现代机械设计方法有哪些

1. 现代机械设计方法的介绍

《现代机械设计方法》是由谢里阳主编的工业技术类图书，内容包括：创新设计理论与方法、有限元方法与应用、优化设计、可靠性设计四大部分。主要作为高等院校机械工程类专业毕业生和在校大学生参加见习机械设计工程师资格考试的指导教材。

2. 机械设计的一般过程及方法都有哪些内容

机械设计的一般抄过程及方法袭：

1、确定设计任务

需要提出设计任务书，其中包含提出任务、分析需求和确定任务三个步骤。

2、方案设计

根据制定的设计任务书进行方案设计，对设备的功能、用材、原理等提出可能的解决方案并反复确认，确认一个选定的方案。

3、技术设计

确定方案时，需要提供原理图或者机械结构图，亦或者机构运动简图。设计方案后，开始对机械部分进行技术设计，外形、结构、材料、标准件、图纸等。

4、编写技术文件

设备图纸的加工、验收、试运行和技术文件的编制。

(2)现代机械设计方法有哪些扩展阅读：

机械设计的基本要求

1、造型美观、减少污染

2、满足可靠性要求 ：尽量减少零件数目。

3、操作方便、工作安全操作系统简便可靠，减轻操作人员的劳动强度。

4、实现预定的功能： 在规定的工作条件下、规定的工作期限内能正常运行。

5、满足经济性要求 ：要求设计及制造成本低、机器生产率高、能源和材料耗费少、维护及管理费用低。

3. 机械精度设计通常有哪些原则和方法

一、机械精度设计原则
机械精度设计的基本原则是经济地满足功能、性能需求，即在满足产品使用要求的前提下，给产品规定适当的精度(合理的公差)。机械精度设计应当遵循以下原则。
1、互换性原则
互换性原则是现代化工业生产的一个基本原则，也是现代化生产中一项普遍遵守的重要技术经济原则。
2、标准化原则
当进行机械精度设计时离不开有关公差标准，而几要大量采用标准化、通用化的零部件、元器件和构件，以提高产品互换性程度。
3、经济性原则
经济性原则的主要考虑因索包括工艺性、精度要求的合理性、原材料选择的合理性、是否设计合理的调整环节以及工作寿命等。
4、匹配性原则
在机械总体精度设计的基础上进行结构精度设计，需要解决总体精度要求的恰当和合理分配问题。
5、最优化原则
最优化原则就是通过确定各组成零部件精度之间的最佳协调，达到特定条件下机电产品的整体精度优化。
二、机械精度设计的常用方法
1、类比法
类比法的基础是参考资料的收集、整理和分析。
2、计算法
计算法只适用于某些特定场合，而且还要对由计算法得到的公差进行必要调核。
3、试验法
试脸法主要用于新产品中特别关键、重要零部件的精度设计。

4. 现代机械设计方法的组成

1.创新设计；2.虚拟设计；。3.快速响应变型设计和反求设计；4.并行设计。5.优化设计；6.计算机辅助设计；7.机电一体化设计；可靠性设计等。

5. 机械设计方法如何分类

机械设计方法，可以从不同的角度做出不同的分类。目前较为流行的分类方法是把过去长期采用的设计方法称为常规的（或传统的）设计方法，近几十年发展起来的设计方法称为现代设计方法。本节主要阐明常规设计方法，至于现代设计方法在下一节中介绍。机械的常规设计方法可概括地划分为以下三种：

（1）理论设计。

根据长期研究与实践总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计，称为理论设计。理论设计的计算过程分为设计计算和校核计算两部分，如图4-13所示。前者是指按照已知的运动要求，载荷情况及零、部件的材料特性等，运用一定的理论公式设计零、部件尺寸和形状的计算过程。设计计算多用于能通过简单的力学模型进行设计的零、部件，如转轴的强度、刚度计算等；后者是指，先根据类比法、实验法等其他方法初步定出零、部件的尺寸和形状；再用理论公式进行精确校核的计算过程，它多用于结构复杂，应力分布较复杂，但又能用现有的应力分析方法（以强度为设计准则时）或变形分析方法（以刚度为设计准则时）进行计算的场合。理论设计可得到比较精确可靠的结果，重要的零、部件大都选择这种方法。

（2）经验设计。

根据对某些零、部件已有的设计与使用实践而归纳出的经验关系式，或根据设计者本人的工作经验用类比的办法所进行的设计称为经验设计。对一些次要的零、部件；或者对于一些理论上不够成熟或虽有理论但没有必要用繁复、高级的理论进行设计的零、部件大多采用这种设计方法。这对那些使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件，是很有效的设计方法，例如，箱体、机架、传动零件的各结构要素的设计等，如图4-14所示。

图4-15汽车模型制作

6. 现代机械设计方法有哪些

机械设计的现代设计方法：
一、专业现代
由机械设计和计算机专业人员共同开发的计算机软件，能够反映和描述机械产品在实际工况下的各种损伤、失效和破坏的机理，可以定量分析和计算机械零件和机械的动态行为，并形成固定的设计程序，这就是专业的现代设计方法，如：振动分析和设计，摩擦学设计，热力学传热设计，强度、刚度设计，温度场分析等等。这些软件都是在传统的设计方法基础上，应用计算机技术开发出来的。例如：用Pro/M软件分析机械装置的动态特性，用ANSYS软件分析应力都是这方面很好的例子，为准确判断装置的可靠性和选择设计参数奠定了基础。
二、通用现代
为了满足机械产品性能的高要求，在机械设计中大量采用计算机技术进行辅助设计和系统分析，这就是通用的现代设计方法。常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、CAD等。这些方法并不只是针对机械产品去研究，还有其自身的科学理论和方法。
1、优化设计
机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用，其基本思想是根据机械设计的理论，方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型，然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。它是机械设计理论与优化数学、电子计算机相互结合而形成的一种现代设计方法。
2、仿真与虚拟设计
计算机仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并在不同条件下对模型进行动态运行实验的一门综合性技术。而虚拟技术的本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。这种方法不但缩短产品开发周期，也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。
3、有限元设计
这种方法是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解，而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。
4、模糊设计
它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。机械设计中就存在大量的模糊信息。如机械零部件设计中，零件的安全系数往往从保守观点出发，取较大值而不经济，但在其允许的范围内存在很大的模糊区间。机械产品的开发在各阶段常会遇到各种模糊问题，虽然这些问题的特点、性质及对计策的要求不尽相同，但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特点是，可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析，得出综合的数量化指标，作为选择决断的依据。
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。

7. 机械设计的一般步骤

机械设计的一般步骤是1.充分了解客户需要解决什么样的问题或实现什么样的功能；2.制定设计方案；3.制作模型或输出图纸；4.模拟、评估、及优化；5.设计的实现，及按设计方案或图纸实现产品制作；6.产品测试，是否满足客户需求；7.产品交付。

计算说明书应妥善保留，以备核查。暴露的运动构件要配以防护网。易造成人身伤害的部位必须有安全连锁装置或实施远距离操纵。电气元件、导线的规格和安装必须符合安全标准。初次之外，为了保护设备，还应设置保险销、安全阀等过载保护装置以及红灯、警铃等警示装置。

（3）可靠、耐用 在预定的使用期限内不发生或极少发生故障。大修或更换易损件的周期不宜太短，以免经常停机影响生产。但是，也不宜过分强调“耐用”。现代化生产推行定期更新和预期强制报废，个别零、部件的“长寿”对整机并无实际意义。因追逐“耐用”而滥用贵重材料突然增加成本。

（4）经济 设计中应尽可能多选用标准件和成套组件，它们不仅可靠、廉价，而且能大大节省设计工作量。可以说，设计中使用标准件的多少是评价设计水平的重要标志。要重视节约贵重原材料，降低成本。零件设计必须关注加工工艺性，力求减少加工费用。良好的经济性不仅体现在制造成本低廉，更应体现在机器使用中的高效率、低效能。

（5）符合环保要求 机器噪声不超标。不采用石棉等禁用的原材料。确保机械使用过程中不会泄漏水、油、粉尘和烟雾。生产中的废水、废气必须经过治理，达标排放。

8. 机械的三大设计是什么

机械中三大设计分别是常规设计， 现代设计和创新设计。

常规设计方法又称传统设计方法，其发展过程包含三个阶段：直觉设计阶段；经验设计阶段；半理论半经验设计阶段。

现代设计是将传统设计中的经验，类比法设计提高到逻辑的，理性的，系统 的新设计方法，是在静态分析的基础上，进行动态多变量的最优化。现代设计方 法强调以计算机为工具， 以工程软件为基础，其基本的设计内容是建立在常规设 计的基础上，但是在强调现代设计方法时，不可忽略常规设计方法的重要性，运 用现代设计理念进行的机械设计，现代设计方法从不同的角度深化了机械设计， 提高了产品的质量，也降低了产品的成本。现代设计方法主要分为可靠性设计， 优化设计，有限设计，计算机辅助设计 CAD，虚拟设计等。

创新性设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知 识，进行创新构思，设计出具有新颖性的，创造性及实用性机械产品的一种实践 活动。创新设计强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖而且独特的设计。其特 点是运用创造性思维，强调产品的创新性和新颖性。 创新设计方法分为智力激 励法，提问追溯法，联想类推法，返向探索法，系统分析法，组合创新发六种。

9. 简述现代机械设计方法有哪些

1）信息论方法,
如信息分析法、技术预测法等。它是现代设计方法的前提。
2）系统论方法,
如系统分析法、人机工程以及面向产品生命周期的设计。
3）控制论方法,
如动态分析法等。
4）优化论方法,
它是现代设计方法的目标。
5）对应论方法,
如相似设计、反求工程设计等。
6）智能论方法,
如CAE
、并行工程、人工智能等是现代设计方法的核心。
7）寿命论方法,
如可靠性设计、价值工程和稳健性设计等。
8）离散论方法,
如有限元和边界元方法。
9）模糊论方法,
如模糊评价和决策等。
10）突变论方法,
如创造性设计等。它是现代设计方法的基础。
11）艺术论方法
,
如艺术造型等。