第二章機(jī)械工程概論

第五章機(jī)械工程概論

目錄第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)第3節(jié)機(jī)械設(shè)計第4節(jié)先進(jìn)制造技術(shù)第5節(jié)機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械：是現(xiàn)代社會進(jìn)行生產(chǎn)和服務(wù)的六大要素(人、資金、信息、能量、材料和機(jī)械)之一，并且還參與能量和材料的生產(chǎn)。機(jī)器：①由許多構(gòu)件組合而成；②各運(yùn)動實(shí)體之間有確定的相對運(yùn)動關(guān)系；③能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，代替或減輕人的勞動，完成有用的機(jī)械功。如：內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、電梯、機(jī)器人、機(jī)床、交通工具等。機(jī)構(gòu)：具有確定相對運(yùn)動的各種實(shí)物的組合，符合機(jī)器的前兩個特征。

機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱； 機(jī)器主要用來傳遞和變換能量； 機(jī)構(gòu)主要用來傳遞和變換運(yùn)動。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論什么是機(jī)械工程？運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)理論和有關(guān)機(jī)械方面的專門知識，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗，經(jīng)濟(jì)有效地解決在設(shè)計、研究、制造和運(yùn)行各種機(jī)械中遇到的實(shí)際問題。機(jī)械根據(jù)用途可分為：動力機(jī)械：用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換。如電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)等。加工機(jī)械：用來改變物料的結(jié)構(gòu)形狀、性質(zhì)及狀態(tài)。如軋鋼機(jī)、包裝機(jī)、紡織機(jī)械及各類機(jī)床等。運(yùn)輸機(jī)械：用來改變?nèi)嘶蛭锪系目臻g位置。如汽車、飛機(jī)、輪船、輸送機(jī)等。信息機(jī)械：用來獲取或處理各種情息。如復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、攝像機(jī)等。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱工業(yè)之一。機(jī)械工業(yè)是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代五千年前已開始使用簡單的紡織機(jī)械；晉朝時在連機(jī)椎和水碾中應(yīng)用了凸輪原理；西漢時應(yīng)用輪系傳動原理制成了指南車和記里鼓車；東漢張衡發(fā)明的候風(fēng)地動儀是世界上第一臺地震儀。目前許多機(jī)械中仍在采用的青銅軸瓦和金屬人字圓柱齒輪，在我國東漢年代的文物中都可以找到它們的原始形態(tài)。

第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代秦始皇陵銅車馬代表了當(dāng)時鑄造技術(shù)、金屬加工和組裝工藝的水平。東漢以后出現(xiàn)的記里鼓車，有一套減速齒輪系，通過鼓鐲的音響分段報知里程。三國馬鈞所造的指南車除用齒輪傳動外，還有自動離合裝置。明初，鄭和下西洋的船隊是當(dāng)時世界上最大的船隊。鄭和所乘寶船長約137米，張12帆，舵桿長11米多，是古代最大的遠(yuǎn)洋船舶。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----中國古代1634～1637年，明朝的宋應(yīng)星編著了《天工開物》，記錄了許多先進(jìn)的工藝技術(shù)和科學(xué)創(chuàng)見。它反映出當(dāng)時的農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平。記載了不少有關(guān)機(jī)械制造和產(chǎn)品性能的情況。涉及泥型鑄釜、失蠟法鑄造以及鑄錢等鑄造技術(shù)，還有千鈞錨和軟硬繡花針的制造方法、提花機(jī)和紡織機(jī)械以及車船等交通工具的性能和規(guī)格等。《天工開物》被稱為中國17世紀(jì)的工藝百科全書。機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了學(xué)術(shù)研究：

第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外18世紀(jì)初，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)產(chǎn)生了第一次產(chǎn)業(yè)革命，人們開始設(shè)計制造各種各樣的機(jī)械，例如紡織機(jī)、火車、汽輪船。哈格里沃斯發(fā)明的“珍妮紡紗機(jī)”法國陸軍技術(shù)軍官古諾發(fā)明了世界上第一輛蒸汽動力車與此同時，機(jī)械制造設(shè)備和技術(shù)也在同步發(fā)展。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械發(fā)展的歷史回顧----國外19世紀(jì)到20世紀(jì)初的第二次產(chǎn)業(yè)革命，內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了汽車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的出現(xiàn)和發(fā)展。1898年問世的“雷諾”牌汽車1927年美國人林德伯格駕駛“圣路易斯精神”號飛機(jī)首次飛越大西洋第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械發(fā)展的歷史回顧1797年，莫茲利首創(chuàng)螺紋車床。1914年，福特流水生產(chǎn)線，大量生產(chǎn)汽車。19世紀(jì)末，泰勒“科學(xué)管理法”的出現(xiàn)第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展20世紀(jì)中后期，以機(jī)電一體化技術(shù)為代表，在機(jī)器人，航空航天，海洋艦船等領(lǐng)域開發(fā)出了眾多高新機(jī)械產(chǎn)品，如火箭、衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站、航空母艦、深海探測器等。國際太空站航天飛機(jī)利用機(jī)械臂施放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展高精度加工、超精密加工特種加工自動化流水線、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)現(xiàn)代機(jī)械工程范圍廣泛18世紀(jì)前，機(jī)械工程師主要憑借經(jīng)驗和技藝現(xiàn)代機(jī)械工程，引入了計算機(jī)信息技術(shù)第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展汽車生產(chǎn)線機(jī)器人第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論未來機(jī)械工程的發(fā)展展望未來機(jī)械工程，智能機(jī)械、微型機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)械的蓬勃發(fā)展，將促進(jìn)材料、信息、計算機(jī)技術(shù)、自動化等領(lǐng)域的交叉與融合，進(jìn)一步豐富和發(fā)展機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)科知識。用光刻技術(shù)做成的微米級微機(jī)械軍事、航空航天的應(yīng)用第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械原理電工電子原理傳感測試原理微機(jī)原理控制原理現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械科學(xué)與技術(shù)發(fā)展或許是我們限定思維所難以展望的，但人們在機(jī)械創(chuàng)新的漫漫征程中所積累的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)知識為我們提供了認(rèn)識和改造客觀世界的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和重要任務(wù)建立和發(fā)展應(yīng)用了機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論及利用新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品的正規(guī)生產(chǎn)，包括設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工、計劃調(diào)度、裝配調(diào)試、包裝運(yùn)輸及質(zhì)量控制等各類機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行，包括設(shè)備的選購、驗收、安裝、調(diào)試、操作、監(jiān)控、診斷、維修以至整個企業(yè)的經(jīng)營管理機(jī)械對自然環(huán)境的污染、自然資源的過度消耗、社會安全等問題的預(yù)防和處理研究開發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品滿足人們當(dāng)前和將來的需要現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域動力機(jī)械（風(fēng)、水、熱、電、化學(xué)、原子能等）交通運(yùn)輸（汽車、輪船、飛機(jī)及相應(yīng)設(shè)施、倉儲物流等）裝備技術(shù)（農(nóng)、林、礦山、冶金、化工、紡織、食品、印刷等制造設(shè)備）工作母機(jī)、儀表儀器等通風(fēng)取暖、醫(yī)療器械、家用器械、環(huán)保設(shè)備等民生機(jī)械國防武器等機(jī)械工程學(xué)科簡介機(jī)械工程一級學(xué)科下設(shè)四個二級學(xué)科：機(jī)械設(shè)計及理論、機(jī)械制造及其自動化、機(jī)械電子工程、車輛工程。機(jī)械類專業(yè)在1998年頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》中有四個本科專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、材料成形及控制工程、工業(yè)設(shè)計、過程裝備與控制工程。部分高校有自主設(shè)置專業(yè)的權(quán)利：車輛工程、機(jī)械電子工程、機(jī)械工程及自動化等專業(yè)。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論機(jī)械設(shè)計制造及其自動化（本科）專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造、自動化三方面的內(nèi)容?；A(chǔ)課程：英語、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、計算機(jī)基礎(chǔ)等。專業(yè)基礎(chǔ)課：機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、現(xiàn)代設(shè)計方法；互換件與技術(shù)測量、機(jī)械制造基礎(chǔ)、金屬材料與熱處理；電工和電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、微機(jī)原理及應(yīng)用、控制工程基礎(chǔ)。專業(yè)課：金屬切削原理與刀具、金屬切削機(jī)床、機(jī)械制造工藝學(xué)、液壓與氣動傳動、數(shù)控技術(shù)、計算機(jī)輔助設(shè)計、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計等。此外，各高校結(jié)合自己的學(xué)科特色或行業(yè)背景，還開設(shè)一些其他專業(yè)課：流體力學(xué)、化工工藝、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、紡織工藝、工業(yè)機(jī)器人等等。實(shí)踐環(huán)節(jié)：認(rèn)知實(shí)習(xí)、制圖測繪、金工實(shí)習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計。掌握技能：掌握制圖、設(shè)計、計算、檢測與控制、自動化知識；具有機(jī)電產(chǎn)品和系統(tǒng)的研制、開發(fā)、制造、設(shè)備控制、生產(chǎn)組織管理及經(jīng)營的基本技能。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論材料成形及控制工程（本科）專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容：綜合1998年前“金屬材料及熱處理”、“熱加工工藝及設(shè)備”、“鑄造”、“塑性成形工藝及設(shè)備”、“焊接工藝及設(shè)備”專業(yè)的內(nèi)容?；A(chǔ)課程：英語、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、計算機(jī)基礎(chǔ)等。專業(yè)基礎(chǔ)課：機(jī)械制圖、互換件與技術(shù)測量、理論力學(xué)、材料力學(xué)、材料熱力學(xué)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、電工和電子技術(shù)、微機(jī)原理及應(yīng)用、物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料相變原理等。專業(yè)課：熱處理工藝學(xué)、陶瓷材料學(xué)、材料加熱設(shè)備、材料熱成形工藝、材料表面技術(shù)、材料熱成形設(shè)備。此外，還有材料X射線測試與分析、材料電子顯微分析、功能材料、材料物理性能、復(fù)合材料、超微材料、粉末冶金等。掌握技能：掌握制圖、計算、實(shí)驗、測試方面的知識；具備機(jī)械熱加工應(yīng)用、材料的熱處理和化學(xué)處理的基本技能。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論工業(yè)設(shè)計（本科）專業(yè)工業(yè)設(shè)計專業(yè)與機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的區(qū)別：前者傾向于工業(yè)產(chǎn)品的外形設(shè)計、功能設(shè)計、廣告設(shè)計；后者側(cè)重于產(chǎn)品的使用性能、強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)、原理方面的設(shè)計。主要內(nèi)容：工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計理念、設(shè)計方法、造型材料和工藝、機(jī)械與結(jié)構(gòu)、計算機(jī)輔助設(shè)計，同時兼顧廣告設(shè)計、展示設(shè)計、企業(yè)形象設(shè)計和環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計?；A(chǔ)課程：英語、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、設(shè)計概述、設(shè)計簡史等。專業(yè)基礎(chǔ)課：工業(yè)設(shè)計概論、機(jī)械與結(jié)構(gòu)設(shè)計、人機(jī)工程學(xué)、計算機(jī)基礎(chǔ)、工程制圖基礎(chǔ)、繪畫透視、基礎(chǔ)素描、色彩寫生、立體構(gòu)成、設(shè)計素描、三維形態(tài)設(shè)計與模型制作、色彩構(gòu)成等。專業(yè)課：電子產(chǎn)品設(shè)計、虛擬產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品包裝設(shè)計、產(chǎn)品攝影、色彩設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計、市場調(diào)查、效果圖、設(shè)計管理、設(shè)計心理、廣告設(shè)計、展示設(shè)計等。就業(yè)去向：產(chǎn)品設(shè)計部門、廣告公司、演出公司、展示中心、電視臺等。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論過程裝備與控制工程（本科）專業(yè)專業(yè)來源：主要由化工設(shè)備與機(jī)械專業(yè)經(jīng)過拓展專業(yè)領(lǐng)域和內(nèi)容演化發(fā)展而來。面向行業(yè)：面向化工、石油、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、食品等，處理流動型材料（如氣體、液體、粉粒體），以改變物料狀態(tài)或物理與化學(xué)性質(zhì)為主要目的的工業(yè)。學(xué)習(xí)內(nèi)容：主要包括機(jī)械工程、化學(xué)工程、控制工程三大方面。專業(yè)基礎(chǔ)課：物理化學(xué)、機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造基礎(chǔ)；電工和電子技術(shù)、微機(jī)原理及應(yīng)用、儀表與測試技術(shù)、控制系統(tǒng)設(shè)計、計算機(jī)控制技術(shù)、等。專業(yè)課：化工計算、化工原理、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、粉體力學(xué)、化工裝置設(shè)計、控制與管理技術(shù)等。此外，還有壓力容器安全技術(shù)、化工流體密封、化工機(jī)械制造、成套設(shè)備可靠性等。第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論目錄第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)第3節(jié)機(jī)械設(shè)計第4節(jié)先進(jìn)制造技術(shù)第5節(jié)機(jī)電一體化技術(shù)第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)機(jī)構(gòu)：一組或多組部件組合在一起，能夠進(jìn)行一定的相對運(yùn)動的裝置。結(jié)構(gòu)：一組或多組部件組合在一起，承擔(dān)某種載荷的裝置。傳統(tǒng)上把機(jī)械分為三類：原動機(jī)械：能把自然界的能量或其他非機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的設(shè)備。如內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)等。變換機(jī)械：把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榉菣C(jī)械能的設(shè)備。如發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。工作機(jī)械：在外界給予的能量下完成生產(chǎn)過程，以改變工件（或工質(zhì)）的物理性質(zhì)、狀態(tài)、形狀和位置的設(shè)備。如各種機(jī)床、起重機(jī)、汽車、液壓機(jī)等。以上三類機(jī)械可以相互結(jié)合，聯(lián)合工作。如火力發(fā)電設(shè)備的三大主機(jī)——鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的順序連接工作。Mechanics的含義:機(jī)械學(xué)，力學(xué)機(jī)械中的力學(xué)主要包括：

理論力學(xué)

材料力學(xué)

流體力學(xué)

振動力學(xué)

計算力學(xué)第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——理論力學(xué)機(jī)械系統(tǒng)在工作時，從原動機(jī)到交換機(jī)，或者從交換機(jī)到工作機(jī)，存在大量的運(yùn)動傳遞問題，簡稱傳動問題。如汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動到車輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，就是一個傳動系統(tǒng)。涉及曲柄連桿機(jī)構(gòu)、齒輪變速機(jī)構(gòu)、差速機(jī)構(gòu)、皮帶輪傳動機(jī)構(gòu)等。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析以及運(yùn)動傳遞屬于理論力學(xué)中運(yùn)動學(xué)的范疇。運(yùn)動學(xué)研究對象是質(zhì)點(diǎn)或剛體。且僅限于質(zhì)點(diǎn)或剛體在運(yùn)動時所需滿足的數(shù)學(xué)（幾何）上的運(yùn)動規(guī)律，而不涉及產(chǎn)生這種運(yùn)動的具體的物理原因。一、運(yùn)動學(xué)與機(jī)械傳動質(zhì)點(diǎn)只考慮其幾何位置，不考慮其幾何尺寸。如地球在太陽系中就是一個點(diǎn)；輪船在海洋中的定位就是一個點(diǎn)；火車在鐵道網(wǎng)中也是一個點(diǎn)。剛體可以看做是無數(shù)個點(diǎn)的集合體，而且剛體上各點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)通常各不相同。大多數(shù)機(jī)械的部件或機(jī)構(gòu)作為剛體來分析。剛體平移：剛體上所有點(diǎn)的速度、加速度均相同，此時剛體可看成一個點(diǎn)。剛體轉(zhuǎn)動：剛體運(yùn)動時，剛體上某一條直線保持靜止，成為定軸轉(zhuǎn)動。此時，剛體具有共同的角速度和角加速度，剛體上任意點(diǎn)均做圓周運(yùn)動。剛體平面運(yùn)動：剛體在某一固定平面內(nèi)做任意運(yùn)動。分析剛體的平面運(yùn)動時，通常采用“基點(diǎn)法”，即把剛體分解為隨著基點(diǎn)的平行移動和相對于基點(diǎn)的轉(zhuǎn)動。剛體的運(yùn)動分析在機(jī)械傳動中得到大量應(yīng)用。描述運(yùn)動的參數(shù)有：位移、速度、加速度。一、運(yùn)動學(xué)與機(jī)械傳動第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——理論力學(xué)動量定理：物體動量的增量等于它所受合外力的沖量即Ft=Δvm。魷魚和墨魚的游動禮花上天火箭的推進(jìn)二、動力學(xué)與運(yùn)載火箭第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——理論力學(xué)第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——材料力學(xué)材料的內(nèi)效應(yīng)：實(shí)際存在的固體材料都不是剛體，在受到載荷作用后都會發(fā)生變形，稱為材料的內(nèi)效應(yīng)。內(nèi)效應(yīng)會導(dǎo)致物體的變形和破壞（斷裂或塑性變形）。力的集度：構(gòu)件是否會被破壞，不僅取決于載荷的大小，還取決于構(gòu)件的幾何尺寸，即與力的集度有關(guān)。應(yīng)力：構(gòu)件內(nèi)部某點(diǎn)處截面內(nèi)力的集度。任何材料都有其自身的極限應(yīng)力。強(qiáng)度：構(gòu)件的強(qiáng)度不僅與材料的物理性能有關(guān)，而且同結(jié)構(gòu)的幾何形狀、構(gòu)件配置、外力作用形式有關(guān)。安全因數(shù)：是一個大于1的數(shù)值。材料的極限應(yīng)力除以安全因數(shù)后，得到一個比原極限應(yīng)力小的應(yīng)力，稱為許用應(yīng)力。安全因數(shù)取得越大，機(jī)構(gòu)越安全保險，但尺寸越粗大。第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——斷裂力學(xué)即使固體材料在工作時的應(yīng)力小于其許用應(yīng)力，有時并不一定安全。因為在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，由于各種原因（結(jié)晶、加工、腐蝕），實(shí)際構(gòu)件并不“完好”，其中存在大量的及其微小的裂紋。

斷裂力學(xué)：研究含裂紋物體的強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展規(guī)律的分支學(xué)科。斷裂力學(xué)對機(jī)械結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度分析十分重要。在循環(huán)載荷作用下，結(jié)構(gòu)中的某些危險點(diǎn)會發(fā)生損傷遞增，足夠大的應(yīng)力經(jīng)循環(huán)后，損傷積累可形成裂紋，并使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展至完全斷裂，這種常見破壞形式成為疲勞破壞。常規(guī)的疲勞強(qiáng)度計算和實(shí)驗常用于曲軸、葉片、齒輪、彈簧等的設(shè)計。第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——流體力學(xué)浮力：浸入流體中的物體受到流體的壓力作用，由于各表面受到的壓力不同而形成壓力差的表現(xiàn)。浮力大小等于物體在流體中所占據(jù)的同體積流體的重量。

在靜止的流體中，流體給予浸入其中的物體的壓力，稱為靜水壓力。該壓力大小與流體的密度以及浸入流體中的深度成正比，方向沿著物體表面的法線方向。當(dāng)流體處于運(yùn)動時，浸入流體中的物體表面所受到的壓力，與流體運(yùn)動的速度有關(guān)，即伯努利定理：p為流體壓力；ρ為流體密度；v為流體運(yùn)動速度；h為物體浸入流體的深度。如果流體的運(yùn)動速度為零，則流體壓力與流線高度成正比，這也就是靜水壓力的計算公式；如果流線高度h不變，則流體的壓力將隨流動速度的增加而減少。伯努利定理在航空、航海等領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)翼剖面及速度流場圖機(jī)翼截面的構(gòu)表面是一個凸面，而下表面是一個近似平面。當(dāng)飛機(jī)滑跑時，空氣以一定速度繞流過機(jī)翼截面。上表面流線長，其表面的流動速度就快；下表面的流線短，其速度就慢。由于上、下表面的速度差，根據(jù)伯努利定理，存在一個壓力差，即上表面速度大而壓力小，下表面速度小而壓力大。上下表面壓力與的差產(chǎn)生的一個向上的力，稱為升力。第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——流體力學(xué)第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——振動力學(xué)一、機(jī)械轉(zhuǎn)子振動與系統(tǒng)平衡

振動：機(jī)械在工作中，所受外力的作用通常都是隨時間變化的。當(dāng)作用力是一個周期性的循環(huán)往復(fù)的力時，稱為周期性的激勵。激勵作用在物體上，將引起物體也發(fā)生周期性的循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動。絕大部分的機(jī)械(尤其是脈動載荷作用下的機(jī)械、往復(fù)式機(jī)械、旋轉(zhuǎn)機(jī)械)在工作中都會產(chǎn)生振動。振動會降低機(jī)械設(shè)備的工作精度，加劇構(gòu)件磨損，甚至引起結(jié)構(gòu)疲勞破壞。

共振：如果激勵載荷的頻率接近機(jī)械結(jié)構(gòu)的某階固有頻率時，會產(chǎn)生共振現(xiàn)象。如果阻尼十分小，共振振幅可以達(dá)到非常大，往往造成機(jī)械的徹底破壞。在機(jī)械設(shè)計中，必須注意使激勵頻率盡量錯開系統(tǒng)的固有頻率，或適當(dāng)增加系統(tǒng)的阻尼以防止共振的產(chǎn)生。第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——振動力學(xué)一、機(jī)械轉(zhuǎn)子振動與系統(tǒng)平衡利用機(jī)械振動原理可以制成各種振動機(jī)械：(1)振動能使物料劇烈運(yùn)動，使物料沿工作面散開，能有效地完成物料的篩分、選別、脫水、干燥等。(2)振動可使物料在封閉的槽中作滑移運(yùn)動或拋擲運(yùn)動，可以將松散物料或物件從某一位置運(yùn)送至另一位置。(3)振動可加劇物體與被研磨物料之間的沖擊和摩擦，從而可以完成物料的粉磨、破碎、落砂、清理等工作。(4)振動能減少物料顆粒之間的內(nèi)摩擦力，增加物料的“流動性”，因而使物料易于成形與密實(shí)；(5)振動能降低土壤對插入物體(管、樁)的阻力，可提高插入的效率。第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——振動力學(xué)一、機(jī)械轉(zhuǎn)子振動與系統(tǒng)平衡轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、車床、內(nèi)燃機(jī)等一類旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性極大地影響機(jī)器的工作質(zhì)量、工作效率、工作壽命和工作環(huán)境。研究和改善轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性是振動力學(xué)的核心研究課題。決定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性的關(guān)鍵因素是轉(zhuǎn)子的平衡問題。第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——振動力學(xué)二、機(jī)械振動的控制機(jī)械發(fā)生振動時，不同頻率和強(qiáng)度的信號混合在一起就形成了噪聲。要控制機(jī)械振動，需要了解振動的形態(tài)和規(guī)律（振動類型、振動系統(tǒng)建模、振動頻率、振動體各點(diǎn)的響應(yīng)大小和相互關(guān)系、振動起因等），這些離不開力學(xué)分析與實(shí)驗。振動控制涉及工程力學(xué)理論、計算方法和實(shí)驗技術(shù)。第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)——振動力學(xué)二、機(jī)械振動的控制

被動控制：1）安裝隔振器或阻尼減振器；2）加裝阻尼層。

主動控制：通過適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)狀態(tài)或輸出反饋，產(chǎn)生一定的控制作用，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的振動控制。

主被動控制目錄第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)第3節(jié)機(jī)械設(shè)計第4節(jié)先進(jìn)制造技術(shù)第5節(jié)機(jī)電一體化技術(shù)第3節(jié)機(jī)械設(shè)計傳統(tǒng)設(shè)計方法以經(jīng)驗為基礎(chǔ)，以力學(xué)和公式、圖表、手冊等為依據(jù)，著眼于產(chǎn)品的功能和技術(shù)規(guī)范，總結(jié)出有關(guān)設(shè)計理論、步驟、方法進(jìn)行設(shè)計。特點(diǎn)：(1)用人工試湊法求得設(shè)計對象的各種結(jié)構(gòu)尺寸和性能參數(shù)，其中，經(jīng)驗類比法設(shè)計占很大比重；(2)以靜態(tài)為假設(shè)條件，進(jìn)行定性目標(biāo)和某些定量的設(shè)計；(3)設(shè)計者和制造者往往獨(dú)立工作，分別活動；(4)周期長，效率低，質(zhì)量差，費(fèi)用高，帶有很大的盲目性和隨意性，產(chǎn)品缺乏競爭力。現(xiàn)代設(shè)計方法以理論為指導(dǎo)，以計算機(jī)為手段，以分析、優(yōu)化、動態(tài)、定量、綜合為核心，設(shè)計過程自動化，設(shè)計的效率、水平、質(zhì)量以及設(shè)計過程中的主動性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性大大提高。特點(diǎn)：

(1)突出設(shè)計的創(chuàng)造性；

(2)設(shè)計過程科學(xué)化和程式化；

(3)處理問題時具有系統(tǒng)性和綜合性；

(4)最大程度運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)，以獲得整體最優(yōu)的設(shè)計結(jié)果。包括：優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、模塊化設(shè)計、智能設(shè)計、并行設(shè)計、虛擬設(shè)計、綠色設(shè)計、反求設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計、穩(wěn)健設(shè)計、有限元設(shè)計、人機(jī)工程設(shè)計……

第3節(jié)機(jī)械設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，合理確定各種參數(shù)，如質(zhì)量、成本、性能、承載能力等，使其達(dá)到最佳的設(shè)計目標(biāo)。立足于計算分析,將最優(yōu)原理和計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計領(lǐng)域，把經(jīng)驗的、感性的、類比的傳統(tǒng)設(shè)計方法轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)的、理性的設(shè)計。能從眾多的設(shè)計方案中尋找到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計方案，提高設(shè)計效率和質(zhì)量?，F(xiàn)代設(shè)計方法——優(yōu)化設(shè)計第3節(jié)機(jī)械設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量既包括功能指標(biāo)，也包括可靠性指標(biāo)?？煽啃缘臄?shù)值指標(biāo)常用可靠度、實(shí)效率、平均壽命、有效壽命、維修度、有效度等來表示。有了可靠性的尺度，在設(shè)計和生產(chǎn)產(chǎn)品時，可以利用數(shù)學(xué)方法來計算和預(yù)測它們的可靠性；在產(chǎn)品生產(chǎn)出來之后，可用一定的試驗方法來評定其可靠性。現(xiàn)代設(shè)計方法——可靠性設(shè)計第3節(jié)機(jī)械設(shè)計有限元法是一種實(shí)用的數(shù)值方法，它避開了在整個求解區(qū)域上尋找連續(xù)解析函數(shù)的難點(diǎn)，轉(zhuǎn)為尋求在各子域(單元)上適當(dāng)控制方程，并滿足整個物體的邊界條件和連續(xù)條件的分塊近似的插值函數(shù)。具體方法：（1）將研究對象分成若干小單元，各單元通過節(jié)點(diǎn)聯(lián)系，對于每個單元都用節(jié)點(diǎn)的未知量通過插值函數(shù)近似地表示單元內(nèi)部的多種物理量，并使其在單元內(nèi)部滿足該問題的控制方程，從而將各單元對整體的影響通過單元的節(jié)點(diǎn)傳遞；（2）將這些單元組裝成整體，使它們滿足整個物體的邊界條件和連續(xù)條件，得到一組有關(guān)節(jié)點(diǎn)未知量的聯(lián)立方程；（3）解出方程后，再用插值函數(shù)和有關(guān)公式求得物體內(nèi)部各點(diǎn)所要求的多種物理量。如果插值函數(shù)選的合適，單元分得越細(xì)，計算結(jié)果就越精確。但是，單元數(shù)的增加，計算量和存儲信息會迅速增加，因此一般都是根據(jù)問題對精度的要求，只取一定數(shù)量的單元進(jìn)行分析?，F(xiàn)代設(shè)計方法——有限元分析第3節(jié)機(jī)械設(shè)計有限元法的應(yīng)用領(lǐng)域

(1)桿、梁、板、殼、三維塊體、二維平面、管道等各種單元復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜力分析。

(2)各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動力分析，包括頻率、振型和動力響應(yīng)計算。

(3)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)(如水壓機(jī)、汽車、發(fā)電機(jī)、機(jī)床等)的靜力和動力分析。

(4)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件的彈塑性應(yīng)力分析及大變形分析。

(5)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件的熱彈性蠕變、黏彈性、黏塑性分析。第3節(jié)機(jī)械設(shè)計1.靜力學(xué)分析功能

線性應(yīng)力分析

復(fù)合材料分析

間隙單元分析

復(fù)合材料和間隙單元分析

線性穩(wěn)定性分析2.線性動力學(xué)分析功能

線性模態(tài)分析

復(fù)合材料模態(tài)分析

時間歷程分析

響應(yīng)譜分析

線性瞬態(tài)應(yīng)力分析

復(fù)合材料瞬態(tài)應(yīng)力分析

頻率響應(yīng)分析

隨機(jī)振動分析

載荷作用下的模態(tài)分析3.非線性動力分析功能

非線性模態(tài)分析

非線性動態(tài)響應(yīng)分析4.熱傳導(dǎo)分析功能

穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)分析

瞬態(tài)熱傳導(dǎo)分析5.流動分析功能

二維穩(wěn)態(tài)流動分析

二維瞬態(tài)流動分析

三維穩(wěn)態(tài)流動分析

三維瞬態(tài)流動分析6.電場分析功能7.管道設(shè)計及分析功能8.機(jī)械事件仿真功能9.多物理場分析能力

電－機(jī)械場（對于MEMS的應(yīng)用），熱－機(jī)械場、流體－熱－機(jī)械場的分析等10.CAD功能

直接對Pro/E，SolidEdge和SolidWorks建立的模型進(jìn)行CAD/CAE模型轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行有限元分析。能支持廣泛的CAD實(shí)體建模，并含有有限元網(wǎng)格劃分和建模的工具。大型通用有限元軟件ALGOR主要分析功能：大型通用有限元軟件ALGOR主要分析功能

大型通用有限元軟件ALGOR主要分析功能

大型通用有限元軟件ALGOR主要分析功能

大型通用有限元軟件ALGOR主要分析功能

ANSYS10.0的仿真效果圖ANSYS10.0的仿真效果圖

保持“鳥巢”的建筑風(fēng)格，對結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面形式等進(jìn)行了調(diào)整與優(yōu)化。擴(kuò)大屋頂開口，大大減少了用鋼量。在ANSYS平臺上開發(fā)了設(shè)計與優(yōu)化功能，滿足復(fù)雜大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計需求。在國內(nèi)建筑行業(yè)首次采用CATIA軟件，解決造型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的空間建模問題；對大跨度結(jié)構(gòu)的建造過程進(jìn)行詳細(xì)的施工模擬分析；對大跨度結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、扭曲構(gòu)件二階效應(yīng)、薄壁箱形構(gòu)件局部屈曲等進(jìn)行非線性分析。(1)概念：產(chǎn)品在設(shè)計時與相關(guān)過程進(jìn)行集成的一種系統(tǒng)化設(shè)計方法,從而避免在產(chǎn)品研制后期出現(xiàn)不必要的返工與重復(fù)。(2)產(chǎn)品開發(fā)過程的并行重組及團(tuán)隊工作方式。通過工作步驟的平行交叉，縮短開發(fā)周期。如當(dāng)產(chǎn)品開發(fā)處于某一特定環(huán)節(jié)時，原本只是由一個或幾個部門進(jìn)行操作的，可能會得到來自其他部門的共同關(guān)注，他們隨時發(fā)表評價和建議，與產(chǎn)品的開發(fā)過程一直保持接觸。第3節(jié)機(jī)械設(shè)計現(xiàn)代設(shè)計方法——并行設(shè)計產(chǎn)品的生命周期在產(chǎn)品概念設(shè)計階段考慮產(chǎn)品生命周期各個環(huán)節(jié)，包括設(shè)計、研制、生產(chǎn)、供貨、使用、直到廢棄后拆卸回收或處理處置?，F(xiàn)代設(shè)計方法——綠色設(shè)計第3節(jié)機(jī)械設(shè)計綠色設(shè)計的主要內(nèi)容(1)材料選擇與管理。選材：了解材料對環(huán)境的影響，選用無毒、無污染材料及易回收、可重用、易降解材料。對材料的管理：不能把含有有害成分與無害成分的材料混放在一起；達(dá)到生命周期的產(chǎn)品，可重用部分要充分回收利用，不可用部分要采用一定的工藝方法進(jìn)行處理，使其對環(huán)境的影響降低到最低限度。(2)產(chǎn)品的可回收設(shè)計。充分考慮零件材料的回收可能性、回收價值大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等，最終達(dá)到零件材料資源、能源的最大利用，并對環(huán)境污染最小。(3)產(chǎn)品的裝配與拆卸性設(shè)計。產(chǎn)品不僅具有優(yōu)良的裝配性能，還必須具有良好的拆卸性能。因為不可拆卸會造成大量可重復(fù)利用零件部件材料的浪費(fèi)，還會污染環(huán)境。(4)產(chǎn)品包裝設(shè)計。優(yōu)化包裝方案和包裝結(jié)構(gòu)，選用易處理、可降解、可回收重用和循環(huán)再生的包裝材料。(5)綠色產(chǎn)品的成本分析?？紤]污染物的替代、產(chǎn)品拆卸、重復(fù)利用成本、特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本等。第3節(jié)機(jī)械設(shè)計

綠色汽車應(yīng)滿足：

1）制定基于環(huán)境因素的設(shè)計規(guī)范，以保證制造裝配、產(chǎn)品的運(yùn)輸銷售、消費(fèi)者使用、回收再生等所有過程都不會引起環(huán)境問題；

2）在生產(chǎn)制造過程中不得對環(huán)境產(chǎn)生損害，包括噪聲、振動、熱、化學(xué)物質(zhì)、電輻射等；

3）汽車的能耗要低，效率要高；

4）汽車報廢時要能夠方便地拆卸和回收。

綠色汽車要求汽車廠家改造生產(chǎn)工藝，選擇新材料，加重制造成本。一些發(fā)達(dá)國家制定了嚴(yán)厲的環(huán)境法規(guī)，去約束汽車廠商的生產(chǎn)行為。如果規(guī)定汽車報廢時的回收處理費(fèi)用由汽車制造廠家來承擔(dān)，絕大部分汽車的設(shè)計方案就會有很大的修改。美國的廢舊車?yán)妹绹磕旮屡f車超過1000萬輛。嚴(yán)格的法規(guī)要求：美國的報廢汽車必須送到專門的報廢汽車回收利用企業(yè)進(jìn)行處理。高效的廢舊汽車回收業(yè)和完善的二手車市場，為美國的廢舊汽車找到了循環(huán)利用之路，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。美國報廢汽車的再利用率已達(dá)到95%。廢舊汽車回收成為美國最大的回收行業(yè)。每輛回收車被再利用的零部件重量超過該車總重量的75%。全美目前共有1.2萬多家報廢汽車拆解企業(yè)、2萬家零部件再制造企業(yè)和200家拆后報廢汽車粉碎企業(yè)。舊車的修復(fù)廢車電池的回收美國的廢舊車?yán)妹绹鴪髲U汽車的回收利用流程：1）被回收的車輛進(jìn)入報廢汽車回收工廠；2）放掉油箱的汽油和機(jī)油等殘留液體；3）牌照由相關(guān)部門檢驗簽字；4）將“五大總成”拆除，對可利用或銷售的零部件進(jìn)行篩選后入庫；5）織物及布料作垃圾處理；6）有用的汽車零部件被拆卸下來，修理翻新后重新投入使用；7）金屬車架會被送進(jìn)大型擠壓機(jī)粉碎，再用磁分離法將鋼分離出來，或者將鋼鐵進(jìn)行壓塊后出售給鋼鐵回收部門。粉碎一輛車的廢殼幾乎能滿足制造一輛新車的需要。汽車回收業(yè)每年向美國鋼鐵冶金行業(yè)提供的廢鋼鐵占冶金業(yè)回收量的1/3還要多。車身壓塊處理后打包運(yùn)輸美國的廢舊車?yán)妹绹嚮厥諛I(yè)的蓬勃發(fā)展，大大減少了公路兩旁和樹林中報廢的汽車堆積，使環(huán)境污染問題得到改善。由于部分回收零部件經(jīng)整修和翻新后再次進(jìn)入市場，有利于降低成本，使廣大消費(fèi)者得到實(shí)惠。對于未達(dá)使用年限，車主又希望置換的舊車，二手車市場則成了理想的選擇。美國每年二手車的銷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過新車銷量。美國二手車市場已相當(dāng)成熟。幾乎所有美國汽車經(jīng)銷商都同時經(jīng)營新車和二手車。美國的廢舊車?yán)锰K聯(lián)發(fā)明家Altshuller發(fā)現(xiàn)：技術(shù)的變革、創(chuàng)新和生物系統(tǒng)一樣，都存在產(chǎn)生、生長、成熟、衰老、滅亡的過程，是有規(guī)律可循的。

Altshuller領(lǐng)導(dǎo)數(shù)十家研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)分析了世界近250萬份高水平的發(fā)明專利，總結(jié)出各種技術(shù)發(fā)展進(jìn)化遵循的規(guī)律，以及解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理和法則，并綜合多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則，建立起TRIZZ理論體系?，F(xiàn)代設(shè)計方法——創(chuàng)新設(shè)計TRIZZ理論第3節(jié)機(jī)械設(shè)計相對于傳統(tǒng)的創(chuàng)新方法，比如試錯法，頭腦風(fēng)暴法等，TRIZ理論成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，而不是逃避矛盾或采取折衷或者妥協(xié)的做法。實(shí)踐證明，TRIZ理論能夠幫助快速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)或者矛盾，準(zhǔn)確確定問題探索方向，不會錯過各種可能，以新的視覺分析問題，開發(fā)富有競爭力的新產(chǎn)品。TRIZZ理論第3節(jié)機(jī)械設(shè)計功能分析解法構(gòu)思砸殼外部加壓：砸(利用重力)

適度抽象化

夾：杠桿作用(核桃夾子)

壓：螺旋壓力機(jī)沖擊：水力沖擊沖射：把桃核作為子彈射到硬靶上側(cè)向思維：使殼變脆，讓殼易碎

把殼溶解，只溶解殼而不落解桃仁逆向思維：內(nèi)部加壓：鉆孔，向殼內(nèi)充氣撐破外殼分離殼與桃仁

整體加壓：外壓甄減，內(nèi)壓撐破外殼例：取果仁的功能描述第3節(jié)機(jī)械設(shè)計劃分并設(shè)計出一系列通用的功能模塊，根據(jù)用戶要求，對模塊進(jìn)行選擇和組合，構(gòu)成不同功能或功能相同性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品。中小批量產(chǎn)品約占產(chǎn)品總數(shù)的70％～80％，為了滿足不同的功能及性能要求，而且要迅速、經(jīng)濟(jì)地設(shè)計出更多變型新產(chǎn)品。系列化設(shè)計和模塊化設(shè)計是當(dāng)今產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展方向?，F(xiàn)代設(shè)計方法——模塊化設(shè)計第3節(jié)機(jī)械設(shè)計對已有的先進(jìn)產(chǎn)品或有關(guān)的影像、資料、圖樣等進(jìn)行分解、試驗、分析、研究，在充分掌握其功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，吸收優(yōu)點(diǎn)，充實(shí)提高，發(fā)展創(chuàng)新產(chǎn)品的一種設(shè)計方法。反求工程的特點(diǎn)：①目標(biāo)明確。從功能要求及各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有實(shí)物樣品或技術(shù)資料作為準(zhǔn)則，它也是反求工程所追求、趕超的總目標(biāo)。②設(shè)計水平起步高。反求工程項目一般是國外科技先進(jìn)的產(chǎn)品，不但縮短了我國與發(fā)達(dá)國家之間的差距，還可以啟迪設(shè)計人員的思維，提高設(shè)計人員的設(shè)計水平，可節(jié)省人力、物力，縮短設(shè)計周期?，F(xiàn)代設(shè)計方法——

反求設(shè)計第3節(jié)機(jī)械設(shè)計反求工程發(fā)展的時代背景：

二次大戰(zhàn)后，許多國家（特別是戰(zhàn)敗國）急于恢復(fù)和振興經(jīng)濟(jì)。日本在60年代初提出科技立國方針：“一代引進(jìn)，二代國產(chǎn)化，三代改進(jìn)出口，四代占領(lǐng)國際市場”，其中在汽車、電子、光學(xué)設(shè)備和家電等行業(yè)上最突出。為要國產(chǎn)化的改進(jìn)，迫切需要對別國產(chǎn)品進(jìn)行消化、吸收、改進(jìn)和挖潛，這就是反求設(shè)計或反求工程。反求工程的大量采用為日本的經(jīng)濟(jì)振興、進(jìn)而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品奠定了良好基礎(chǔ)。

實(shí)際上，任何產(chǎn)品問世，包括創(chuàng)新、改進(jìn)和仿制的，都蘊(yùn)含著對已有科學(xué)、技術(shù)的繼承和應(yīng)用借鑒。因而反求思維在工程中的應(yīng)用已源遠(yuǎn)流長，而提出這種術(shù)語并作為一門學(xué)問去研究，則是60年代初出現(xiàn)的。第3節(jié)機(jī)械設(shè)計正設(shè)計：關(guān)注“怎么做?”，是主動的創(chuàng)造。反設(shè)計：關(guān)注“為什么要這樣做?”是先被動后主動的創(chuàng)造。反設(shè)計并非正設(shè)計的簡單逆過程，因為一個先進(jìn)成熟的產(chǎn)品，凝集著設(shè)計者的智慧和技術(shù)，要去吃透、消化，包含很多復(fù)雜內(nèi)容。往往吃透別人的技術(shù)比自己創(chuàng)造還難，因為：（1）先進(jìn)產(chǎn)品中總有“絕招”、“訣竅”和關(guān)鍵技術(shù)，我們并不掌握；（2）很難摸透別人的思維。多年來，我國測繪仿制的產(chǎn)品，大多數(shù)達(dá)不到原產(chǎn)品的水平，涉及原因、內(nèi)容和技術(shù)是多方面的，正說明發(fā)展反求工程的研究和應(yīng)用的重要性?，F(xiàn)代設(shè)計方法——

反求設(shè)計第3節(jié)機(jī)械設(shè)計目錄第1節(jié)機(jī)械工程及學(xué)科總論第2節(jié)機(jī)械工程中的力學(xué)第3節(jié)機(jī)械設(shè)計第4節(jié)機(jī)械制造技術(shù)第5節(jié)機(jī)電一體化技術(shù)第4節(jié)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)兩方面的含義：一、指用機(jī)械來加工零件的技術(shù)，通常指在一種機(jī)器上用切削方法來加工，這種機(jī)器通常稱為機(jī)床或工作母機(jī)；二、指制造某種機(jī)械的技術(shù)，如制造汽車、渦輪機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械、軍工機(jī)械等。

隨著制造方法的發(fā)展，出現(xiàn)了電加工、光學(xué)加工、電子加工和化學(xué)加工等非機(jī)械加工方法，又有信息、管理等方面的融入，因此,人們把機(jī)械制造技術(shù)擴(kuò)大，稱之為制造技術(shù)。制造技術(shù)強(qiáng)調(diào)了各種各樣的制造技術(shù)，但機(jī)械制造技術(shù)仍是主體和基礎(chǔ)。先進(jìn)制造技術(shù)是將機(jī)械、電子、信息、材料、能源和管理等方面的技術(shù)，進(jìn)行交叉、融合和集成，綜合應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期的制造全過程，包括市場需求、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、加工裝配、檢測、銷售、使用、維修和報廢處理等，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、敏捷、高效、低耗、清潔生產(chǎn)，快速響應(yīng)市場的需求。第4節(jié)機(jī)械制造技術(shù)20世紀(jì)制造理論（1）加工成形機(jī)理：分離（去除）加工；結(jié)合（堆積、分層）加工；變形（流動）加工。（2）精度原理：精度是工藝的關(guān)鍵問題之一，圍繞精度、質(zhì)量和優(yōu)化出現(xiàn)了許多理論。

●機(jī)械加工精度原則

●定位與基準(zhǔn)的概念和六點(diǎn)定位規(guī)律

●尺寸鏈原理和計算方法

●質(zhì)量統(tǒng)計分析原理和方法（3）相似性原理：相似性是成組技術(shù)的理論基礎(chǔ)，成組工藝是成組技術(shù)的核心，零件的分類成組方法是成組技術(shù)的關(guān)鍵。（4）工藝決策原理：數(shù)學(xué)模型決策、邏輯推理決策、智能思維決策等方法第4節(jié)機(jī)械制造技術(shù)又叫快速成形，是在CAD／CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的?；驹恚骸胺謱又圃欤饘盈B加”。每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然后再將其逐層粘結(jié)，得到立體零件。該工藝稱為“增長法”或“加法”。由傳統(tǒng)“去除法”到先進(jìn)“增長法”，由有模制造到無模制造，對制造業(yè)產(chǎn)生的革命性意義。快速原型制造可直接用于新產(chǎn)品設(shè)計驗證、功能驗證、外觀驗證、工程分析、市場訂貨等。先進(jìn)制造技術(shù)——

快速原型制造優(yōu)越性：①無需模具、刀具和工裝卡具，直接接受產(chǎn)品的設(shè)計(CAD)數(shù)據(jù)，快速制造出新產(chǎn)品樣件、模具或模型。大大縮短新產(chǎn)品研制周期。②提高了制造復(fù)雜零件的能力。③可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的錯誤，避免更改后續(xù)工序所造成的大量損失。④支持同步(并行)工程的實(shí)施，使設(shè)計、交流和評估更加形象化，使新產(chǎn)品設(shè)計、樣品制造、市場定貨、生產(chǎn)準(zhǔn)備等工作能并行進(jìn)行。⑤支持技術(shù)創(chuàng)新、改進(jìn)產(chǎn)品外觀設(shè)計，有利于優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。⑥可迅速實(shí)現(xiàn)單件及小批量生產(chǎn)。先進(jìn)制造技術(shù)——

快速原型制造

Contex推出的ZPrinter3D打印機(jī)先進(jìn)制造技術(shù)——

快速原型制造DIMENSION三維打印機(jī)制作的樣品：先進(jìn)制造技術(shù)——

快速原型制造DIMENSION三維打印機(jī)制作的樣品：先進(jìn)制造技術(shù)——

快速原型制造DIMENSION三維打印機(jī)制作的樣品：先進(jìn)制造技術(shù)——

快速原型制造先進(jìn)制造技術(shù)——精密工程精密工程與納米技術(shù)是衡量現(xiàn)在制造技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一。納米技術(shù)通常是指納米級制造技術(shù)，是超精密加工技術(shù)的一部分。(1)機(jī)械精密和超精密加工技術(shù)。指金剛石刀具超精密切削、金剛石微粉砂輪超精密磨削、精密研磨和拋光等傳統(tǒng)加工方法及其微型化。(2)非機(jī)械精密和超精密加工技術(shù)。指微電子束加工及離子束加工、激光束加工等非傳統(tǒng)加工及其微型化。實(shí)際上就是超精密特種加工。(3)微細(xì)加工技術(shù)。指制造微小尺寸零件的加工技術(shù)。是在半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的基礎(chǔ)上形成并發(fā)展的,是大規(guī)模集成電路和計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ),是信息時代、微電子時代、光電子時代的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。先進(jìn)制造技術(shù)——納米技術(shù)納米技術(shù)通常指0.1~100nm的材料、產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測及控制等系列技術(shù)。它不是簡單的“尺寸縮小”，而是從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入到微觀領(lǐng)域，宏觀的幾何學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)和電磁學(xué)等都不能描述納米級的工程現(xiàn)象與規(guī)律。納米技術(shù)包括:納米材料、納米級精度制造技術(shù)、納米級精度和表面質(zhì)量檢測、納米級微傳感器和控制技術(shù)、微型機(jī)電系統(tǒng)和納米生物學(xué)等。微型機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectricMechanicalSystems,MEMS)是指集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理、控制電路、接口、通信和電源等于一體的微型綜合體。微型機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展前沿：微型機(jī)械學(xué)研究、微型結(jié)構(gòu)加工技術(shù)、微裝配微鍵合微封裝技術(shù)、微測試技術(shù)、典型微器件及微機(jī)械的設(shè)計制造技術(shù)等。先進(jìn)制造技術(shù)——計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和并行工程CE制造系統(tǒng)的發(fā)展分為四個階段。(1)剛性自動線。單一品種大批量生產(chǎn)自動化的形式。(2)柔性制造系統(tǒng)。由數(shù)控機(jī)床和加工中心(一般為2至8臺)、物流、檢測和清洗等裝備構(gòu)成，具有工件的自動加工、運(yùn)輸、存儲、上下料和檢測等功能。(3)集成制造系統(tǒng)。在計算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的支撐環(huán)境下，由以計算機(jī)輔助設(shè)計為核心的工程信息分系統(tǒng)、計算機(jī)輔助制造分系統(tǒng)、計算機(jī)管理信息分系統(tǒng)和計算機(jī)質(zhì)量管理分系統(tǒng)組成，體現(xiàn)功能集成、信息集成、過程集成、人機(jī)集成和學(xué)科集成，實(shí)現(xiàn)了車間、工廠的綜合自動化。（4）智能制造系統(tǒng)

具有人的智能的制造系統(tǒng)，展現(xiàn)了與人類智能行為相關(guān)的特性，如理解語言、學(xué)習(xí)能力、邏輯推理和解決問題等能力，能夠深入了解人腦活動機(jī)理，取代人的部分腦力勞動，強(qiáng)調(diào)企業(yè)的自組織能力。大體包括專家系統(tǒng)、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳因子等方面，其表現(xiàn)形式有智能制造單元和系統(tǒng)，如智能數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人、制造過程的智能控制、智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等。先進(jìn)制造技術(shù)——計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS先進(jìn)制造技術(shù)——特種加工技術(shù)具有工具的強(qiáng)度和硬度可以低于工件的強(qiáng)度和硬度的特點(diǎn)，因此適于加工高硬度材料、脆性材料等難加工材料；由于它不是靠力來進(jìn)行加工，所以適于加工微細(xì)零件、薄壁零件、彈性零件；又由于工具損耗很少，因此適于加工復(fù)雜成形表面和型腔等模具零件。（1）電加工。主要有電火