《现代机械设计方法》大纲 现代机械设计方法》
一．总体要求 1. 了解创新设计 、 有限元分析、 优化设计、 可靠性设计 了解创新设计、有限元分析、优化设计、 等方法的原理、功能、特点与工程应用。 等方法的原理、功能、特点与工程应用。 2. 掌握四种设计方法中涉及到的主要概念、 主要模型、 掌握四种设计方法中涉及到的主要概念、主要模型、 基本方法。 基本方法。 3. 具有完整地运用这些方法解决简单工程实际问题的能 力。
二．相关内容和要求
1. 创新设计 2. 有限元方法 与软件应用 3. 优化设计
1.1 基本概念 1.3 利用技术进化模式 2.1 基本思想 2.5 有限元分析软件 3.1 基本概念 3.5 有约束优化方法
1.2 冲突及其解决原理
2.2 弹性力学基本理论
2.3 弹性力学有限元法 2.4 设计分析若干问题
现代设计方法
特征和发展动向： 特征和发展动向： • • • • • • • • 以动态取代静态 以定量取代定性 以变量取代常量 以优化取代可行性设计 以并行取代串行设计 以微观取代宏观 以系统工程取代分部处理 以自动化取代人工设计 • • • • • • • • • • 具体方法： 具体方法： 计算机辅助设计 优化设计 可靠性设计 虚拟产品设计 参数化设计 智能设计 分形设计 网上设计 创新设计 反求工程
2.机械现代设计方法
机械现代设计方法简介1
现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用数学、应 用力学、微电子学及信息科学等方面的最新成果与手段实现下 列转换： 以动态的取代静态的─如机器结构动力学计算。 以定量的取代定性的─如有限元计算。 以随机量取代确定量─如可靠性设计。 以优化设计取代可行性设计─如优化设计。 并行设计取代串行设 系统工程法取代分部处理法─如系统工程。 自动化设计取代人工设计的转化─如计算机辅助设计。
1.3 学习现代设计方法的意义 产品的设计是决定产品性能、质量、 产品的设计是决定产品性能、质量、成本和企业经 济效益的重要环节。 济效益的重要环节。产品的核心竞争力很大程度上取 决于设计。通过学习，力争提高产品设计水平， 决于设计。通过学习，力争提高产品设计水平，既能 缩短设计周期，又能提高产品质量。 缩短设计周期，又能提高产品质量。 近年来，我国关于“见习机械设计工程师资格考试” 近年来，我国关于“见习机械设计工程师资格考试” 日益受到重视，和大学英语、计算机等级考试一样， 日益受到重视，和大学英语、计算机等级考试一样，每 年举行两次。 年举行两次。 主要内容包括： 机电企业管理导论》 主要内容包括：《机电企业管理导论》、《计算机 辅助设计及制造技术》 现代机械设计方法》等课程。 辅助设计及制造技术》、 《现代机械设计方法》等课程。 《现代机械设计方法》是其中的重要组成部分！学 现代机械设计方法》是其中的重要组成部分！ 习该课程，不是完全摒弃传统设计方法， 习该课程，不是完全摒弃传统设计方法，而是多掌握一 些新的设计理论和方法。 些新的设计理论和方法。
3.2 优化设计数学模型 3.6 机械优化设计应用 4.2 常用概率分布 4.4 机械系统的可靠性
3.3 优化设计数学基础 3.4 无约束优化方法
4. 可靠性设计
4.1 可靠性度量指标 4.3 零件可靠性设计
三、本课程要求的主要内容
1. 计算机辅助 设计CAD 设计 2. 有限元方法 与软件应用 3. 优化设计 4. 可靠性设计
1.1 CAD概述 概述 1.5 图形处理技术 2.1 基本思想
1.2 CAD系统的构成 系统的构成 1.6 常用 常用CAD软件 软件 2.2 弹性力学基本理论
1.3 工程数据处理方法 1.4 数据库及其应用
2.3 弹性力学有限元法 2.4 设计分析若干问题 2.5 有限元分析软件的应用 3.1 基本概念 3.5 有约束优化方法 4.1 可靠性度量指标 4.3 零件可靠性设计 3.2 优化设计数学模型 3.6 机械优化设计应用 4.2 常用概率分布 4.4 机械系统的可靠性
3.3 优化设计数学基础 3.4 无约束优化方法
教材： 现代机械设计方法》倪洪启主编， 教材：《现代机械设计方法》倪洪启主编，化工出版社 学习要求
1.课堂讲解与课外自学相结合； 1.课堂讲解与课外自学相结合； 课堂讲解与课外自学相结合 2.上课认真听讲 按时完成作业； 上课认真听讲， 2.上课认真听讲，按时完成作业； 3.基于课程内容繁杂的特点 基于课程内容繁杂的特点， 3.基于课程内容繁杂的特点，应注意平时知 识的积累。 识的积累。 考核方式： 考核方式： 课程设计成绩 闭卷(70%)+平时(30%) (70%)+平时 闭卷(70%)+平时(30%)
常将复杂问题简化， 常将复杂问题简化，得出近 似公式或经验公式。 似公式或经验公式。一般按 静载荷计算， 静载荷计算，引入动载系数
常采用类比 的方法
机械零件设计的一般步骤
机械零件设计的一般步骤
选择零件类型、 选择零件类型、结构 计算零件上的载荷 确定计算准则 选择零件的材料 确定零件的基本尺寸 结构设计 校核计算 画出零件工作图 写出计算说明书
1. 常规设计方法
主要依靠经验， 主要依靠经验，通 过类比方法进行 方案设计 有系统的理论 方法， 方法，但往往 只能近似满足 运动学要求 主要依赖于设计者 的灵感 创造性 受到计算手段 的制约， 的制约，分析 较简单。 较简单。
运动学分 动力学分 析与设计 析与设计 零件工作 能力设计 结构设计
必修课
机械制图
工程力学
机械设计基础
机械设计系列课程
现代机械设计方法 选修课
二、机械设计的方法
常规设计方法
产生的时代： 产生的时代： 工业革命以来 产生的基础： 产生的基础： 力学和材料科学的发展 基本内容： 基本内容： 运动学分析与设计 动力学分析与设计 工作能力的分析与设计
现代设计方法
产生的时代： 世纪下半期 产生的时代： 20世纪下半期 产生的基础： 产生的基础： 计算机的发明与快速发展
现代机械设计方法
南京农业大学 机械设计教研室 张海军
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I 1.1 概述
现代设计方法概念
绪论
设计方法的发展过程 直觉——经验 经验——半理论半经验 半理论半经验——现代设计 直觉 经验 半理论半经验 现代设计
1.2 现代设计方法的主要内容及特点 一、机械设计类课程简介
在大学机械类专业的教学计划中， 在大学机械类专业的教学计划中，安排了一组 机械设计类课程。 机械设计类课程。 这些课程的目的是向学生提供机械设计方面的 基本理论和知识， 基本理论和知识，并通过各种教学环节使学生具备 进行机械设计的基本能力，并具备进行机械试验的 进行机械设计的基本能力， 基本能力 动手能力。 动手能力。 通过这些课程和相关的实践活动， 通过这些课程和相关的实践活动，培养同学们的 创新精神、团队精神和工作作风。 创新精神、团队精神和工作作风。
常规设计方法有如下不足： 常规设计方法有如下不足： 有如下不足 方案设计过分依赖设计者个人的经验和水平； 方案设计过分依赖设计者个人的经验和水平； 一般满足于获得一个可用方案，而不是最佳方案； 一般满足于获得一个可用方案，而不是最佳方案； 受计算手段的限制，简化假定较多， 受计算手段的限制，简化假定较多，影响了设 计质量； 计质量； 设计工作周期长、效率低， 设计工作周期长、效率低，不能满足市场竞争 激烈、产品更新速度加快的新形势。 激烈、产品更新速度加快的新形势。