現代機械設計方法有哪些

1. 現代機械設計方法的介紹

《現代機械設計方法》是由謝里陽主編的工業技術類圖書，內容包括：創新設計理論與方法、有限元方法與應用、優化設計、可靠性設計四大部分。主要作為高等院校機械工程類專業畢業生和在校大學生參加見習機械設計工程師資格考試的指導教材。

2. 機械設計的一般過程及方法都有哪些內容

機械設計的一般抄過程及方法襲：

1、確定設計任務

需要提出設計任務書，其中包含提出任務、分析需求和確定任務三個步驟。

2、方案設計

根據制定的設計任務書進行方案設計，對設備的功能、用材、原理等提出可能的解決方案並反復確認，確認一個選定的方案。

3、技術設計

確定方案時，需要提供原理圖或者機械結構圖，亦或者機構運動簡圖。設計方案後，開始對機械部分進行技術設計，外形、結構、材料、標准件、圖紙等。

4、編寫技術文件

設備圖紙的加工、驗收、試運行和技術文件的編制。

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機械設計的基本要求

1、造型美觀、減少污染

2、滿足可靠性要求 ：盡量減少零件數目。

3、操作方便、工作安全操作系統簡便可靠，減輕操作人員的勞動強度。

4、實現預定的功能： 在規定的工作條件下、規定的工作期限內能正常運行。

5、滿足經濟性要求 ：要求設計及製造成本低、機器生產率高、能源和材料耗費少、維護及管理費用低。

3. 機械精度設計通常有哪些原則和方法

一、機械精度設計原則
機械精度設計的基本原則是經濟地滿足功能、性能需求，即在滿足產品使用要求的前提下，給產品規定適當的精度(合理的公差)。機械精度設計應當遵循以下原則。
1、互換性原則
互換性原則是現代化工業生產的一個基本原則，也是現代化生產中一項普遍遵守的重要技術經濟原則。
2、標准化原則
當進行機械精度設計時離不開有關公差標准，而幾要大量採用標准化、通用化的零部件、元器件和構件，以提高產品互換性程度。
3、經濟性原則
經濟性原則的主要考慮因索包括工藝性、精度要求的合理性、原材料選擇的合理性、是否設計合理的調整環節以及工作壽命等。
4、匹配性原則
在機械總體精度設計的基礎上進行結構精度設計，需要解決總體精度要求的恰當和合理分配問題。
5、最優化原則
最優化原則就是通過確定各組成零部件精度之間的最佳協調，達到特定條件下機電產品的整體精度優化。
二、機械精度設計的常用方法
1、類比法
類比法的基礎是參考資料的收集、整理和分析。
2、計演算法
計演算法只適用於某些特定場合，而且還要對由計演算法得到的公差進行必要調核。
3、試驗法
試臉法主要用於新產品中特別關鍵、重要零部件的精度設計。

4. 現代機械設計方法的組成

1.創新設計；2.虛擬設計；。3.快速響應變型設計和反求設計；4.並行設計。5.優化設計；6.計算機輔助設計；7.機電一體化設計；可靠性設計等。

5. 機械設計方法如何分類

機械設計方法，可以從不同的角度做出不同的分類。目前較為流行的分類方法是把過去長期採用的設計方法稱為常規的（或傳統的）設計方法，近幾十年發展起來的設計方法稱為現代設計方法。本節主要闡明常規設計方法，至於現代設計方法在下一節中介紹。機械的常規設計方法可概括地劃分為以下三種：

（1）理論設計。

根據長期研究與實踐總結出來的設計理論和實驗數據所進行的設計，稱為理論設計。理論設計的計算過程分為設計計算和校核計算兩部分，如圖4-13所示。前者是指按照已知的運動要求，載荷情況及零、部件的材料特性等，運用一定的理論公式設計零、部件尺寸和形狀的計算過程。設計計算多用於能通過簡單的力學模型進行設計的零、部件，如轉軸的強度、剛度計算等；後者是指，先根據類比法、實驗法等其他方法初步定出零、部件的尺寸和形狀；再用理論公式進行精確校核的計算過程，它多用於結構復雜，應力分布較復雜，但又能用現有的應力分析方法（以強度為設計准則時）或變形分析方法（以剛度為設計准則時）進行計算的場合。理論設計可得到比較精確可靠的結果，重要的零、部件大都選擇這種方法。

（2）經驗設計。

根據對某些零、部件已有的設計與使用實踐而歸納出的經驗關系式，或根據設計者本人的工作經驗用類比的辦法所進行的設計稱為經驗設計。對一些次要的零、部件；或者對於一些理論上不夠成熟或雖有理論但沒有必要用繁復、高級的理論進行設計的零、部件大多採用這種設計方法。這對那些使用要求不大變動而結構形狀已典型化的零件，是很有效的設計方法，例如，箱體、機架、傳動零件的各結構要素的設計等，如圖4-14所示。

圖4-15汽車模型製作

6. 現代機械設計方法有哪些

機械設計的現代設計方法：
一、專業現代
由機械設計和計算機專業人員共同開發的計算機軟體，能夠反映和描述機械產品在實際工況下的各種損傷、失效和破壞的機理，可以定量分析和計算機械零件和機械的動態行為，並形成固定的設計程序，這就是專業的現代設計方法，如：振動分析和設計，摩擦學設計，熱力學傳熱設計，強度、剛度設計，溫度場分析等等。這些軟體都是在傳統的設計方法基礎上，應用計算機技術開發出來的。例如：用Pro/M軟體分析機械裝置的動態特性，用ANSYS軟體分析應力都是這方面很好的例子，為准確判斷裝置的可靠性和選擇設計參數奠定了基礎。
二、通用現代
為了滿足機械產品性能的高要求，在機械設計中大量採用計算機技術進行輔助設計和系統分析，這就是通用的現代設計方法。常見的方法包括優化、有限元、可靠性、模擬、專家系統、CAD等。這些方法並不只是針對機械產品去研究，還有其自身的科學理論和方法。
1、優化設計
機械優化設計是最優化技術在機械設計領域的移植和應用，其基本思想是根據機械設計的理論，方法和標准規范等建立一反映工程設計問題和符合數學規劃要求的數學模型，然後採用數學規劃方法和計算機計算技術自動找出設計問題的最優方案。它是機械設計理論與優化數學、電子計算機相互結合而形成的一種現代設計方法。
2、模擬與虛擬設計
計算機模擬技術是以計算機為工具「建立實際或聯想的系統模型」並在不同條件下對模型進行動態運行實驗的一門綜合性技術。而虛擬技術的本質是以計算機支持的模擬技術為前提，在產品設計階段，實時地並行地模擬出產品開發全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品製造成本、產品的可製造性、產品的可維護性和可拆卸性等，從而提高產品設計的一次成功率。這種方法不但縮短產品開發周期，也實現了縮短產品開發與用戶之間的距離。
3、有限元設計
這種方法是利用數學近似的方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。它不僅能用於工程中復雜的非線行問題、非穩態問題的求解，而且還可用於工程設計中進行復雜結構的靜態和動力分析，並能准確地計算形狀復雜零件的應力分布和變形，成為復雜零件強度和剛度計算的有力分析工具。
4、模糊設計
它是將模糊數學知識應用到機械設計中的一種設計方法。機械設計中就存在大量的模糊信息。如機械零部件設計中，零件的安全系數往往從保守觀點出發，取較大值而不經濟，但在其允許的范圍內存在很大的模糊區間。機械產品的開發在各階段常會遇到各種模糊問題，雖然這些問題的特點、性質及對計策的要求不盡相同，但所採取的模糊分析方法是相似的。它的最大特點是，可以將各因素對設計結果的影響進行全面定量地分析，得出綜合的數量化指標，作為選擇決斷的依據。
機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械，即做出優化設計。優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。

7. 機械設計的一般步驟

機械設計的一般步驟是1.充分了解客戶需要解決什麼樣的問題或實現什麼樣的功能；2.制定設計方案；3.製作模型或輸出圖紙；4.模擬、評估、及優化；5.設計的實現，及按設計方案或圖紙實現產品製作；6.產品測試，是否滿足客戶需求；7.產品交付。

計算說明書應妥善保留，以備核查。暴露的運動構件要配以防護網。易造成人身傷害的部位必須有安全連鎖裝置或實施遠距離操縱。電氣元件、導線的規格和安裝必須符合安全標准。初次之外，為了保護設備，還應設置保險銷、安全閥等過載保護裝置以及紅燈、警鈴等警示裝置。

（3）可靠、耐用 在預定的使用期限內不發生或極少發生故障。大修或更換易損件的周期不宜太短，以免經常停機影響生產。但是，也不宜過分強調「耐用」。現代化生產推行定期更新和預期強制報廢，個別零、部件的「長壽」對整機並無實際意義。因追逐「耐用」而濫用貴重材料突然增加成本。

（4）經濟 設計中應盡可能多選用標准件和成套組件，它們不僅可靠、廉價，而且能大大節省設計工作量。可以說，設計中使用標准件的多少是評價設計水平的重要標志。要重視節約貴重原材料，降低成本。零件設計必須關注加工工藝性，力求減少加工費用。良好的經濟性不僅體現在製造成本低廉，更應體現在機器使用中的高效率、低效能。

（5）符合環保要求 機器雜訊不超標。不採用石棉等禁用的原材料。確保機械使用過程中不會泄漏水、油、粉塵和煙霧。生產中的廢水、廢氣必須經過治理，達標排放。

8. 機械的三大設計是什麼

機械中三大設計分別是常規設計， 現代設計和創新設計。

常規設計方法又稱傳統設計方法，其發展過程包含三個階段：直覺設計階段；經驗設計階段；半理論半經驗設計階段。

現代設計是將傳統設計中的經驗，類比法設計提高到邏輯的，理性的，系統 的新設計方法，是在靜態分析的基礎上，進行動態多變數的最優化。現代設計方 法強調以計算機為工具， 以工程軟體為基礎，其基本的設計內容是建立在常規設 計的基礎上，但是在強調現代設計方法時，不可忽略常規設計方法的重要性，運 用現代設計理念進行的機械設計，現代設計方法從不同的角度深化了機械設計， 提高了產品的質量，也降低了產品的成本。現代設計方法主要分為可靠性設計， 優化設計，有限設計，計算機輔助設計 CAD，虛擬設計等。

創新性設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術知 識，進行創新構思，設計出具有新穎性的，創造性及實用性機械產品的一種實踐 活動。創新設計強調發揮創造性，提出新方案，提供新穎而且獨特的設計。其特 點是運用創造性思維，強調產品的創新性和新穎性。 創新設計方法分為智力激 勵法，提問追溯法，聯想類推法，返向探索法，系統分析法，組合創新發六種。

9. 簡述現代機械設計方法有哪些

1）資訊理論方法,
如信息分析法、技術預測法等。它是現代設計方法的前提。
2）系統論方法,
如系統分析法、人機工程以及面向產品生命周期的設計。
3）控制論方法,
如動態分析法等。
4）優化論方法,
它是現代設計方法的目標。
5）對應論方法,
如相似設計、反求工程設計等。
6）智能論方法,
如CAE
、並行工程、人工智慧等是現代設計方法的核心。
7）壽命論方法,
如可靠性設計、價值工程和穩健性設計等。
8）離散論方法,
如有限元和邊界元方法。
9）模糊論方法,
如模糊評價和決策等。
10）突變論方法,
如創造性設計等。它是現代設計方法的基礎。
11）藝術論方法
,
如藝術造型等。