统设计方法中通常以经验常量校核的粗略数据处理方法。

5) 以优化设计取代可行性设计。用设计变量恰当地建立设计目标的数学模型, 从众多的可行性解决方案中求其最优解。

6) 以并行设计取代串行设计。强调从设计阶段就并行地综合考虑产品整个生命周期中各方面的要求与相互关系, 避免串行设计中可能发生的干涉与返工。

7) 以微观设计取代宏观设计。如以断裂力学理论处理零件材料本身微观裂纹扩展引起的低应力脆断现象, 建立以损伤容限为设计判据的设计方法。

8) 以系统工程法取代分部处理法[2]。将产品的整个设计工作作为一个系统, 用系统工程的观点分析划分设计阶段和组成单元, 综合处理它们的内在关系。

2 新型机械设计方法的种类

1) 优化设计。机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用, 其基本思想是根据机械设计的理论方法和标准规范等建立反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型, 然后采用数学规划方法和计算机数字处理技术自动找出设计问题的最优方案。不但可行, 而且最优, 是机械优化设计追求的目标, 可行性方案的提出与建模是优化设计的基础。常用优化处理方法有一维搜索法、线性优化法、导数优化法、非导数优化法等。常见优化软件有MATLAB, ANSYS等[3]。

2) 可靠性设计。可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内, 完成规定功能的能力。可靠性设计是对系统和结构进行可靠性分析和预测, 采用简化系统和结构、裕度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。它不但直接反映产品各组成部件的品质, 而且还影响到整个产品品质性能的优劣。可靠性分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性。可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率三种。

3) 并行设计。传统的设计方法是按照设计、制造等过程串行进行, 设计阶段很少考虑设计以后的问题, 这种设计方法使得产品设计与以后的制造、使用、维修等环节相互脱节。并行设计是在产品开始设计的时候, 就考虑到产品从设计到使用过程中整个寿命周期的所有元素, 产品的设计过程和工艺设计、加工制造和销售等各个阶段并行地进行, 实行集成开发, 力争使所设计的产品具有较高的综合性能。

4) 模糊设计。机械设计领域普遍存在着模糊性现象, 如产品性能的好与坏、使用寿命的长与短、可靠性的高与低等, 都是一些模糊量。模糊设计是把模糊理论引入到设计领域中而形成的一种崭新的设计方法。模糊设计不是建立在对系统进行精确的数学分析基础上, 而是根据模糊性的实际经验确定设计参数[4]。模糊设计一般是与别的设计方法相结合, 处理设计中的不确定性因素, 使得设计方法更加合理、完善。

5) 参数化设计。参数化设计分为两个部分, 即参数化图元和参数化修改引擎。参数化设计中的图元都是以构件的形式出现, 这些构件之间的不同, 是通过参数的调整反映出来的。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对机械设计做的任何改动都可以自动在其他相关联的部分反映出来, 使每一个机械零件都通过一个变更传播引擎互相关联。参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度, 在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。

6) 摩擦学设计。摩擦学是研究具有相对运动表面摩擦、磨损与润滑理论的一门学科。摩擦学设计就是充分运用摩擦学知识, 合理设计机械零部件, 采用先进材料和工艺, 正确选用润滑方式和装置, 减小机械设备的摩擦损耗, 降低失效时间延长产品寿命, 提高设备的工作效率和运行可靠性[5]。尽管摩擦学问题普遍大量存在于所有机械设备中, 但以往机械设计很少考虑摩擦学问题。摩擦学设计是继运动学设计、强度设计之后又一重要的设计内容。

7) 虚拟产品设计。是指在不生产实物产品的情况下, 利用计算机技术在虚拟状态下构思、设计、制造、测试和分析产品的设计方法, 它建立在用计算机完成产品整个开发过程的基础上。工程师完全是在计算机上建立产品模型, 对模型进行分析, 然后改进产品设计方案, 用数字模型代替实物原型, 进行分析、试验、改进原有的设计[6]。这样常常只需制作一次最终的实物原型, 使新产品开发一次获得成功。快速原型即RP技术是虚拟产品设计的主要技术手段, 目前已发展到快速模具制造即RT技术。

8) 智能设计。智能设计是指应用现代信息技术, 采用计算机模拟人类的思维活动, 提高计算机的智能水平, 从而使计算机能够更多、更好地承担设计过程中各种复杂任务, 成为设计人员的重要辅助工具。前些年智能设计仅仅停留在计算机辅助设计即CAD水平上, 计算机的不断发展而产生的基于知识库的专家系统、以及具有自学习功能和联想记忆功能的人工神经网络技术得到迅速发展, 推动智能设计迈上新台阶。

3 结语

近几年来, 随着科学技术的进步尤其是计算机软件技术的发展, 基于计算机辅助设计即CAD技术的许多新型设计理念和方法不断出现, 并逐渐得到应用。与国外新型设计方法咄咄逼人的推广形式相比较, 机械设计在这方面节奏显然慢了一些[7]。研究并应用新型机械设计方法已是我国机械设计工作者的当务之急。

摘要：介绍了优化设计、可靠性设计、并行设计、模糊设计、参数化设计、摩擦学设计、虚拟产品设计、智能设计等新型机械设计方法, 通过对各设计方法基本特点和设计原理的阐述, 对目前所广泛使用的常规机械设计方法起到完善补充作用, 对新型设计方法的推广应用有指导意义。

关键词：机械设计,优化设计,新型设计

参考文献

[1]赵松年.现代设计方法学[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[2]濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2011.

[3]孙靖民.机械优化设计[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[4]王国强.机械优化设计[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[5]朱文坚.机械设计方法学[M].广州:华南理工大学出版社, 2006.

[6]梅顺齐.现代设计方法[M].武汉:华中科技大学出版社, 2009.

现代机械设计方法 第9篇

【关键词】机械设计；现代设计；传统设计

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、润滑方式等进行分析、计算和设计并将这些方法应用到具体的设计过程的方法。传统的机械设计方法也称常规机械设计方法，是需要设计人员去检索资料、手工计算和绘图，设计周期长，设计质量不高的产品设计方法。随着科学科学技术的发展，产品迅速的更新换代，传统的机械设计方法已不能满足机械设计人员的设计要求，这就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完善和改变，它以发展并完善设计理论、改进产品的设计方法、提高设计产品的质量和缩短设计周期为目标为宗旨，包含了创造性设计方法、系统分析设计方法、优化设计方法、有限元分析方法、反求工程设计等。

1.传统机械设计方法与现代机械设计方法

传统机械设计的方法是以设计人员对于所设计产品的理论认知和工作经验为基础而进行静态、直觉的设计。（1）产品的理论认知来自于长期的设计经验和实验结果，是固定不变的。但现实社会往往是复杂多变的，这就存在设计出的产品考虑不全面，存在安全隐患，我们用安全系数来概述。如果选择的安全系数过大，则投入产品的资金就会增加，成本增加；如果选择的安全系数过小，则在保证产品的安全性方面很难做到。（2）工作经验是设计人员根据所设计产品已经存在的设计过程和经验公式，或设计人员本身的设计思路与同类或者相似产品的设计方法进行类比。随着不断提高的产品技术含量，设计体系变的越来越复杂，传统的机械设计方法已不能满足产品的更新速度和市场的需求。

以思维科学、设计理论系统工程为基础，计算机为工具的现代机械设计方法出现了。与传统机械设计方法相比，现代机械设计方法是动态，科学的。现代机械设计方法设计出的产品比传统机械设计方法所设计出的产品在质量上更可靠、更安全，在外观上更自然、更吸引人，在总体功能上更人性化。显然，现代机械设计方法具有很多传统机械设计方法不能比的特点：（1）随着社会的发展，产品的更新换代很快，设计人员要不断的改善旧产品推出新产品。而在新产品的开发过程中，被动的传统机械设计方法已不能满足要求，需要主动性比较强的现代机械设计方法来适应。（2）现代社会的消费群体在追求先进产品的同时还要求产品的绿色环保性。传统的机械设计方法追求的是产品本身的质量和预定功能，而现代机械设计方法在追求产品预定性能的基础上还要考虑产品在原料的选取、工件的加工、产品的装配、产品的使用到产品的报废回收都需要考虑和环境的关系，保证产品的绿色性。（3）传统机械设计方法一般先根据设计思路制定出第一套方案并做出样机，然后对样机进行试验、评定并且不断的修改直到满意而形成第二套方案，期间耗费高、时间周期长。现代机械设计方法依据各种既定的条件，综合运用优化设计的方法，借助计算机软件设计仿真出产品，设计周期短，耗资低。

2.现代机械设计方法

现代机械设计方法实际上是把科学方法论运用到机械设计当中，它是以设计出的产品为目标的一系列设计方法和先进技术手段的完美结合。现代机械设计方法在不断的完善和改变中，但它以发展并完善设计理论、改进产品的设计方法、提高设计产品的质量和缩短设计周期为目标的宗旨是不会改变的。经归纳总结现代机械设计方法有创造性设计方法、系统分析设计方法、优化设计方法、有限元分析方法、反求工程设计等。

2.1系统分析设计方法

传统的分析设计方法一般是把要设计的对象分成独立的几部分来分别进行研究。因为各个部分的研究人员不能及时交流，导致所设计对象的各个部分是独立的，所以得出的结论往往是片面的、不完整的。现代系统分析设计方法把所设计的对象看成是一个完整的系统，用系统工程的方法来进行研究，并且在寻求最佳的设计方案时还要考虑产品或系统的制造过程和运行情况。即系统分析设计应同时考虑系统的开发、系统的制造和系统的运行这三个部分，只有这样才能验证出产品的设计效果。

2.2优化设计方法

现代化的优化设计方法已不再是传统的那种根据设计人员的经验或直观想法来确定结构方案，也不是再满足所设计产品要求的前提下，先确定设计方案再根据安全准则对产品的强度、刚度和寿命等分析计算，然后确定产品的尺寸等；而是不仅要考虑产品结构设计还要同时考虑产品的运输和产品的流通等各个方面。现代机械优化设计方法包含建立优化设计的数学模型和选择恰当的优化设计的方法。因为优化设计方法是根据在寻求数学模型的解决方法时得到产品解决的最优方案，所以设计人员要根据所设计产品的要求建立相应的数学模型，而数学模型一旦建立后，机械问题就变成了一个数学问题。设计人员根据数学模型的特点选择合适的优化设计方法，然后借助计算机软件等工具求出数学解，然后把求出的解应用到机械产品中，满足产品设计的要求。

2.3有限元分析方法

有限元分析方法是随着计算机的发展而迅速发展起来的一种现代化设计计算方法，它首先是应用在连续力学领域的数值分析方法，随后随着计算机的快速发展而扩展到热、磁等连续性分析领域。有限元分析方法的原理是将要分析的产品划分为有限的、独立而又相互联结的部分，这些部分一般都是常见的形状，比如在有限元分析软件ANSYS中，被分析的产品如果是平面则最好划分为四边形，如果是立体则最好划分为六面体。划分好单元后设计人员需要确定所分析产品的各个变量，然后建立单元函数进行单元求解，最后联立单元方程求解。概括起来说有限元分析方法可以分为三个阶段：前处理阶段是建立有限元模型并进行网格划分；处理阶段是进行参数的确定和单元的计算；后处理阶段是提取分析结果，得出结论。

2.4反求工程设计

反求工程也称为逆向工程，它是以先进的产品为研究对象，通过现代设计方法进行研究分析，探索并掌握产品应用的先进技术，然后设计出同类的先进产品的一系列方法和技术的总称。我国是制造业大国而非制造业强国，要想达到制造业强国关键是人才和技术，外国有很多机械设计方法和技术领先于我们，但他们对我国采取封锁的政策。研究表明运用反求工程设计掌握先进产品的关键技术可以使设计人员的研究周期缩短百分a之四十以上，极大的提高了设计速度。可见研究反求工程设计对我国的技术发展有很重要的意义。一个先进成熟的产品，要在了解掌握原设计的基础上设计出同类有竞争性的新产品也是有一定的难度的，所以反求工程是一种先被动后主动的创造性活动，并非产品设计的逆过程。

3.结论