机械设计方法

机械设计方法

DesignMethodofMachinery上海大学机电工程与自动化学院2013.09——学术硕士研究生学位课程

课程代号：09SAS7003（4学分、40学时）

1课程主要内容：(1)概论(2)基础知识和基本概念(3)设计的战略进程(4)创新设计的途径和方法(5)制订产品计划和阐明任务(6)方案设计(7)设计的评价与决策(8)技术设计(9)工程设计专题选讲（包括：优化设计，摩擦学设计等）(10)专题设计作业2

基本要求

通过课程的学习，掌握现代机械设计理论的思想和基本方法，能够运用相关机械设计方法学的基本原理及思维方法，进行技术产品的功能原理分析与系统设计，提出并完成一种机电装置或产品的原理方案及结构设计。3主要参考文献1.张直明等译，《工程设计学》，机械工业出版社，19922.71.251/P141G.PahlandW.Beitz,EngineeringDesign，Springer-Verlag,1996,19843.N091/W81k吴国盛，科学的历程，北大出版社，2002.104.TB47/S64N.P.Suh著，谢友柏等译，公理设计---发展与应用，机械工业出版社，20045.TB472/T16檀润华编著，创新设计---TRIZ：发明问题解决理论，机械工业出版社，20026.G305/Q18/：5夏镇平译，创造性，上海译文出版社，2001.117.侯珍秀，《机械系统设计》，哈尔滨工业大学出版社，20018.刘光复等，《绿色设计与绿色制造》，机械工业出版社，19999.TB122/Z94邹慧君等编著，机械系统概念设计，机械工业出版社，200210.TH122/H512胡家秀等编著，机械创新设计概论，机械工业出版社，200511.TH122-43/Z31张鄂主著，现代设计理论与方法，科学出版社，200712.TH122-43张鄂、买买提明主著，现代设计理论与方法，科学出版社，200713.J120.92/G95郭廉夫等编著，中国设计理论辑要，江苏美术出版社，2008等4第一章概论有关设计机械设计属于工程设计范畴，是工程设计的内容之一，工程设计学是研究技术产品设计理论、方法、技术及工具的一门学科。在机械设计中有意识地应用工程设计学方面的知识有助于显著提高开发新产品和改进已有产品的效率，并且可以改善设计质量和获得良好设计效果，从而增强产品的市场竞争能力。5什么是设计？

设计是一个广义的动作范畴，是人类特有的能力，就是使想法变为现实的行为，它力图以目前尽可能好的方式来满足所提出的要求。工程设计是一种工程活动，它以获得物质的实现为前提，需要应用自然科学方面的知识和法则，并触及人类生活的全部领域，随着人类文明的发展而不停顿地向前发展。机械设计则是指机械工程中的活动之一，是为了获得某种功能将想法变为具体的机构、机器或其它与机械相关的实物或现实的过程。6设计的任务工程师是设计的主体，其主要任务就是运用自然科学知识去寻求具体技术问题的解，并且要在当时的文化背景、生活环境以及材料、工艺和经济等社会条件的约束下，以最佳方式去实现它。在工程活动中，设计人员是处在主要的、负责任的位置上参与此活动，他的想法、知识和能力，以决定性的方式决定了产品本身及其在制造和使用中的经济性。(知识经济中这点更加突出)7设计的地位

右图给出了在文化生活和技术活动影响下设计工作的社会位置，它表明作为设计工作结果的技术设计方案，正处在现实的文化生活和技术水准二者相互交叉影响的中心位置。自然科学工程科学技术设计方案工艺学制造技术消费社会学心理学政治经济艺术造型建筑8设计是一种创造性的智力活动从工作心理学来讲，设计是一种创造性的智力活动，数学、物理、化学、力学、热力学、流体力学、电子学、制造工艺学、材料学和设计学等领域的基础知识是进行设计工作的可靠基础，而设计所涉及的各个专业领域里的知识和经验则是非常必要的，在设计活动中起着重要作用。在设计工作中，设计师应具有在决策方面的决心和决断能力、经济方面的洞察力、设计方面的工作毅力和优化处理的能力以及乐于交往和乐于小组工作的作风等重要品质。处在负责岗位上的人更不可缺少上述重要品质。9设计蚀是一励种求掀优过孟程从方膝法学此的角叔度看验，设镰计是在按给付定的党目标它和在永部分侮相互虎矛盾险的条块件下进行求优的过程（至卧少对役设计唱者自秘身来变讲确丈实如暴此）控。由于但客观条件遣和现浑实要求预在随宋时发生变化瞒，所告以一积个设输计的夺解只糖能在串当时盲给定练的约束条件忌下力俗求最画优，亿或者王力求网可能装实现蜡。鉴于探上述睬原因幕，设组计的敲求优骡过程佳是一疗个相父对动册态和膀持续丽发展逐的过要程，唯由此速愈显扁示出醒设计死工程笔学的凤作用锁和重杨要性豆。10设计漏是一妇种创朴造价驼值的俯过程从组什织学且的角感度看童，设计免是创投造价持值过木程中惕的主拜要部救分，是与对毛观坯进睡行精留制的东过程委，是娘对产晴品品应质进行精心氏提高天过程矮的主耍要部告分。设计工作糊只有奥在和顿从事旗其它笋活动淡的人估们的触合作涛中才偏可以放实现版。因帽此，受设计皇人员屯必须稿同销锣售人历员、岩采购人员、摄财会锄人员应、生禁产准享备人只员、灵计划喇员、西制造塞工程勉师、览材料与专家干、科伐研人郊员、妈试验炸工程飘师、痕装配位工作人员秆、领导堂人员氧和标肢准工奸作工案程师础等各类腰相关兼人员建立手各种帆横向语联系胳，以贷便获刚得各构种必尺要的护信息宅资料侍，并姜使所拳作的宋设计辜有可场能具著有合个理的筋结构和实之现的切可能。一个点信息拦渠道畅通拌、经验丢交流活跃及相互锁合作触融洽日的良好环境前对设童计来骄讲是十分必要揉的，凭并且喇必须锤通过伙组织文化和个尿人的文工作魂作风紫相互概配合阶来给予哄激励帐和促进端。11设计斥的主巡寿要类蜘型创新杠设计：根据沟一个叮系统确(装熊置、希设备忌、机须器或用部件猛)原豪有的多、或话是有迹变化窑的、或是少新的扶任务袄书的样要求剃，制词定一中个新辨的解担的原醋理。适应班性设瞎计：使一径个已舞有的城系统晶(解初的原初理保欣持不滑变)赤，适素应于解一个世有改诞变的旱任务伸书，耗以克壮服原低有系旧统的添明显惯的局嚼限性毕，这叶时常偏常必扰须对吉个别夜部件钓或零泡件作两新设而计。变型怪设计：在预停先选放定的暂系统袭范围运内作捆尺寸扭和布咳置方涌式的钩变型跪，而保持启功能放和解特的原岭理不辱变。德国曾经有过迈一个艘统计染，在粉机械染产品的设蛛计中，有大初约55碰%是践适应确性设烛计，辫25距%属士于创新设绵计，呜20千%为它变型设计球。12机械户设计协的特诱点在进行伐机械仍产品顷的合帜理开肢发和设计盲中，烈必须喘考虑哪不同负专业每领域的特汗点和对产常品的惜特殊峰要求侄。例枣如：——在精被密仪号器中届对微旧型化模和功敬能质弦量的涝高要狐求导毫致对紧微电盖子技款术与第信息救传输乒数字负化的搅强烈酿需求蹲；——拉在大型山机器顷中则需观要把安荡全性渡放到严十分茂重要杜的位略置加搁以考报虑；——视各种歼加工机床脉则要夕求高登精度羽、高效率和灵申活性好；——在交恶通工却具中暗特别千要注杏意人绕机学贿、安念全问蚁题、花使用蚀成本谎和造革型；——错家庭持日常我生活丢用品尿则需笨将环报保、精经济罪、安吉全、妙造型呢等放怀在重对要位肯置等砍等。13工程朋设计渣学的计研究旨内容和方器法工程工程带设计盆学所研究的主行要内容圾：微研究尊设计占思想棍的生压成方抹法、分析技术降以及产品邀设计隶工作奋中的娘逻辑眨关系、设计县进程唐中的润普适亦性规技律与叠手段等，并留通过珍有次踢序、愁有组裳织地将设合计进牵程部统分抽灰象化，以坝便产邀生普偿遍有教效的仇、可中重复乞应用坊的解坊的文拌献资瞧料。用系仪统的接观点宰和方陆法，闪在约雪束条熊件下色对技惊术产若品从祖思想趟产生贞至寿热命终枕结的全过出程进俘行逻溜辑分涝析、牛归纳胳综合妈与优矛化。14工程园设计雷学研究毫的目耕的使设苍计活群动透遭明直捎观、认高效悉合理恐，并查且在毙各个刮步骤钳上可耍以跟饱踪、认识弓与修嫂改，脆进而帆将其程式童化和计算佣机化，从贱而能林够启基发设皱计人保员的蓬创造枝性、悦协助览其提尸高设把计工再作的落质量汁。从方耀法学江的观帆点，仿研究肌和掌蹄握设计游活动傲的规杏律和赔基本割方法，指栗导设称计活走动的穷进行根，提吧高设悉计活菠动的并效率东和品锦质。15工程奴设计地学的风特点使一蝴个针窃对问丑题的谋设计旁过程粘，从击原则丙上看语应对顶每种第设计纵活动松都无浙条件地适用已。提高省对要搂解决督的技段术问阴题的滔认识欣，并买促进鹊发明和创造性思维长。同其跃它学石科的域概念桃、方盖法和境知识奏相兼瞒容，促飘进学发科发水展。追求骡必然场性，不靠乔偶然粥性求瓣解。所求姜得的驶解具有裤普适五性，易于进移植扯到其惊它同矮类的趋任务揉中。具有蹲建模告特征尾，适合叫进行疼计算刃机处介理。具有其规律牢性，易于剑传授赶与学夸习。促进疾工作孕科学忽化，塌即能汤使工的作变精得规前范、枪容易熟、高膜效，霉减少法错误扬的决鹿策，躺并有铸助于另提高慌各环灰节人丛员之横间合仆作共衬事的爆积极忍性与倾兴趣虏。16工程顽设计风学科丢形成殃简况设计纹的历俗史可腹以与抽人类历史相同步终，在球人类粉文明脸史上爽留下矿了无刮数工撞程设详计的挑杰作株。但是享设计愧成为冈一门武科学欣只有波大约鸡50摘0年狡的历施史，泉而工川程设毛计(汗包括风：现挣代设催计理通论、陈方法已和技修术)垫发展成成科搁学则砖是2乒0世箩纪以耻来的钓事。第二破次世蹲界大便战以鱼后激响烈的终国际德经济泊竞争环境以及元目前携经济蛾的全呢球化趋势，促斜使工吴程设尚计学险科得以迅炼速发严展，煎并在螺学术身观点禾上形握成了下削述三种侨明显员趋势：17工程漫设计奔学科溪的发漏展趋恐势向抽逝象思歉维发菊展研究请工作校更多焰地趋险向于别从哲杀学的削高度犬探讨踢设计挠的本到质和规律以及人的笨思维软、创纳造性远的发乖挥等，其代街表人晶物为V.炒Hu黑bk甚a和吉吗川弘锅之等。向模枣式化胜发展研究六工作肉主要旋趋向幸于某全种模偏式或坦程式议的探邮讨，肠利用巴数据渡库及辰专家傍库，痛提高设计钱的应变件能力忌，使回设计招向广符义C弓AD焦进一啦步扩遣展，其代腥表人棉物为G.撇Pa顽hl与W.灾Be青it环z等。向实牵用化便发展研究蹄工作股主要甘趋向京于如固何提焰高产新品质庸量及艰市场千竞争钱能力隐，如兄何发镜挥人业的创劣造性怀，强葬调解北决实奖际问停题。柔其代卸表人救物为等。18著名樱的设列计理泄论和桐流派德语拣学派徒—工演程设杨计学惕，如雨Pa泊hl辜、B德ei籍tz装、H图ub闪ka国等英语罢学派戏—公掌理设嚷计，喂如S仿uh伪等俄语尾学派垃—发青明问吨题解沈决理姥论，予例如居A士lt袋sh设ul油er彻等日语陪学派缸—质蔑量功歇能布话置，每如A我ka称o等19设计灾方法袭分类静态馅设计筑方法动态猫设计贱方法环境址友好扩设计予方法人机骗系统网设计低方法设计通工具燃辅助番设计溪方法20主要树设计绘内容丈和技私术强度辣、刚贞度设绑计运动励学、薯动力陪学、工摩擦堡学设服计绿色训设计堡、优拌化设俯计、箩虚拟贼设计人机爽工程钓、可辞靠性网、反难求设掀计目录烈、标浙准、越CA侦D、导有限序元、状网络瞎设计21创新礼是设梨计活幼动的葛必然响要素创新担也可僻以称慢之为超发明番，是臭人们捐在科船学、桥艺术留、技泼术等煌各种桃实践回活动柳领域张中，旋产生抱具有萝经济提、社迹会和浇生态衔价值明的新捏思想垮、新捕理论参、新湿方法覆和新怪产品壤的活辩动。创新滋是设斥计活担动的是必然任要素迹，它浑既可萍以是怪爱因屯斯坦装式的期发现司相对呆论，杜也可脸以是获家电梁市场静上出汇现的绸一个暂新产隔品（汤例如削豆浆秋机、颗洗碗满机等吵），汪又可爷以是勇工业掏领域及的一逃项新械技术蜡革命发（例气如蒸感汽机度、数荒控机趴床等骆），饰也可疼以是短产品谎局部滚的改颈进和贺革新从。创新伞对于壁设计始活动效至关墨重要闹，只商有创焰新的愤设计江才真疗正具叨有生么命力具和持卧久性搜。22创新光是从界事设续计活侍动者案的必筹要素凡质创新专促进徐人类肺文明损进步甚的原动紫力，是弓国民傲经济床发展览的基安础，黄是综鱼合国招力的爪重要依因素绣和体攻现。创造游(C特re栽at诊io磨n)壳强调悄新颖收性和耻独特惨性，排创新格(I持nn芦ov质at饼io混n)筋则是爽通过起创造裁来实取现的蒙。做原脉始创梁新仅后有知宅识不誓行，透必须型具备起用正罢确的闷方法冤去解此决现碗实问坡题的坚能力赌。当今帅世界娱各国扛间的幻玉竞争垫，实外质就友是人肆才的垫竞争路，而美人才铅竞争印的关淘键是树人才沉创造香力的诸竞争稀。23创新毒意识诵的培添养和禾创新锹能力册的培士育创新恐是一谅种能坊力，人漆的创赏造能碎力是蹦完全旦可以机培养亩的，深科学急的、苍有意乓识的毙主动我创新缓教育竹十分旨重要挨。人风可以炸在各杠种层航次上掠发挥似自己会的创视造力眯，并鸟在实吼践中糕不断励增强利。创新戴活动拐来源度于创蚁新意孕识，是炎长期湾进行翻正确触培养差和主武动付习诸实易践的激结果彩。中国叶传统版教育集重知羽识传货授，阁但有波轻质脱疑、剩忽视虾创新谢能力熟培养箱之嫌染（有惨称之和为府钢院式腊教育帐）。培养握创新判意识心和创拣新能喇力，常是目移前教劣育领埋域所青面临渔的重陈要课矛题和艰尽力特追求伤的目假标之换一。24新世达纪教早育的愁主要秩特征教育蕉的指削导性羡：教议师从家授业局权威典→指住导学肚习的拘顾问竟。教育驼的综移合性唱：传镇授与布掌握梨知识蜡→综昨合运遍用知炼识解贤决拆问题树的能掠力培拉养。教育棋的社馅会性岛：由茎封闭穴的校祝园→蓬开放槐的社误会，有知识感获溜取的著多渠犹道性罪。教育红的终嫁身性闷：一文次性亲学校命教育绸→全土社会急终身说教育愁。教育替的创数造性滤：树弹立重闷视能竞力培巧养的惊教育疏观，怕致力温于户培养妻学生圈创新捡精神妹和提萝高创摧造力钉。25质疑茶——筐创新洗意识卖培养途的关交键环笋节创新际活动拖首先厚来自词于强庆烈的倚创新幸意识妄：世哲界充尸满矛音盾，栏现实钻处处烫存在讲不合西理。承应善乎于观律察事榨物，绝发现洞现实旬生活箱中的蜘不方醋便与水新需锣求，没现有辣知识街中的脑不完婆善、优不合材理等元，只向有通锡过质挎疑才旧能够俘发现著问题筋。珍诺贝右尔物进理学放奖获裕得者农詹奥垂吉说馆过：潜“发耍明就棍是和丛别人堤看同吗样的皇东西例却能声想出框不同拴的事触情。疲”，那现实躲中还崖有一巷句不妹知名兆的名熟言：突“发浩现问姓题就询意味睡着成笛功了盗一半遥。”现实滥世界终中存幻玉在着笔大量叫的问荒题，届日常铸生活殊面临朱和不恨断涌勇现需羡要客吩服的庆不便微，锯痛子的丑发明财、针喊炙的顾产生呜等就畏是典币型的拘创新精。创新蚕意识吸受多栽方面给的因慌素影容响（好奇卫心），畜例如锐：——贝智力忙因素杨：观笑察、寄记忆克、想株像、端思考出、表广达、励自控禽等；——失非智属力因阔素：那理想居、信循念、拳兴趣失、性等格、活情感喇等。26创新分型人忽才的与特征精神钻素质脸：对剧