机械设计学第1章.ppt

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1、机械设计学机械设计学2021/9/231本课程的主要内容本课程的主要内容 功能原理设计功能原理设计功能原理设计功能原理设计 实用化设计实用化设计实用化设计实用化设计 商品化设计商品化设计商品化设计商品化设计2021/9/232教材名称教材名称 机械设计学，第三版，黄靖远主编，机械工业出版社机械设计学，第三版，黄靖远主编，机械工业出版社机械设计学，第三版，黄靖远主编，机械工业出版社机械设计学，第三版，黄靖远主编，机械工业出版社 参考资料：参考资料：参考资料：参考资料：各种有关产品设计、设计方法学的教材书籍各种有关产品设计、设计方法学的教材书籍各种有关产品设计、设计方法学的教材书籍各种有关产品设计

2、、设计方法学的教材书籍2021/9/233考核方式 平时成绩平时成绩平时成绩平时成绩*50%+*50%+期末大作业成绩期末大作业成绩期末大作业成绩期末大作业成绩*50%*50%平时成绩平时成绩平时成绩平时成绩:到课情况到课情况到课情况到课情况+平时作业平时作业平时作业平时作业2021/9/234课程教学基本要求以及课程教学主要内容课程教学基本要求以及课程教学主要内容 一、课程教学基本要求一、课程教学基本要求（1 1）掌握功能原理设计的基本方法；）掌握功能原理设计的基本方法；（2 2）了解方案评价与选择的基本方法；）了解方案评价与选择的基本方法；（3 3）了解总体设计的基本原则；）了解总体设计的

3、基本原则；（4 4）理解掌握进行机械产品结构设计的基本原理和方法；）理解掌握进行机械产品结构设计的基本原理和方法；（5 5）理解和掌握商品化设计的基本原理和方法；）理解和掌握商品化设计的基本原理和方法；（6 6）了解磨损和可靠性的基本知识；）了解磨损和可靠性的基本知识；2021/9/235（7 7 7 7）了解产品设计试验的基本要求和基本方法；）了解产品设计试验的基本要求和基本方法；）了解产品设计试验的基本要求和基本方法；）了解产品设计试验的基本要求和基本方法；（8 8 8 8）了解优势设计的基本思想和方法。了解优势设计的基本思想和方法。了解优势设计的基本思想和方法。了解优势设计的基本思想和方

4、法。二、课程教学主要内容二、课程教学主要内容二、课程教学主要内容二、课程教学主要内容 本本本本课课课课程程程程是是是是一一一一门门门门涉涉涉涉及及及及知知知知识识识识面面面面较较较较宽宽宽宽的的的的课课课课程程程程，需需需需要要要要学学学学生生生生对对对对机机机机械械械械制制制制图图图图、工工工工程程程程力力力力学学学学、机机机机械械械械原原原原理理理理、机机机机械械械械设设设设计计计计，机机机机械械械械制制制制造造造造等等等等机机机机械械械械设设设设计计计计制制制制造造造造方方方方面面面面的的的的基基基基础础础础课课课课程程程程有有有有较较较较好好好好的的的的掌掌掌掌握握握握。主主主主要要要

5、要通通通通过课堂教学与作业来实现教学目标。过课堂教学与作业来实现教学目标。过课堂教学与作业来实现教学目标。过课堂教学与作业来实现教学目标。2021/9/236第一章绪论第一章绪论1-11-1基本概念基本概念基本概念基本概念1-21-2改善设计工作对中国的未来至关重要改善设计工作对中国的未来至关重要改善设计工作对中国的未来至关重要改善设计工作对中国的未来至关重要1-31-3近代设计科学的重大发展近代设计科学的重大发展近代设计科学的重大发展近代设计科学的重大发展 1-41-4机械产品设计的一般过程机械产品设计的一般过程机械产品设计的一般过程机械产品设计的一般过程1-51-5机械设计的类型机械设计的

6、类型机械设计的类型机械设计的类型1-61-6机械设计的原则机械设计的原则机械设计的原则机械设计的原则2021/9/237经济竞争引发对设计的新的认识：经济竞争引发对设计的新的认识：经济竞争引发对设计的新的认识：经济竞争引发对设计的新的认识：1 1、人类一切物质文明都是设计的产物、人类一切物质文明都是设计的产物、人类一切物质文明都是设计的产物、人类一切物质文明都是设计的产物2 2、设计、科研、技术的出发点、目标、结果、过、设计、科研、技术的出发点、目标、结果、过、设计、科研、技术的出发点、目标、结果、过、设计、科研、技术的出发点、目标、结果、过程都不同程都不同程都不同程都不同3 3、为竞争的优势

7、而设计、为竞争的优势而设计、为竞争的优势而设计、为竞争的优势而设计-市场驱动，要注重针对市场驱动，要注重针对市场驱动，要注重针对市场驱动，要注重针对产品的设计理论与方法的研究产品的设计理论与方法的研究产品的设计理论与方法的研究产品的设计理论与方法的研究图11展示了人类自古至今的各种设计创造的产物。2021/9/238“制造业的竞争实质就是产品设计的竞争制造业的竞争实质就是产品设计的竞争制造业的竞争实质就是产品设计的竞争制造业的竞争实质就是产品设计的竞争”。产品设计是一。产品设计是一。产品设计是一。产品设计是一个集功能分析、知识获取、概念设计、详细设计、性能仿个集功能分析、知识获取、概念设计、详

8、细设计、性能仿个集功能分析、知识获取、概念设计、详细设计、性能仿个集功能分析、知识获取、概念设计、详细设计、性能仿真、加工制造及试验等于一体的复杂的过程。真、加工制造及试验等于一体的复杂的过程。真、加工制造及试验等于一体的复杂的过程。真、加工制造及试验等于一体的复杂的过程。2021/9/2391-1 1-1 基本概念基本概念 一、什么是设计一、什么是设计一、什么是设计一、什么是设计设计设计设计设计是人的创造性活动，是通过创造性思维创造出过是人的创造性活动，是通过创造性思维创造出过是人的创造性活动，是通过创造性思维创造出过是人的创造性活动，是通过创造性思维创造出过去没有的或比过去更好的物质产品的

9、劳动。去没有的或比过去更好的物质产品的劳动。去没有的或比过去更好的物质产品的劳动。去没有的或比过去更好的物质产品的劳动。是从合理的目标是从合理的目标是从合理的目标是从合理的目标参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统或结构的过程。或结构的过程。或结构的过程。或结构的过程。其实质是创新（即在设计工作中努力采用新其实质是创新（即在设计工作中努力采用新其实质是创新（即在设计工作中努力采用新其实质是创新（即在设计工作中努力采用新原理、新

10、方案、新结构、新材料及新工艺等），其最高境界原理、新方案、新结构、新材料及新工艺等），其最高境界原理、新方案、新结构、新材料及新工艺等），其最高境界原理、新方案、新结构、新材料及新工艺等），其最高境界是创造具有极端市场竞争力的产品。是创造具有极端市场竞争力的产品。是创造具有极端市场竞争力的产品。是创造具有极端市场竞争力的产品。市场的实践是检验设计好坏的唯一标准市场的实践是检验设计好坏的唯一标准市场的实践是检验设计好坏的唯一标准市场的实践是检验设计好坏的唯一标准2021/9/2310二、什么是机械二、什么是机械 机械机械是机器和机构的统称。是机器和机构的统称。例 1)鸿运扇 2)割草机 3)虚拟

11、轴机床电风扇割草机2021/9/2311普通机床普通机床vsvs虚拟轴机床虚拟轴机床2021/9/23122021/9/2313机械设计机械设计机械设计机械设计 是是是是设设设设计计计计者者者者为为为为满满满满足足足足社社社社会会会会和和和和人人人人们们们们对对对对机机机机械械械械产产产产品品品品功功功功能能能能的的的的需需需需要要要要，运运运运用用用用基基基基础础础础知知知知识识识识、专专专专业业业业知知知知识识识识、实实实实践践践践经经经经验验验验和和和和系系系系统统统统工工工工程程程程等等等等方方方方法法法法，对对对对机机机机械械械械的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理、结结结结构构

12、构构、运运运运动动动动方方方方式式式式、力力力力和和和和能能能能量量量量的的的的传传传传递递递递方方方方式式式式、各各各各个个个个零零零零件件件件的的的的材材材材料料料料和和和和形形形形状状状状尺尺尺尺寸寸寸寸、润润润润滑滑滑滑方方方方式式式式等等等等进进进进行行行行设设设设想想想想和和和和构构构构思思思思、计计计计算算算算和和和和分分分分析析析析，最最最最后后后后以以以以技技技技术术术术文文文文件件件件的的的的形形形形式式式式，提提提提供供供供产产产产品品品品制制制制造造造造依依依依据据据据的全过程工作。的全过程工作。的全过程工作。的全过程工作。努力目标努力目标努力目标努力目标 在各种限定的

13、条件下设计出较好的机械产品在各种限定的条件下设计出较好的机械产品在各种限定的条件下设计出较好的机械产品在各种限定的条件下设计出较好的机械产品优化设计。优化设计。优化设计。优化设计。三、机械设计的概念2021/9/2314机械设计的任务机械设计的任务机械设计的任务机械设计的任务:都都都都是是是是围围围围绕绕绕绕着着着着开开开开发发发发新新新新的的的的机机机机械械械械产产产产品品品品或或或或改改改改造造造造老老老老的的的的机机机机械械械械产产产产品品品品而而而而进进进进行行行行的的的的，机机机机械械械械设设设设计计计计的的的的最最最最终终终终目目目目的的的的是是是是提提提提供供供供满满满满足足足足

14、人人人人们们们们需需需需求求求求、具具具具有有有有一一一一定定定定功功功功能能能能、优优优优质质质质高高高高效效效效、价价价价廉廉廉廉物物物物美美美美，并并并并具具具具有有有有市场竞争力的机械产品。市场竞争力的机械产品。市场竞争力的机械产品。市场竞争力的机械产品。机械设计具有如下主要特点机械设计具有如下主要特点机械设计具有如下主要特点机械设计具有如下主要特点:(1)(1)多解性多解性多解性多解性(2)(2)系统性系统性系统性系统性(3)(3)创新性创新性创新性创新性。2021/9/2315机械（产品）设计学机械（产品）设计学机械（产品）设计学机械（产品）设计学 机机机机械械械械设设设设计计计计

15、学学学学是是是是阐阐阐阐述述述述产产产产品品品品设设设设计计计计的的的的思思思思想想想想、理理理理论论论论、技技技技术术术术和和和和方方方方法法法法的的的的一一一一般般般般理理理理论论论论，研研研研究究究究产产产产品品品品的的的的总总总总体体体体的的的的设设设设计计计计问问问问题题题题。包包包包括括括括怎怎怎怎样样样样产产产产生生生生产产产产品品品品的的的的概概概概念念念念、怎怎怎怎样样样样评评评评价价价价产产产产品品品品的的的的概概概概念念念念，以以以以及及及及怎怎怎怎样样样样组组组组织织织织产产产产品品品品设设设设计计计计的的的的过过过过程程程程以以以以便便便便获获获获得得得得有有有有竞竞

16、竞竞争力的产品。争力的产品。争力的产品。争力的产品。是是是是将将将将机机机机械械械械产产产产品品品品设设设设计计计计的的的的共共共共性性性性技技技技术术术术与与与与理理理理性性性性化化化化的的的的设设设设计计计计方方方方法法法法有有有有机机机机的的的的结结结结合合合合在在在在一一一一起起起起而而而而形形形形成成成成的的的的一一一一门门门门独独独独立立立立的的的的、综综综综合合合合性性性性的的的的学学学学科科科科。研研研研究究究究机机机机械械械械产产产产品品品品设设设设计计计计的的的的规规规规律律律律、过过过过程程程程、原原原原理理理理、方方方方法法法法、设设设设计计计计原原原原则则则则以以以以

17、及及及及其其其其他他他他机机机机械械械械产产产产品品品品设设设设计计计计的的的的共共共共性技术。性技术。性技术。性技术。战略战略战略战略-解决方向的问题，规划性的问题。解决方向的问题，规划性的问题。解决方向的问题，规划性的问题。解决方向的问题，规划性的问题。四、机械设计学四、机械设计学2021/9/2316五、学科产生的原因五、学科产生的原因开发新产品的需要：世界市场竞争的加剧，使得各先进工开发新产品的需要：世界市场竞争的加剧，使得各先进工开发新产品的需要：世界市场竞争的加剧，使得各先进工开发新产品的需要：世界市场竞争的加剧，使得各先进工业国家首先在设计过程中总结规律，以提高设计质量和设业国家

18、首先在设计过程中总结规律，以提高设计质量和设业国家首先在设计过程中总结规律，以提高设计质量和设业国家首先在设计过程中总结规律，以提高设计质量和设计效率。从这个角度来讲，计效率。从这个角度来讲，计效率。从这个角度来讲，计效率。从这个角度来讲，“设计学设计学设计学设计学”和和和和“机械学机械学机械学机械学”是两个不是两个不是两个不是两个不同的概念。同的概念。同的概念。同的概念。改进旧产品的需要：随着工业产品的复杂程度的提高，直改进旧产品的需要：随着工业产品的复杂程度的提高，直改进旧产品的需要：随着工业产品的复杂程度的提高，直改进旧产品的需要：随着工业产品的复杂程度的提高，直观的工作方法很难对产品提

19、出有效的改进措施，因此功能观的工作方法很难对产品提出有效的改进措施，因此功能观的工作方法很难对产品提出有效的改进措施，因此功能观的工作方法很难对产品提出有效的改进措施，因此功能分析和价值分析为改进旧产品提供了强有力的工具。分析和价值分析为改进旧产品提供了强有力的工具。分析和价值分析为改进旧产品提供了强有力的工具。分析和价值分析为改进旧产品提供了强有力的工具。应用工具的产生：计算机和信息技术的发展，为设计学的应用工具的产生：计算机和信息技术的发展，为设计学的应用工具的产生：计算机和信息技术的发展，为设计学的应用工具的产生：计算机和信息技术的发展，为设计学的研究提供了物质基础条件。研究提供了物质基

20、础条件。研究提供了物质基础条件。研究提供了物质基础条件。2021/9/2317 现代机械设计在中国的发展简史现代机械设计在中国的发展简史 早早早早在在在在20202020世世世世纪纪纪纪20202020年年年年代代代代，中中中中国国国国的的的的一一一一些些些些工工工工科科科科大大大大学学学学就就就就开开开开设设设设了了了了机机机机械设计课程，主要由外籍教授讲授。械设计课程，主要由外籍教授讲授。械设计课程，主要由外籍教授讲授。械设计课程，主要由外籍教授讲授。20202020世世世世纪纪纪纪50505050年年年年代代代代以以以以后后后后，全全全全面面面面引引引引进进进进了了了了当当当当时时时时苏

21、苏苏苏联联联联的的的的机机机机械械械械原原原原理理理理和和和和机机机机械械械械零零零零件件件件教教教教材材材材以以以以及及及及全全全全面面面面的的的的教教教教学学学学手手手手段段段段(习习习习题题题题、模模模模型型型型、实实实实验、课程设计验、课程设计验、课程设计验、课程设计)。1-31-3改善设计工作对中国的未来至关重要改善设计工作对中国的未来至关重要2021/9/2318 进入进入进入进入70707070年代以后，世界各先进工业国家逐渐认识到年代以后，世界各先进工业国家逐渐认识到年代以后，世界各先进工业国家逐渐认识到年代以后，世界各先进工业国家逐渐认识到面对世界市场竞争，人们手中的重要武器

22、就是面对世界市场竞争，人们手中的重要武器就是面对世界市场竞争，人们手中的重要武器就是面对世界市场竞争，人们手中的重要武器就是“设计设计设计设计”。它们很早就把。它们很早就把。它们很早就把。它们很早就把“设计学设计学设计学设计学”从从从从“机械学机械学机械学机械学”中分列出来，中分列出来，中分列出来，中分列出来，并逐渐发展了各有特色的面向市场竞争的设计技术和设并逐渐发展了各有特色的面向市场竞争的设计技术和设并逐渐发展了各有特色的面向市场竞争的设计技术和设并逐渐发展了各有特色的面向市场竞争的设计技术和设计教育体系。计教育体系。计教育体系。计教育体系。面对面对面对面对21212121世纪、我们必须清

23、醒地认识到，只有改善设世纪、我们必须清醒地认识到，只有改善设世纪、我们必须清醒地认识到，只有改善设世纪、我们必须清醒地认识到，只有改善设计教育、研究和实践，使之和计教育、研究和实践，使之和计教育、研究和实践，使之和计教育、研究和实践，使之和“市场竞争市场竞争市场竞争市场竞争”紧密联系起紧密联系起紧密联系起紧密联系起来，我们的设计工作才能真正发挥对国民经济的重要支来，我们的设计工作才能真正发挥对国民经济的重要支来，我们的设计工作才能真正发挥对国民经济的重要支来，我们的设计工作才能真正发挥对国民经济的重要支持作用。这对中国的未来是至关重要的。持作用。这对中国的未来是至关重要的。持作用。这对中国的未

24、来是至关重要的。持作用。这对中国的未来是至关重要的。2021/9/23191-4 产品设计、科学研究、技术出发点出发点出发点出发点目标目标目标目标结果结果结果结果科学研究科学研究科学研究科学研究求知欲、好求知欲、好求知欲、好求知欲、好奇心奇心奇心奇心发现自然规发现自然规发现自然规发现自然规律律律律认识客观世认识客观世认识客观世认识客观世界界界界产品设计产品设计产品设计产品设计需求需求需求需求发明新产品发明新产品发明新产品发明新产品 创造更好的创造更好的创造更好的创造更好的世界世界世界世界技术技术技术技术制造制造制造制造开发新工艺、开发新工艺、开发新工艺、开发新工艺、新材料新材料新材料新材料制造

25、更好的制造更好的制造更好的制造更好的零件和产品零件和产品零件和产品零件和产品2021/9/23201-5近代设计科学的重大发展 一一一一、“设设设设计计计计学学学学”从从从从古古古古代代代代到到到到现现现现代代代代的的的的三三三三个个个个发发发发展展展展阶阶阶阶段段段段-设设设设计学的发展简史计学的发展简史计学的发展简史计学的发展简史 第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：从古代人类发明工具开始算起，有了原始的功从古代人类发明工具开始算起，有了原始的功从古代人类发明工具开始算起，有了原始的功从古代人类发明工具开始算起，有了原始的功能思想（力学尚未成熟）能思想（力学尚未成熟）能思想（力学尚未成

26、熟）能思想（力学尚未成熟）：由于生产、生活和战争的需要，由于生产、生活和战争的需要，由于生产、生活和战争的需要，由于生产、生活和战争的需要，推动了各种简单工具及武器的发明，为实现某种功能目标而推动了各种简单工具及武器的发明，为实现某种功能目标而推动了各种简单工具及武器的发明，为实现某种功能目标而推动了各种简单工具及武器的发明，为实现某种功能目标而发明的某种器械，其中所用知识涉及初步的材料知识和力学发明的某种器械，其中所用知识涉及初步的材料知识和力学发明的某种器械，其中所用知识涉及初步的材料知识和力学发明的某种器械，其中所用知识涉及初步的材料知识和力学原理，这一时期的设计体现个人设计艺术的天才。

27、如：中国原理，这一时期的设计体现个人设计艺术的天才。如：中国原理，这一时期的设计体现个人设计艺术的天才。如：中国原理，这一时期的设计体现个人设计艺术的天才。如：中国的水排，指南车等。的水排，指南车等。的水排，指南车等。的水排，指南车等。这一时期国外以这一时期国外以这一时期国外以这一时期国外以1616世纪达芬奇的创造活动为顶点。达芬奇构世纪达芬奇的创造活动为顶点。达芬奇构世纪达芬奇的创造活动为顶点。达芬奇构世纪达芬奇的创造活动为顶点。达芬奇构想：齿轮、螺旋。想：齿轮、螺旋。想：齿轮、螺旋。想：齿轮、螺旋。2021/9/2321第二阶段：第二阶段：第二阶段：第二阶段：设计学发展的第二阶段以设计学发

28、展的第二阶段以设计学发展的第二阶段以设计学发展的第二阶段以18541854年德国学者劳年德国学者劳年德国学者劳年德国学者劳莱克斯作为起点：他写了机械制造中的设计学一书莱克斯作为起点：他写了机械制造中的设计学一书莱克斯作为起点：他写了机械制造中的设计学一书莱克斯作为起点：他写了机械制造中的设计学一书。提出将力学和机械制造作为机械设计学的基础，提出将力学和机械制造作为机械设计学的基础，提出将力学和机械制造作为机械设计学的基础，提出将力学和机械制造作为机械设计学的基础，建立了建立了建立了建立了机械设计的基本体系，把设计学分为机械设计的基本体系，把设计学分为机械设计的基本体系，把设计学分为机械设计的基

29、本体系，把设计学分为“机构学机构学机构学机构学”和和和和“机械零机械零机械零机械零件件件件”两门课程。两门课程。两门课程。两门课程。这一时期作为机械学各分支学科如这一时期作为机械学各分支学科如这一时期作为机械学各分支学科如这一时期作为机械学各分支学科如(机械原机械原机械原机械原理与零件、机构学、磨擦学、疲劳寿命等理与零件、机构学、磨擦学、疲劳寿命等理与零件、机构学、磨擦学、疲劳寿命等理与零件、机构学、磨擦学、疲劳寿命等)发展迅速，发展迅速，发展迅速，发展迅速，这一这一这一这一阶段的阶段的阶段的阶段的“设计学设计学设计学设计学”实质上实质上实质上实质上只是只是只是只是“机械学机械学机械学机械学”

30、，而而而而忽略了设计学的忽略了设计学的忽略了设计学的忽略了设计学的核心核心核心核心内容内容内容内容功能，而一心一意去研究运动学、动力学和功能，而一心一意去研究运动学、动力学和功能，而一心一意去研究运动学、动力学和功能，而一心一意去研究运动学、动力学和强度、断裂、摩擦等问题。强度、断裂、摩擦等问题。强度、断裂、摩擦等问题。强度、断裂、摩擦等问题。当然，这一时期机械学的发展当然，这一时期机械学的发展当然，这一时期机械学的发展当然，这一时期机械学的发展为以后机械设计学的发展提供了坚实的理论基础。为以后机械设计学的发展提供了坚实的理论基础。为以后机械设计学的发展提供了坚实的理论基础。为以后机械设计学的

31、发展提供了坚实的理论基础。2021/9/2322第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段：设计学发展的第三阶段设计学发展的第三阶段以以以以19471947年美年美年美年美国的麦尔斯国的麦尔斯国的麦尔斯国的麦尔斯(L.D.Miles)(L.D.Miles)重新提出重新提出重新提出重新提出“功能功能功能功能”的概念为起的概念为起的概念为起的概念为起点，这一时期，对设计学有深远影响的三个重要学点，这一时期，对设计学有深远影响的三个重要学点，这一时期，对设计学有深远影响的三个重要学点，这一时期，对设计学有深远影响的三个重要学科内容被提出，并逐渐发展和成熟。即：科内容被提出，并逐渐发展和成熟。即：科内容被

32、提出，并逐渐发展和成熟。即：科内容被提出，并逐渐发展和成熟。即：(1)“1)“功能功能功能功能”思想的重新提出和发展，思想的重新提出和发展，思想的重新提出和发展，思想的重新提出和发展，(2)“(2)“人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学”思想的形思想的形思想的形思想的形成与发展，成与发展，成与发展，成与发展，(3)“(3)“工业设计工业设计工业设计工业设计”学术体系的发展和成熟。学术体系的发展和成熟。学术体系的发展和成熟。学术体系的发展和成熟。从此，设计学作为一门新兴学科，快速发展起来。从此，设计学作为一门新兴学科，快速发展起来。从此，设计学作为一门新兴学科，快速发展起来。从此，设计学作为

33、一门新兴学科，快速发展起来。2021/9/2323二、近代“设计学”的重大发展：二二二二战战战战以以以以后后后后，机机机机构构构构设设设设计计计计取取取取得得得得进进进进一一一一步步步步的的的的发发发发展展展展，科科科科学学学学技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展促促促促使使使使设设设设计计计计方方方方法法法法和和和和技技技技术术术术的的的的现现现现代代代代化化化化。三三三三维维维维实实实实体体体体CADCADCADCAD数数数数字字字字建建建建模模模模、计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助制制制制造造造造CAMCAMCAMCAM技技技技术术术术、结结结结构构构构有有有有限限限限元元元

34、元分分分分析析析析、机机机机械械械械系系系系统统统统动动动动力力力力学学学学建建建建模模模模与与与与仿仿仿仿真真真真（数数数数字字字字样样样样机机机机构构构构建建建建）、产产产产品品品品设设设设计计计计优优优优化化化化、可可可可靠靠靠靠性性性性技技技技术术术术、并并并并行行行行工工工工程程程程等等等等技技技技术术术术得得得得益益益益于于于于日日日日新新新新月月月月异异异异的的的的计计计计算算算算机机机机软软软软件件件件工工工工具具具具的的的的支支支支持，已广泛地应用于现代产品设计领域。持，已广泛地应用于现代产品设计领域。持，已广泛地应用于现代产品设计领域。持，已广泛地应用于现代产品设计领域。1

35、 1 1 1“功能功能功能功能”(Function)”(Function)”(Function)”(Function)思想的提出和发展思想的提出和发展思想的提出和发展思想的提出和发展 名名名名言言言言：顾顾顾顾客客客客购购购购买买买买的的的的不不不不是是是是产产产产品品品品本本本本身身身身，而而而而是是是是产产产产品品品品所所所所具具具具有有有有的的的的功功功功能能能能(美美美美国国国国 麦麦麦麦尔尔尔尔斯斯斯斯(L.D.Miles)(L.D.Miles)(L.D.Miles)(L.D.Miles)功功功功能能能能思思思思想想想想的的的的提提提提出出出出，人人人人们们们们开开开开始始始始打打打

36、打破破破破传传传传统统统统习习习习惯惯惯惯，寻寻寻寻找找找找不不不不同同同同的的的的原原原原理理理理、结结结结构构构构和和和和外形来实现同一种功能。外形来实现同一种功能。外形来实现同一种功能。外形来实现同一种功能。新新新新兴兴兴兴技技技技术术术术的的的的应应应应用用用用，使使使使产产产产品品品品的的的的功功功功能能能能和和和和结结结结构构构构产产产产生生生生很很很很大大大大的的的的变变变变化化化化。正正正正向向向向着着着着机机机机械械械械-电子电子电子电子-信息一体化的技术方向发展。信息一体化的技术方向发展。信息一体化的技术方向发展。信息一体化的技术方向发展。2021/9/2324二、近代二、

37、近代二、近代二、近代“设计学设计学设计学设计学”的重大发展：的重大发展：的重大发展：的重大发展：2 2“人人 机机 学学”(Ergonomics，HumanFactor)思思想想的的形形成成和和发发展展：“宜宜人人”的的宗宗旨旨已已经成为现代机械设计不能疏忽的观念。经成为现代机械设计不能疏忽的观念。3 3“工工业业设设计计”(IndustrialDesign)学学科科体体系的发展和成熟系的发展和成熟 以上三项是近代设计学发展的核心内容。以上三项是近代设计学发展的核心内容。2021/9/2325机械设计学学科体系是以机械设计学为核心构成机械设计学学科体系是以机械设计学为核心构成机械设计学学科体系

38、是以机械设计学为核心构成机械设计学学科体系是以机械设计学为核心构成的。依据产品开发的三阶段，包括以下三方面的。依据产品开发的三阶段，包括以下三方面的。依据产品开发的三阶段，包括以下三方面的。依据产品开发的三阶段，包括以下三方面:(1)(1)(1)(1)功能原理设计功能原理设计功能原理设计功能原理设计 (2)(2)(2)(2)实用化设计实用化设计实用化设计实用化设计 (3)(3)(3)(3)商品化设计商品化设计商品化设计商品化设计 三、三、“机械设计学机械设计学”的学科组成的学科组成 2021/9/2326机械设计中的功能原理设计、实用化设计和商品化设计的特点机械设计中的功能原理设计、实用化设计

39、和商品化设计的特点机械设计中的功能原理设计、实用化设计和商品化设计的特点机械设计中的功能原理设计、实用化设计和商品化设计的特点一、功能原理设计一、功能原理设计 1 1 1 1实质：原理方案的构思和拟定的过程实质：原理方案的构思和拟定的过程实质：原理方案的构思和拟定的过程实质：原理方案的构思和拟定的过程 2 2 2 2 设计方法：以简图或示意图来进行方案构思（例：设计方法：以简图或示意图来进行方案构思（例：设计方法：以简图或示意图来进行方案构思（例：设计方法：以简图或示意图来进行方案构思（例：船用抽水机船用抽水机船用抽水机船用抽水机）2021/9/23272021/9/23282021/9/23

40、29二、二、实用化设计实用化设计 1 1 1 1工作：设计结构、选择材料、确定尺寸工作：设计结构、选择材料、确定尺寸工作：设计结构、选择材料、确定尺寸工作：设计结构、选择材料、确定尺寸 2 2 2 2特特特特点点点点：从从从从初初初初步步步步设设设设计计计计到到到到详详详详细细细细设设设设计计计计再再再再到到到到设设设设计计计计完完完完善善善善的的的的由由由由粗到细的过程粗到细的过程粗到细的过程粗到细的过程 3.3.3.3.要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其内要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其内要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其内要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其内在规

41、律和一般原理。在规律和一般原理。在规律和一般原理。在规律和一般原理。实实用用化化设设计计的的核核心心是是要要使使产产品品具具有有优优良良的的性性能能，好用。好用。2021/9/2330三、三、商品化设计（技术、经济、社会）商品化设计（技术、经济、社会）1 1 1 1技技技技术术术术方方方方面面面面的的的的评评评评价价价价：软软软软件件件件质质质质量量量量（设设设设计计计计原原原原理理理理、技技技技术术术术参参参参数数数数的的的的选选选选取取取取、实实实实现现现现功功功功能能能能目目目目标标标标的的的的技技技技术术术术先先先先进进进进性性性性等等等等）；硬硬硬硬件件件件质质质质量量量量（材材材材

42、质质质质、工艺精度、性能、寿命、可靠性）、工艺精度、性能、寿命、可靠性）、工艺精度、性能、寿命、可靠性）、工艺精度、性能、寿命、可靠性）、2 2 2 2经济方面的评价：成本与效益的比较经济方面的评价：成本与效益的比较经济方面的评价：成本与效益的比较经济方面的评价：成本与效益的比较 3 3 3 3社会方面的评价：产品可能产生的社会效益社会方面的评价：产品可能产生的社会效益社会方面的评价：产品可能产生的社会效益社会方面的评价：产品可能产生的社会效益2021/9/2331从从从从设设设设计计计计构构构构思思思思的的的的角角角角度度度度看看看看可可可可以以以以归归归归纳纳纳纳为为为为三三三三大大大大步

43、步步步，即即即即创创创创意、构思和实现。意、构思和实现。意、构思和实现。意、构思和实现。创创创创意意意意的的的的重重重重点点点点在在在在于于于于新新新新颖颖颖颖性性性性，但但但但这这这这种种种种新新新新颖颖颖颖性性性性必必必必须须须须具具具具有有有有潜在的需求。潜在的需求。潜在的需求。潜在的需求。构构构构思思思思的的的的重重重重点点点点在在在在于于于于创创创创造造造造即即即即要要要要构构构构思思思思一一一一种种种种新新新新的的的的技技技技术术术术方方方方向或功能原理来实现某创意。向或功能原理来实现某创意。向或功能原理来实现某创意。向或功能原理来实现某创意。实实实实现现现现的的的的重重重重点点点

44、点在在在在于于于于验验验验证证证证构构构构思思思思的的的的合合合合理理理理性性性性，可可可可以以以以通通通通过过过过模模模模型型型型或或或或原原原原理理理理样样样样机机机机来来来来检检检检查查查查构构构构思思思思的的的的合合合合理理理理性性性性。即即即即制制制制作作作作出出出出实实实实用用用用化化化化的的的的样样样样机机机机并并并并通通通通过过过过实实实实用用用用样样样样机机机机的的的的试试试试验验验验才才才才能能能能考考考考虑虑虑虑进进进进行行行行商商商商品品品品化设计和投产的可能性。化设计和投产的可能性。化设计和投产的可能性。化设计和投产的可能性。1-1-6 6 机械产品设计的一般过程机械

45、产品设计的一般过程机械产品设计的一般过程机械产品设计的一般过程2021/9/23321-7机械设计的类型1 1创新设计创新设计2 2变型设计变型设计3 3适应性设计适应性设计机械设计按其创新程度可分为以下三种类型：2021/9/2333奔驰车结构设计：正向碰奔驰车结构设计：正向碰撞时力的作用情况撞时力的作用情况奔驰车结构设计：侧向碰奔驰车结构设计：侧向碰撞时力的作用情况撞时力的作用情况2021/9/23341-71-7机械设计的类型机械设计的类型机械设计的类型机械设计的类型oo创新设计：基本原理方面有实质性的创新。为开创新设计：基本原理方面有实质性的创新。为开发性设计，即在全部功能或主要功能的

46、实现原理和发性设计，即在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用科学技术进行的新型机械结构未知的情况下，运用科学技术进行的新型机械产品的设计。产品的设计。oo变型设计：不改变基本功能原理，但在机构、结变型设计：不改变基本功能原理，但在机构、结构、辅助原理等方面有较大变动。变动产品部分零构、辅助原理等方面有较大变动。变动产品部分零部件的技术性能和结构尺寸参数，扩大规格或补齐部件的技术性能和结构尺寸参数，扩大规格或补齐系列，以满足更大范围功能参数需要的设计，又称系列，以满足更大范围功能参数需要的设计，又称变参数设计。变型性设计是产品系列化的手段。变参数设计。变型性设计是产品系列化的手段

47、。oo由于需要传递的转矩或速比改变而重新设计减速器的传动系统和尺寸，属于变型由于需要传递的转矩或速比改变而重新设计减速器的传动系统和尺寸，属于变型由于需要传递的转矩或速比改变而重新设计减速器的传动系统和尺寸，属于变型由于需要传递的转矩或速比改变而重新设计减速器的传动系统和尺寸，属于变型设计设计设计设计2021/9/23351-71-7机械设计的类型机械设计的类型机械设计的类型机械设计的类型oo适应性设计：在主功能的实现原理或者结构方案适应性设计：在主功能的实现原理或者结构方案保持基本不变的情况下，产品局部的变更或设计保持基本不变的情况下，产品局部的变更或设计,增补或减少产品的某些功能，或局部更

48、改某些功能增补或减少产品的某些功能，或局部更改某些功能的原理或结构，使产品适应特定的使用条件或者用的原理或结构，使产品适应特定的使用条件或者用户特殊要求所进行的设计。户特殊要求所进行的设计。内燃机内燃机-增加增压器增加增压器-输出功率增大输出功率增大2021/9/23361-81-8概念设计概念设计概念设计概念设计 概念设计：是指对一种产品的创意性的形象化描述，对概念设计：是指对一种产品的创意性的形象化描述，对概念设计：是指对一种产品的创意性的形象化描述，对概念设计：是指对一种产品的创意性的形象化描述，对产品总体设计方面的一些有特殊意义的想法。产品总体设计方面的一些有特殊意义的想法。产品总体设

49、计方面的一些有特殊意义的想法。产品总体设计方面的一些有特殊意义的想法。这些想法有以下特点：这些想法有以下特点：这些想法有以下特点：这些想法有以下特点：1 1 1 1、有突出的创意。、有突出的创意。、有突出的创意。、有突出的创意。2 2 2 2、其效果是为同类产品开创一个全新的方向或创造出一、其效果是为同类产品开创一个全新的方向或创造出一、其效果是为同类产品开创一个全新的方向或创造出一、其效果是为同类产品开创一个全新的方向或创造出一种全新的产品。种全新的产品。种全新的产品。种全新的产品。3 3 3 3、和需求关系密切，有广阔应用前景。、和需求关系密切，有广阔应用前景。、和需求关系密切，有广阔应用

50、前景。、和需求关系密切，有广阔应用前景。4 4 4 4、提出的概念和当今科技水平适应。、提出的概念和当今科技水平适应。、提出的概念和当今科技水平适应。、提出的概念和当今科技水平适应。产品的概念：对产品的一个总体的想法，它就是概念设产品的概念：对产品的一个总体的想法，它就是概念设产品的概念：对产品的一个总体的想法，它就是概念设产品的概念：对产品的一个总体的想法，它就是概念设计的主要研究内容。计的主要研究内容。计的主要研究内容。计的主要研究内容。2021/9/233721世纪概念车2021/9/2338概念自行车2021/9/2339机械设计的原则机械设计的原则机械设计的原则机械设计的原则在设计工