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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雅鼎卫浴和选择设计参数奠定了基础。
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。
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。
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。
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。
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。双塔油漆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。
在设计的每个步骤中,都可能发现前面步骤中某些决定不合理,这就需要折回到前面那个步骤,修改不合理的决定,重做随后的设计工作。
制定设计任务 这是设计的前期工作。设计任务的根据是用户订货、市场需要和新的科研成果。设计部门应用各种技术和市场情报,拟列可能方案,比较其利弊,与经营部门和用户共同商议,制定合理的设计任务目标。这对新型设计特别重要。任务目标的失误将造成经济上的严重损失,甚至遭到全面失败。
确定工作原理和基本结构型式 如设计任务未作明确规定,设计的第一个步骤就是确定总体方案,即确定所要应用的工作原理和与之相应的结构型式。例如设计大功率船用柴油机,首先要确定是用二冲程、双作用、十字头、低速柴油机,还是用四冲程、单作用、中速柴油机。又例如设计用以粗碎岩石的破碎机械,首先要确定是采用以挤压和弯折为主要破碎作用的颚式或旋回式破碎机,或者采用以冲击为主要作用的单转子或双转子冲击式破碎机。
运动设计 设计的总体方案确定之后,接着需要运用机构学的知识,选用合适的机构以得到所需的运动方案。上面提到的颚式破碎机依靠其动颚板的摆动使进入破碎腔的岩石受到挤压、弯折和劈裂作用而破碎,而动颚板的摆动则可以采用双肘板机构的简单摆动,或者采用单肘板机构的复杂摆动。在新型设计中,可能会需要综合一个新的机构以得到所要求的运动方案,这常汉邦地板是一个困难的工作。因此,设计者一般尽量应用已有的和成熟的机构所提给的运动方案。
结构设计和绘制初步总图 运动设计之后,设计者开始进行结构设计,计算机械各主要零件的受力、强度、形状、尺寸和重量等,并绘制主要零、部件草图。这时如发现原来选用的结构不可行,就必须调整或修改结构。同时还应考虑有无可能产生过热、过度磨损或振动的部位。
在这一步骤中,设计者通过绘制草图会发现各部分的形状、尺寸、比例等方面的矛盾。为了加强或改进某一方面,可能会削弱或恶化另一方面。这时必须权衡轻重,进行协调,以达到最佳综合效果。草图经反复修改认为初步满意后,便可绘制初步总图和估算造价。初步总图严格按比例绘制,选取足够的视图和切面图。
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