电机考试考纲PPT课件

1、u 一、设计与文明u 二、设计与国际竞争u 三、设计与科学研究u 四、设计科学的发展u 五、机械设计概述u 六、机械设计类型u 七、概念设计和QFD第一章 绪论第1页/共44页 人类祖先为了生存最先利用自然材料制成刀、斧、棍、棒，修建房屋，兴建水利等，发展到现在的火箭，枪炮，飞机 从算盘发展到手摇计算机，电子计算器，大型电子计算机到现在的人工智能计算机 人类的一切物质文明都是设计的结果一、设计与文明第2页/共44页新七大世界奇迹第3页/共44页第4页/共44页18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽轮船。哈格里沃斯发明的“珍妮纺纱

2、机”法国陆军技术军官古诺发明了世界上第一辆蒸汽动力车第5页/共44页19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。1898年问世的“雷诺”牌汽车“圣路易斯精神”号飞机，1927年美国人林德伯格驾驶着它完成了人类首次不着陆飞越大西洋的壮举。第6页/共44页20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人，航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测器等。航天飞机正在利用机械航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜臂施放哈勃空间望远镜第7页/共44页展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、

3、仿生机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械学科知识。用光刻技术做成的微米尺寸的微机械蜘蛛形探雷机器人第8页/共44页自自1989年起每年发表一次。年起每年发表一次。这项报告根据个大指标以及下属的多个小指标来进这项报告根据个大指标以及下属的多个小指标来进行竞争力评估。个大指标分别是经济表现、政府效率、企业效率和基础设施。今年中行竞争力评估。个大指标分别是经济表现、政府效率、企业效率和基础设施。今年中国内地在这个大指标中的排名均有所上升。国内地在这个大指标中的排名均有所上升。二、设计与国际竞争瑞士洛桑国际管理学院在瑞士洛桑国际管理学院在60个国

4、家和地区国际竞争个国家和地区国际竞争力评价报告，中国国际竞争力：力评价报告，中国国际竞争力：2003年位居年位居29位位2004年位居年位居24位位2005年位居年位居31位位2006年位居年位居19位位2007年位居年位居15位位2008年位居年位居302010-27；2011-24；2012-19国际竞争力明显增强。国际竞争力明显增强。设计直接影响到国际竞争设计直接影响到国际竞争第9页/共44页表1-1 设计与科学研究的区别出发点目 标结 果科学研究求知欲、好奇心发现自然规律更好地认识客观世界产品设计需 求发明新产品创造更好的新世界三、设计与科学研究第10页/共44页电子对撞机电子对撞机是

5、继原子弹、氢弹爆炸，人造卫星上天之后在高科技是继原子弹、氢弹爆炸，人造卫星上天之后在高科技领域取得的又一重大突破领域取得的又一重大突破北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一再作粒子碰撞研究时，要设计很复杂的加速器。加速再作粒子碰撞研究时，要设计很复杂的加速器。加速器就是为了满足科研而进行设计的装置器就是为了满足科研而进行设计的装置设计更需要创造力设计更需要创造力,设计与科学研究是相互渗透的设计与科学研究是相互渗透的第11页/共44页设计学从古代到近代的三个发展阶段开 始 发 明 工 具 1 7 世 纪（ 主 要 涉 及 初 步 的 材 料

6、力 学 及力 学 原 理 ， 如 杠 杆 原 理 ）以 达 芬 奇 的 创 造 活 动 为 顶 点1 8 5 4 2 0 世 纪 中 叶（ 建 立 了 “机 械 设 计 ”的 体 系动 力 学 和 运 动 学 发 展 成 熟 ）“设 计 学 ”只 是 “机 械 学 ”1 9 4 7 （ 功 能 思 想 的 提 出 和 发 展 ； “人机 学 ”思 想 的 形 成 和 发 展 ；工 业 设 计 学 术 体 系 的 发 展 与 成 熟 ）三 个 发 展 阶 段四、设计科学的发展第12页/共44页近代设计学的重大发展：近代设计学的重大发展：1 功能思想的提出和发展功能思想的提出和发展2人机工程学人机

7、工程学3工业设计学工业设计学这三个方面形成了现代这三个方面形成了现代“设计学设计学”的核心内容的核心内容第13页/共44页CAD/CAE/CAM第14页/共44页第15页/共44页第16页/共44页第17页/共44页第18页/共44页第19页/共44页第20页/共44页第21页/共44页功能思想功能思想1947年，美国工程师麦尔斯：年，美国工程师麦尔斯：顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功能，功能是产品的核心。的功能，功能是产品的核心。功能：就是对某一产品具有的特定工作能力功能：就是对某一产品具有的特定工作能力的一种形象化描述。的一种形象化描述。第2

8、2页/共44页人机工程学人机工程学人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境以系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全舒适，人机环境的配合达到最佳状态的工力、安全舒适，人机环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学程系统提供理论和方法的科学。第23页/共44页人机工程学学科体系人机工程学学科体系人机工程学人机工程学人体科学人体科学技术科学技术科学环境科学环境科学生理学生理学心理学心理学劳动卫生学劳动

9、卫生学人体测量学人体测量学人体力学人体力学环境卫生学环境卫生学环境医学环境医学环境心理学环境心理学环境保护学环境保护学环境检测学环境检测学工业设计工业设计工程设计工程设计安全工程安全工程系统工程系统工程机械工程机械工程管理工程管理工程第24页/共44页人体力学与机械设计 从人体力学考虑人机学设计，提高人体作业效率，一方面要合理使用肌力、降低肌肉的实际负荷；另一方面要尽量避免静态肌肉施力。第25页/共44页第26页/共44页避免造成静态施力的不自然姿势第27页/共44页工业设计学工业设计学工业设计：是为大批量生产的工业产品进行造型和工业设计：是为大批量生产的工业产品进行造型和设计，使产品的视觉形

10、象更具有迷人的效果，达到设计，使产品的视觉形象更具有迷人的效果，达到人、产品和环境的适应和协调人、产品和环境的适应和协调第28页/共44页机械设计学科的组成三大组成部分功能原理设计实用化设计优良的性能、产品好用商品化设计五项措施不同产业的机械设计，特别是整体和整体系统的机械设计须依附于各有关产业技术而形成的机械设计学科，如农业机械设计，矿山机械设计，纺织机械设计，汽车机械设计，内燃机设计，机床设计，船舶设计等等。共性：机构分析和综合，力与能的分析和计算，工程材料学，材料强度学，传动，润滑，密封，以及标准化，工艺性，优化等机械设计学就是将机械设计的共性技术和理性化的设计方法有机的结合在一起而形成

11、的一门独立的、综合性的学科第29页/共44页功能原理设计用“功能”的概念来设计，分析和设计机器的功能原理。其实质就是从自然科学原理及其技术效应出发，通过创新构思，优化筛选，找出最适宜于实现预定功能目标的原理方案。如设计一换向机构，方案有：齿 轮 机 构蜗 轮 蜗 杆杠 杆 机 构液 压 机 构螺 旋 机 构连 杆 机 构第30页/共44页功能目标：实现物料（钞票）分离物理效应：摩擦、离心力、气吹等作用原理：摩擦轮、转动架、气嘴等 点钞机点钞机功能原理设计的重点在于提出创新构思，使思维尽量发散，力求提出更多的解法供比较选优第31页/共44页实用化设计将原理方案结构化，即确定完成功能要求所需零件的

12、材料、形状、尺寸、加工方法和总体布局。也称之为具体化设计Embodiment Design，详细设计Detail Design和总体设计等主要工作：设计结构，选择材料，确定尺寸第32页/共44页商品化设计产品进入市场前的精心打扮。一个机械产品要成为商品，必须具备一定的条件。技术方面：设计原理，技术参数选取，实现功能目标的先进性等经济方面：实施费用与取得的经济效益的比较社会方面：可能产生的社会效益，包括提高生产力，推动技术进步，有利于身心健康等，具体说就是造型设计、人机功能、附加功能、售后服务等第33页/共44页 机械设计的定义：是设计者为满足社会和机械设计的定义：是设计者为满足社会和人们对机械

13、产品功能的需要，运用基础知人们对机械产品功能的需要，运用基础知识、专业知识、实践经验和系统工程等方识、专业知识、实践经验和系统工程等方法，进行设想和构思、计算和分析，最后法，进行设想和构思、计算和分析，最后以技术文件的形式，提供产品制造依据的以技术文件的形式，提供产品制造依据的全过程工作。全过程工作。五、机械设计概述第34页/共44页问题求解分析优选评价决策u表 达实 现创意构思实现目标界定认识需求验证第35页/共44页(1)开发性设计 在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计。 六、机械设计类型第36页/共44页(2)适应性设计 在主

14、功能的实现原理或者结构方案保持基本不变的情况下，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户特殊要求所进行的设计。第37页/共44页(3)变型性设计 在功能原理和结构都保持不变的情况下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。第38页/共44页 质量功能展开(Quality Function Deployment, QFD)是一种立足于在产品开发过程中最大限度地满足顾客需求的系统化、用户驱动式质量保证方法。七、质量功能配置QFD第39页/共44页 实施QFD的关键是将顾客需求分解到产品形成的各个过程，将顾客需求转换成产品开发过程具体的技术要求和质量控制要求。通过对这些技术和质量控制要求的实现来满足顾客的需求。第40页/共44页减速箱是机械传动中很常用的一种装置，它的质量可以影响到整个设备的工作情况。下面以减速箱为例，说明QFDQFD在其设计质量