机械设计方法论述dhok.docx

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1、机械设计计方法论论述反求求设计我现在都都不知道道机械有有那些设设计方法法，所以以只是从从网上找找了些资资料，然然后自己己筛选了了一下，认认为该方方法还是是比较先先进的。它它在很多多方面都都有着先先进理念念的体现现和拓宽宽。这是是一个目目前世界界各国广广泛采用用的吸取取别国先先进经验验而我国起起步较晚晚的方法法。下面面是对该该方法的的论述： 反求设计计（也称称逆向设设计）是是设计人人员以先先进设备备的软件件（图样样、程序序、技术术文件）、影影像（图图片、照照片等）和和实物作作为研究究对象，应应用现代代设计理理论方法法、人机机工程学学等有关关专业知知识，进进行系统统的分析析和研究究，进而而开发出出

2、同类的的先进产产品的过过程。机械设备备反求设设计的特特点： 具有形形象直观观的实物物，有利利于形象象思维； 可对产产品或设设备的性性能、材材料等项项内容直直接进行行测试与与分析，以以获得详详细的设设计 资资料； 可对产产品或设设备的尺尺寸直接接进行测测试与分分析，以以获得重重要的尺尺寸设计计资料； 目的是是反求仿仿制时，缩缩短了设设计周期期，提高高了产品品的生产产起点与与速度； 仿制产产品与引引进产品品有可比比性，有有利于提提高产品品的质量量； 在仿仿制的基基础上加加以改进进和创新新，为开开发新产产品提供供了有利利条件一、 对对反求对对象的分分析在进进行，首首先要对对反求设设计的对对象（全全文

3、简称称反求对对象）进进行分析析。 对反反求对象象的设计计指导思思想和功功能原理理的分析析产品的的设计指指导思想想决定了了产品的的设计方方案，深深入分析析并掌握握产品的的设计指指导思想想是分析析了解整整个产品品设计的的前提。充充分了解解反求对对象的功功能有助助于对产产品原理理方案的的分析、理理解和掌掌握，且且有可能能在进行行反求设设计时得得到基于于原产品品而又高高于原产产品的原原理方案案。 对反反求对象象材料的的分析对对反求对对象材料料的分析析包括了了材料成成分的分分析、材材料组织织结构的的分析和和材料的的性能检检测几大大部分在在对反求求对象进进行材料料分析时时，要充充分考虑虑到材料料表面的的改

4、性处处理技术术。 对反反求对象象的工艺艺和装配配的分析析反求设设计和反反求工艺艺是相互互联系的的，缺一一不可。在缺乏制制造原型型产品的的先进设设备与先先进工艺艺方法和和未掌握握某些技技术技巧巧的情况况下，对对反求对对象进行行工艺分分析通常常采用以以下几种种常用的的方法。采用反判法编制工艺规程。以零件的技术要求如尺寸精度、形位公差、表面质量等为依据，查明设计基准，分析关键工艺，优选加工工艺方案，并依次由后向前递推加工工序，编制工艺规程。改进工艺方案，保证引进技术的原设计要求。在保证引进技术的设计要求和功能的前提条件下，局部地改进某些实现较为困难的工艺方案。用曲线对应法反求工艺参数。先将需分析的产

5、品的性能指标或工艺参数建立第一参照系，以实际条件建立第二参照系，根据已知点或某些特殊点把工艺参数及其有关的量与性能的关系拟合出一条曲线，并按曲线的规律适当拓宽，从曲线中找出相对于第一参照系性能指标的工艺参数，即是需求的工艺参数。材料国产化，局部改进原型结构以适应工艺水平。由于材料以及工艺对加工方法的选择起决定性作用，所以，在无法保证使用原产品的制造材料时，或在使用原产品的制造材料后，工艺水平不能满足要求的情况下，可以使用国产化材料，以适应当前的工艺水平。对反求对象进行装配分析，应主要考虑：用什么装配工艺来保证产品的性能要求，能否将原产品的若干个零件组合成一个部件，如何提高装配速度等。 对反反求

6、对象象精度的的分析产产品的精精度直接接影响到到产品的的性能，对对反求对对象精度度的分析析包括了了对反求求对象形形体尺寸寸的确定定、精度度的分配配等内容容。在确定定形体尺尺寸时，根根据反求求对象软软件、影影像或实实物的不不同，所所选用的的反求方方法也有有所不同同。若是是实物反反求，则则可通过过常用的的测量设设备（如如万能量量具、投投影仪、坐坐标机等等）对产产品直接接进行测测量，以以确定形形体尺寸寸；若是是软件反反求和影影像反求求，则可可采用参参照物对对比法，利利用透视视成像的的原理和和作图技技术并结结合人机机工程学学和相关关的专业业知识，通通过分析析计算来来确定形形体尺寸寸。在进行行精度的的分配

7、时时，根据据产品的的精度指指标及总总的技术术条件、产产品的工工作原理理图，并并且综合合考虑生生产技术术水平、产产品生产产的经济济性和国国家技术术标准等等，按以以下步骤骤进行：明确产产品的精精度指标标；综合合考虑理理论误差差和原理理误差，进进行产品品工作原原理设计计和安排排总体布布局；在在完成草草图设计计后，找找出全部部的误差差源，进进行总的的精度计计算；编编写技术术设计说说明书，确确定精度度；在产产品的研研制、生生产的全全过程中中，根据据实际生生产情况况，对所所作的精精度分配配进行调调整、修修改。对反求求对象造造型的分分析产品品造型设设计是产产品设计计与艺术术设计相相结合的的综合性性技术。其其

8、主要目目的是运运用工业业美学、产产品造型型原理、人人机工程程学原理理等对产产品的外外形造型型、色彩彩设计等等进行分分析，以以提高产产品的外外观质量量和舒适适方便程程度。例例如，在在数控系系统的设设计中，就就要充分分考虑到到数控系系统的显显示器的的布局问问题，图图形和汉汉字显示示问题，数数控系统统操作面面板的造造型和色色彩问题题，各个个功能操操作按键键的造型型、色彩彩、布局局及操作作的方便便性问题题等等。对反求求对象系系列化与与模块化化的分析析分析反反求对象象时，要要考虑到到所引进进的产品品是否已已经系列列化，是是否为系系列型谱谱中的一一个，在在系列型型谱中是是否具有有代表性性，产品品的模块块化

9、程度度如何等等具体问问题，使使得在设设计制造造时少走走弯路，提提高产品品质量，降降低成本本，生产产出多品品种、多多规格、通通用化较较强的产产品，从从而提高高产品的的市场竞竞争力。二、反求求设计的的研究内内容与方方法 软件件反求设设计法软软件反求求设计法法是以产产品的样样本资料料、产品品标准、产产品规范范以及与与设计、研研制、生生产制造造有关的的技术资资料和技技术文件件等为研研究对象象的反求求工程技技术。软软件反求求设计的的目的是是通过对对所引进进的如上上所述的的技术软软件的分分析、研研究，提提高本国国在该产产品技术术上的设设计、生生产制造造能力。软件反求设计的设计步骤为：分析需求，明确反求设计

10、的目的；对所进行分析的产品进行功能上和结构上的分析；分析并验证产品的性能参数；调研国内外同类产品，并从中吸收有益的成分；撰写反求设计论证书。影像反反求设计计法影像像反求设设计是以以产品照照片、图图片、影影视画面面等参考考资料为为对象来来进行分分析设计计的。在运运用影像像反求设设计的方方法进行行分析、设设计时，由由于研究究对象主主要是产产品的外外观图片片、画面面、影像像等，很很难甚至至无法了了解到产产品的内内部结构构。为此此，在进进行设计计时，要要求工程程技术人人员必须须掌握相相应的理理论和分分析方法法，如中中心投影影规律，透透视变换换和透视视投影，透透视图的的形成原原理、色色彩、阴阴影等相相关

11、知识识。影像反反求设计计法的设设计步骤骤：广泛泛地收集集参考资资料；多多方面分分析、研研究参考考资料；设计产产品的方方案；评评价方案案；设计计反求技技术。 实物物反求设设计法实实物反求求设计法法的研究究对象为为引进的的比较先先进的设设备或产产品实物物，其目目的是通通过对产产品的设设计原理理、结构构、材料料、工艺艺装配等等进行分分析研究究，研制制开发出出与被分分析产品品功能、结结构等方方面相似似的产品品。实物物反求设设计是一一个认识识产品再现产产品超超越原产产品的过过程。实物物反求可可分为对对整个设设备的反反求（即即整机反反求）、对对组成机机器的部部件的反反求（即即部件反反求）和和对机器器零件的

12、的反求（即即零件反反求）三三个组成成部分。实物反求设计法一般是通过三坐标测量机或激光扫描机等先进的数据采集设备获取复杂零件的三维数据点，然后利用反求软件进行数据点处理，实现由点线面的CAD 三维模型设计。所以，软件反求设计法主要包含两项内容，一是实物模型表面数据点的获取，即数字化技术，二是曲面造型技术。零部件件测绘前前的准备备和设备备的分解解原则 在进进行测绘绘之前，应应备齐、读读懂有关关资料，为为反求设设计做前前期准备备工作，如如产品说说明书、维维修手册册、同类类产品样样本及产产品广告告等还要要收集与与测绘有有关的资资料，如如机器的的装配与与分解方方法，零零件的公公差及测测量，典典型零件件（

13、齿轮轮、轴承承、螺纹纹、花键键、弹簧簧等）的的画法，标标准件的的有关资资料，制制图及国国家标准准等资料料在进进行零部部件的测测绘之前前，首先先要明确确待反求求设备中中各零部部件的功功能这是是测绘过过程中进进行分析析的不可可缺少的的内容测绘绘之前，要要对样机机进行分分解，以以便进行行尺寸测测量分解解实物时时要注意意以下原原则： 遵循“能能恢复原原机”的的原则进进行拆机机也就是是说，拆拆完后能能按原样样装配分解的的零部件件按机器器的组成成进行编编号，并并有专人人保管拆后不不易复位位的零件件（如游游标、度度盘等部部件）、过过盈配合合的零件件或有些些特殊的的组件可可不进行行分解分解过过程中要要有分解解

14、记录要要特别注注意记录录那些难难拆的零零件和有有装拆技技巧的零零件的分分解过程程，以减减少恢复复原机的的困难机械零零件材料料的反求求设计与与创新 机械械零件材材料的选选择与热热处理方方法直接接影响到到零件的的强度、刚刚度、寿寿命、可可靠性等等指标，材材料的选选择是机机械设计计中的重重要问题题材料的的成分分分析：是是指确定定材料中中的化学学成分在在对材料料的整体体、局部部1表面面进行定定性分析析或定量量分析时时，可通通过火花花鉴别法法、音质质判别法法、原子子发射光光谱分析析法、红红外光谱谱分析法法、化学学成分分分析法、微微探针分分析法等等手段对对材料的的表面进进行定性性分析或或定量分分析材料的的

15、组织结结构分析析：是指指材料的的宏观组组织结构构和微观观组织结结构进行行材料的的宏观组组织结构构分析时时，可用用放大镜镜观察材材料的晶晶粒大小小、淬火火硬层的的分布、缩缩孔的缺缺陷等情情况利用用显微镜镜可观察察材料的的微观组组织结构构材料的的工艺分分析：是是指材料料的成型型方法，铸铸造、锻锻压、挤挤压、烧烧结、焊焊接、机机加工以以及热处处理等是是最常见见的工艺艺反求时时，可酌酌情处理理材料的的硬度分分析：可可通过硬硬度计测测定材料料的表面面硬度，并并根据硬硬度或表表面处理理的厚度度判别材材料的表表面处理理方法关键零零件的反反求设计计与创新新 因为为机械是是可见的的实物，容容易仿造造，所以以任何

16、机机器中都都会有一一些关键键零件，也也就是生生产商要要控制的的技术这这些零件件是反求求的重点点，也是是难点在在进行反反求设计计时，要要找出这这些关键键零件如如发动机机中的凸凸轮轴、纺纺织机械械中的打打纬凸轮轮、高速速机械中中的轴承承、重型型减速器器中的齿齿轮等都都是反求求设计中中的关键键零件特特别是高高速凸轮轮的反求求，要把把实测的的凸轮廓廓线坐标标值拟合合为若干干段光滑滑曲线，而而且要利利其运动动规律相相一致，难难度很大大因此，发发动机厂厂家都把把凸轮作作为发动动机的垄垄断技术术对机械械中关键键零件的的反求成成功，技技术上就就有突破破，就会会有创新新不同的的机械设设备，其其关键零零件不同同关

17、键零零件的确确定，要要视具体体情况一一般情况况下，关关键零件件的反求求都需要要较深的的专门知知识和技技术 机构构系统的的反求与与创新 根据据工作要要求设计计出机构构系统的的简图，然然后选择择材料，根根据强度度、刚度度、制造造工艺等等要求进进行结构构设计，画画出总装装图、零零件图，这这一过程程为正设设计而根根据已有有的设备备，画出出其机构构系统的的运动简简图，对对其进行行运动分分析、动动力分析析及性能能分析，并并根据分分析结果果改进机机构系统统的运动动简图，称称之为反反设计机机构系统统的反求求设计就就属此类类它是反反求设计计中的重重要创新新手段进行行机构系系统的反反求时，要要注意产产品的设设计策

18、略略反求一一般情况况下，可可借助价价值工程程中提高高价值的的5个基基本途径径作为产产品的反反求设计计策略有有： 功能不不变，降降低成本本； 增加功功能，降降低成本本； 增加功功能，成成本不变变； 减少功功能，降降低更多多的成本本； 增加功功能，增增加成本本其中中第二条条最为理理想，但但有困难难，只有有依赖新新技术、新新材料、新新工艺的的突破例例如，大大规模的的集成电电路的研研制成功功，计算算机产品品的功能能越来越越强大，而而价格却却在下三、结语语机械设备备等具体体实物的的反求设设计是目目前世界界各国广广泛采用用的吸取取别国先先进经验验的方法法，我国国起步较较晚因此此，在进进行某一一产品的的反求

19、设设计时，要要广范收收集国内内外同类类产品的的设计生生产、使使用等方方面的资资料，进进行分析析对比，找找出其优优点和不不足之处处，取优优去劣，写写出进行行反求设设计的可可行性报报告，再再开始工工作。反求技技术与NNC 加加工技术术相结合合称之为为反求工工程。目目前常用用的方法法是实物物反求设设计法即即针对现现有工件件（样品品或模型型）利用用3D 数字化化测量仪仪器准确确、快速速地量取取轮廓坐坐标值，并并加以建建构曲面面，对曲曲面进行行编辑、修修改后，传传到CAAD/CCAM系系统，再再由CAAM所产产生刀具具的NCC 加工工路径送送至CNNC 加加工制作作所需模模具，或或者送到到快速成成型机（RRapiid PProttotyypinng）将将样品模模型制作作出来。反反求工程程技术为为快速设设计和制制造提供供了很好好的技术术支持，它它已经成成为制造造业信息息传递的的重要而而简洁的的途径之之一。