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机器设想及隐代设想方式(上课课件)

更新时间: 2019-07-26

  机械设想及现代设想方式(上课课件)_中职中专_职业教育_教育专区。机械设想及现代设想方式(上课课件)

  机械工程导论 第3章 机械设想及现代设想方式 机械设想制制及其从动化 张彩丽 2015.03 第3章 机械设想及现代设想方式 ? 3.1 ? 3.2 机械设想概述 现代设想方式 ? 3.3 机械立异设想 3.1 机械设想概述 为什么要进行设想? 为创制人类本身所需的前提, 不竭地用本人的聪慧和才能着天然 3.1.1 设想及机械设想 3.1.1 设想及机械设想 设想:为满脚社会和人们对产物功能的需要, 使用学问、经验和方式,通过创制性思 维,颠末规划、计较、阐发和决策,产 生载有文字、数据、图形等消息的手艺 文件的过程。 机械设想:以机械做为对象开展的设想勾当。 3.1.1 设想及机械设想 设想的主要性: 1、产物的质量、机能、成本等正在很大程度 上取决于设想的程度取质量。 2、统计材料表白:机械产物的质量变乱约 有50%是因为设想不妥形成的,产物成 本的70%-90%是由设想阶段决定的。 3.1.2 设想的类型 3.1.2 设想的类型: 1、开辟性设想(完全立异设想) 2、顺应性设想(再设想) 3、变参数设想(变异设想) 4、测绘和仿制(反求设想) 3.1.3 机械设想的根基过程 根基设想过程: 功 能 机 构 结 构 3.1.3 机械设想的根基过程 具体设想过程: 初步设想阶段 手艺设想阶段 工做图设想阶段 安拆调试阶段 3.1.4 设想过程中的方式和理论 3.2 现代设想方式 3.2.1 设想成长的根基阶段 曲觉设想阶段 经验设想阶段 半经验半理论设想阶段 现代设想阶段 3.2 现代设想方式 3.2.2 保守设想取现代设想 ? 保守设想 以出产经验为根本,使用经验、公式、图表、 设想手册等,着眼于产物的功能和手艺规范, 通过经验公式、近似系数或类比等方式进行设 计。 保守设想的每一个环节都是依托设想者用手 工体例来完成的: 方案设想 3.2 现代设想方式 阐发计较 消息处置、经验或学问的存储和反复利用没有一 个抱负无效的方式 保守设想是以静态阐发、近似计较、经验设想 、手工劳动为特征的设想方式。 ? 现代设想 本色上是新理论、新方式、新手艺正在设想中的 使用, 从命保守设想流程,降服保守设想的不脚 3.2 现代设想方式 3.2.3 现代设想方式简介 1、计较机辅帮设想(CAD) ——把计较机手艺引入设想勾当中,操纵计 算机完成计较、选型、画图及其它功课 的一种现代设想方式。 ? CAD的根基流程: 构想、判断、决策—计较机处置—人机点窜—确认,输出 3.2.3 现代设想方式简介 ?CAD系统的构成 硬件构成: 从机 输入设备 输出设备 消息存储设备 收集设备 多设备 CAD系统的构成 软件构成: 系统软件:取计较机硬件相联系关系的软件。 支持软件:运转正在系统软件之上的,实现CAD各 种功能的通用软件。 使用软件:为实现某个使用范畴内特定使命而开 发的软件。 3.2.3 现代设想方式简介 2、无限元法( FEM ) ?根基思惟 把要阐发的持续体设想地朋分成无限个单位构成 的组合体,再阐发每个单位,获得一组方程,求 解方程获得持续体的解。 ?计较步调 持续体的离散化——单位阐发——全体阐发 2、无限元法( FEM ) 3.2.3 现代设想方式简介 3、优化设想( Optimal Design ) ——正在给定载荷或前提下,正在机械产物 的形态、几何尺寸关系或其它要素的限 制范畴内,以机械系统的功能、强度和 经济性等为优化对象,拔取设想变量、 成立方针函数和束缚前提,并使方针函 数获得最优值的一种设想方式。 3、优化设想 优化设想的数学模子: (1)设想变量: 设想常量:一个工程设想方案,能够用一组参数 暗示。这些参数中,按照设想对象事后 选定的参数。 设想变量:需要正在设想过程中优选的参数。 (2)方针函数: 用来评价方案黑白的函数。 方针函数的最佳值就是它的最大值和最小值。 3、优化设想 (3)束缚前提: 鸿沟束缚:设想变量变化范畴 机能束缚:由某种设想机能或设想要求推导出的 前提。 (4)数学模子 min F ? X ? , X ? [ x1 , x2 , x3 ,? , xn ]T ? gi ( x) ? 0, i ? 1, 2,? , p s.t. ? ?hi ( x) ? 0, i ? 1, 2,? , q( q ? n) 3、优化设想 已知:制制一体积为100m3,长度不小于5m ,不带上盖的箱盒,试确定箱盒的长x1,宽 x2,高x3,使箱盒用料最省。 阐发: (1)箱盒的概况积的表达式; (2)设想参数确定:长x1,宽x2,高x3 ; (3)设想束缚前提: (a)体积要求; (b)长度要求; 3、优化设想 设想参数:x1 , x2 , x3 设想方针: min S ? x1 x2 ? 2( x2 x3 ? x1 x3 ) 束缚前提: x1 ? 5 x2 ? 0 x3 ? 0 x1 x2 x3 ? 100 3.2.3 现代设想方式简介 4、靠得住性设想( reliability design ) ?什么是靠得住性? ?产物靠得住性的影响 靠得住性差: 靠得住性好: 4、靠得住性设想 ?靠得住性定义: ——是产物的一种属性,是指产物正在前提下 、时间内完成功能的能力。 包含5个要素: 1、产物 指做为零丁研究和别离试验对象的任何元件、器 件、设备和系统。 4、靠得住性设想 2、时间 产物的靠得住性只能正在必然的时间范畴内达到方针 靠得住度,故会商产物的靠得住性需要正在必然的 时间内进行。 3、前提 指产物的利用前提、前提、前提和操做 手艺。 4、靠得住性设想 4、功能 一个产物往往具有若干项功能。完成的功能 是指完成这若干项功能的全体,而不是指此中一 部门。 5、能力 产物发生毛病具有偶尔性,故不克不及仅看一个产物 的环境,而应察看大量同类产物或必然数量的样 品试验数据,方能确定其靠得住性的凹凸。 4、靠得住性设想 ?靠得住性设想——以概率论和数理统计为根本 ,为产物靠得住采用的一系列阐发取设想手艺 机械产物的靠得住性设想分为: 1、方案论证阶段:靠得住性目标 2、审批阶段:靠得住性的评价 3、设想研制阶段:靠得住性预测、分派和毛病模式 4、出产及试验阶段:规范出产、进行寿命试验等 5、利用阶段:收集靠得住性数据 3.2.3 现代设想方式简介 5、并行设想(Concurrent Design) ——正在产物开辟的初始阶段,就以并行的体例综 合考虑其寿命周期中所有后续阶段,降低产 品成本,提高产质量量。 ? 并行设想过程: (1)串行设想过程 5、并行设想(Concurrent Design) (2)并行设想过程 环节手艺: 并行设想的建模取仿实 多功能团队的协同工做 产物数据互换手艺 产物数据办理(PDM) 5、并行设想(Concurrent Design) ? 并行设想的特点: (1)正在产物开辟的初始阶段就全面考虑产 品寿命周期的后续勾当对产物分析性 能的影响要素 (2)但愿产物开辟的各项勾当尽可能正在时 间上平行地进行 (3)要求多功能设想小组愈加接近和领会 用户,愈加矫捷和沉视现实。 5、并行设想(Concurrent Design) ?并行设想过程有两种模子: (1)产物设想取相关过程设想实现并行 以影响产质量量为价格 (2)以联系体例对产物设想和取其相关过 程设想进行并行组织 有益于提高产质量量,但可能添加设想时间 3.2.3 现代设想方式简介 6、三次设想法 (1)系统设想(第一次设想) 对系统布局和功能进行设想,提出初始设想方案。 (2)参数设想(第二次设想) 正在初始设想方案根本上,对各零部件参数进行优化组合。 (3)容差设想(第三次设想) 正在最佳设想方案根本上,阐发导致产物输出特征变更的原 因,找出环节零部件,确定合适的容差 3.2.3 现代设想方式简介 7、绿色设想(:Green Design) 正在保守产物设想过程中,设想人员次要按照 产物机能、质量和成本等目标进行设想,设 计指点准绳是能经济便利地制制满脚利用要 求的、市场需求的产物。 例:废旧电池 计较机 洋垃圾 7、绿色设想(:Green Design) 相关统计材料研究表白:产物机能70% -80% 由设想阶段决定,而设想本身的成本仅为产物总 成本10%,如考虑产物设想不妥形成的对生态环 境的程度,该比例还会加大。 ——指正在产物及其生命周期全过程的设想 中,充实考虑对资本和的影响,正在考 虑产物功能、质量、开辟周期和成本的同 时,优化各相关设想要素,使产物及其制 制过程对的总体影响削减到最小。 3.3 机械立异设想 自从立异是科技成长的魂灵, 是一个平易近族成长的不竭动力, 是支持国度兴起的筋骨。没 有自从立异,我们就难以正在 国际上争取平等地位,就难 以获得应有的国度,甚 至难以自立于世界平易近族之林。 —— 3.3 机械立异设想 人们对立异的 立异 ??? 那该当是牛顿、 爱因斯坦、爱迪 生……名人伟人 的专利! 取我无关 3.3 机械立异设想 脑科学理论告诉我们: ? 凡是健康的人,就具有创制、立异能力; ? 每小我都有潜正在的立异能力; ? 立异能力是能够激发的; ? 立异能力可通过培训提高。 3.3 机械立异设想 3.3.1 机械立异设想(Mechanical Creative Design) ——充实阐扬设想者的创制力,操纵人类 已有的相关科学手艺,进行立异 构想、设想出具有新鲜性、创制性及 适用性的机构或机械产物(拆臵)的 一种实践勾当。 3.3 机械立异设想 3.3.2 立异思维 ?抽象思维取笼统思维: 抽象思维:人脑对客不雅事物或现象的外正在特点和 具体抽象的反映勾当。 笼统思维:凭仗概念、判断、推理而进行的反映 客不雅现实的思维勾当。 3.3.2 立异思维 ?发散思维和思维: 发散思维:一种求出多种谜底的思维形式。 思维:一种寻求某种准确谜底的思维形式。 正在创制勾当中,光有发散思维的勾当并不克不及使问 题获得无效的处理,所以发散思维之后尚需进行 思维。 这两种思维的无效连系构成了创制勾当的一个循 环过程。 3.3.2 立异思维 ?动态思维和有序思维: 动态思维:一种活动的、不竭调整的、不竭优化 的思维勾当。 有序思维:一种按必然法则和次序进行的有目标 的思维体例,它是浩繁创制方式的基 础。 3.3.2 立异思维 ?曲觉思维和创制性思维: 曲觉思维:是一种非逻辑笼统思维,是人脑对新 事物、新现象、新问题进行的一种 间接、敏捷、灵敏的洞察和腾跃式 的判断。 创制性思维:既是一种思维的类型,又是最高 条理的思维勾当。 3.3 机械立异设想 3.3.3 立异的技法 1、智力激励法(思维风暴法或智暴法): 智力激励会的预备:人、从题、参取人选、通知 热身勾当: 明白问题: 畅谈: 加工拾掇: 3.3.3 立异的技法 2、设问类技法 包罗:检核表法、5W2H法、逆向诘问法 ? 检核表法 ——按照需要处理的问题或者进行创制发现的对 象列出相关问题(可否改良、引申、改变、扩大、 简化、替代、变换、、组合),逐一对他们 进行阐发,从中获得处理问题的方式和创制 发现的设想。 2、设问类技法 ? 5W2H法 “为什么”(why) 问“是什么”、“做什么”(what) 问“谁”(who) 问相关“时间”的问题(when) 问正在“什么处所”(where) 问“如何”(how) 问“数量”目标(how much) 2、设问类技法 ? 逆向诘问法 ——指立异勾当的个别或群体顺着取已 有事物的道理或布局相反的标的目的进 行诘问,试图从中发觉新的事物过 程。 3.3.3 立异的技法 3、联想类技法 ——是指人们通过一件工作的触发而迁徙 或想到另一些工作上。 如:看到鸟想到了…… 看到电灯想到…… 3.3.3 立异的技法 4、转向立异法 ——某些打算、方式正在实践中行欠亨,这 时应按照实践过程供给的消息,及时 批改打算、点窜方式,继续无效地探 索 例:金属易受侵蚀(错误谬误) 机械布局中的振动(错误谬误) 3.3.3 立异的技法 5、组合立异法 ——按照必然的手艺道理,通过将两个或 多个功能元素归并,从而构成一种具有新 功能的新产物、新工艺、新材料的立异方 法。 例:钢筋混凝土 例:各类合金,如不锈钢、轴承钢、低熔点锡、 铅合金等 3.3 机械立异设想 3.3.4 发现问题处理理论TRIZ 根里奇.阿奇舒勒的奇异履历(1926-1998): 9年级获得前苏联的内部专利证书; 10年级制做了拆有喷气策动机的船; 17岁获得第一发现证书; 1946年起头对分歧范畴的发现专利进行 研究,发觉手艺系统立异是有纪律的。 1956年颁发《发现创制心理学》提出 人类汗青上十分主要的发觉,即发现是 从对问题的阐发中指出矛盾而发生的。 他的一句天经地义“你能够期待100年获得顿悟,也能够利 用这些道理15分钟处理问题。” 3.3.4 发现问题处理理论TRIZ 1、TRIZ简介 TRIZ是发现问题处理理论(Theory of Inventive Problem Solving) 的俄语寄义的单词首字母组 成,正在欧美国度也可缩写为TIPS。 其研究始于1946年,通过对世界近250万件 发现专利的研究阐发,构成了TRIZ理论体 系。 TRIZ的理论系统 3.3.4 发现问题处理理论TRIZ 2、若何使用TRIZ理论 容易 通用问题 艰 难 通用处理方式 现实问题 特殊处理方式 3.3.4 发现问题处理理论TRIZ 3、TRIZ冲突矩阵处理问题的步调 改 进 的 工 程 参 数 恶 化 的 工 程 参 数 TRIZ 实 际 问 题 分 析 确 定 技 术 矛 盾 TRIZ 问 题 矛 盾 矩 阵 问 题 标 准 解 40 条 发 明 原 理 问 题 解 决 方 案 TRIZ 3.3.4 发现问题处理理论TRIZ 4、TRIZ冲突矩阵处理问题的实例 例:波音737改型采用功率更大的引擎,需要有更多 的空气进入引擎,使引擎整流罩的曲径增大,但取 地面的距离减小了,严沉地影响了飞机的平安。 阐发: “活动物体的面 积”(但愿改善的手艺特征) 和“活动物体的尺寸”(恶 化的手艺特征)形成了一对 手艺矛盾 4、TRIZ冲突矩阵处理问题的实例 4、TRIZ冲突矩阵处理问题的实例 : 立异道理14 - 曲面化道理 立异道理15 - 动态化道理 立异道理18 - 振动道理 立异道理 4 - 不合错误称道理 处理方案: 使用立异道理4,将整流罩改 为不合错误称外形 大功课: 针对你专业中的一个产物或系统,谈 谈该产物或系统的现状,指出其存正在 的问题,选用一种立异的技法,操纵 各类立异的思维,对该产物或系统进 行立异设想或改良设想(谈思)。