机械工程先进技术应用导论

1、机械工程先进技术应用导论课程形式：讲座内容：机械工程先进技术学时：34学时考核方式：3篇论文交论文时间：18周机械工程先进技术的发展概况先进机械设计理论：有限元设计和评价技术疲劳和可靠性设计优化设计系统工程方法人工智能和专家系统价值工程反求工程人机工程计算机辅助设计技术等2. 优化设计 优化设计的基本任务是力求从各种可行方案中选择最优方案。优化设计首先要确定设计变量、优化准则、优化目标函数和约束条件。 在零件的结构优化中，不仅可以进行尺寸优化。还可以进行形状优化。 4. 可靠性设计 可靠性理论是以产品的寿命特征作为主要研究对象的一门综合性科学。 主要包括可靠性预测和可靠性分配等。 可靠性预测是

2、一种预报方法，它在设计阶段从所得到的失效率数据，预报零部件和系统实际可能达到的可靠度，预报这些零部件和系统在规定时间、规定条件下完成规定功能的概率。 5. 反求工程 反求工程又称反求设计，是以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法和技术为基础，运用专业设计人员的知识、经验和创造性，对已有产品进行剖析和再设计的过程。 已知一个确定事物消化再创造变成市场竞争的新产品先进制造技术： 计算机集成制造系统并行工程敏捷制造全能制造精良制造虚拟制造生物制造分形制造1. 计算机集成制造CIM (Computer Integrated Manufacturing) 计算机集成制造系统CIMS (Computer

3、 Integrated Manufacturing System)(863计划)CIM主题专家组对CIM定义： CIM是一种组织、管理与运行企业生产的新哲理，它借助计算机软硬件，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术、将企业生产全部过程中的人、技术、经营管理三要素及其信息流和物流有机地集成并优化运行，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得市场竞争”。3. 敏捷制造（Agile Manufacturing， AM）强调灵界，快速，充分发挥人的智能，对市场反应灵敏度高，反应时间短，重视不断改进环境，不断提高人员素质。三大要素：革新了的组织和管理结构柔性技术有知识和

4、技术的工作人员4. 全能制造系统（Holonic Manufacturing System， HMS）充分利用过程工业的制造技术、全球并行技术、全球制造业集成技术、产品快速成形技术等各种先进制造技术，充分发挥个人技能。5. 精良生产（Lean Production，LP）要求在最短时间内，灵活地设计、生产出低成本、在种类和质量上满足用户需求、在竞争中具有明显优势的产品强调企业之间的合作6.虚拟制造（Fictional Manufacturing）虚拟制造是通过计算机虚拟实现，完成产品从原料到成品的设计、开发和加工7.生物制造利用生物技术、计算机技术、信息技术以及微电子技术实现产品的制造今后的发

5、展趋势1. 微型化2. 集成化3. 柔性化4. 高速化19生物制造技术肠道机器人（大连理工）医学领域在脊椎中穿行的机器人（以色列 ）20机械甲虫机械蜻蜓 （美国中央情报局）微型机械飞行虫哈佛研发的机械苍蝇 航空航天国防军事领域机械甲虫 （美国北卡罗来纳州立大学 ）微型飞机 21 其它领域蚱蜢机器人（瑞士）由瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)开发的机器人重7克，身高只有5厘米。能开展灾区探查，或去其它行星上考察。微型传感器22 北京航空航天大学和中科院微生物所合作，进行刻蚀加工a) 85m厚的纯铜齿轮零件 b) 70m深及200m宽的5个沟槽 现有研究 24掩膜板的制作微小齿轮图形的尺寸25掩膜板

6、的制作掩膜板及铜片上的齿轮图形8/25/202226加工流程 加工流程掩模版金属基片光致抗蚀剂去胶坚膜平行光曝光涂胶生物刻蚀显影前烘正性胶27微小齿轮零件28微小齿轮零件的质量分析分析仪器内容数据平台移动量/mm100显示解析度/0.1m0.1移动精度/m4功率/VA50重量/kg18超景深三维显微系统-VHX600E基本数据 29微小齿轮结构尺寸分析1点处变化率2点处变化率3点处变化率4点处变化率根部圆半径/m99.7710.86104.2215.897.288.0999.1110.12轮齿的齿侧厚/m94.4787.2989.3584.98齿轮根部圆半径的变化率在10左右，分析其原因主要是由于加工过程中，刻蚀掉了部分材料造成。因此，当利用生物刻蚀方法加工零件时，需要预先考虑加工裕量。30微小齿轮齿廓分析利用生物刻蚀方法加工出的微小齿轮结构非常清晰，齿轮结构平面与齿廓的垂直方向加工清晰，未见有明显的倾斜的侧蚀现象，说明经过诱变选育培养的T.f菌种在一