機(jī)械設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀研究

..中國石油大學(xué)〔〕遠(yuǎn)程教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計〔論文〕開題報告機(jī)械設(shè)計開展現(xiàn)狀研究姓名：學(xué)號：性別：專業(yè):批次：電子：聯(lián)系方式：學(xué)習(xí)中心：指導(dǎo)教師：2014年**月**日..機(jī)械設(shè)計開展現(xiàn)狀研究摘要機(jī)械設(shè)計，根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、構(gòu)造、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)展構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以人為制造依據(jù)的工作過程。自七千年前出現(xiàn)的農(nóng)具，到十七世紀(jì)的紡織航船，再到今天我們生活的各個方面，一句話我們的生活離不開機(jī)械設(shè)計。分析研究機(jī)械設(shè)計的開展現(xiàn)狀能夠清楚了解我國現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)計的水平，能夠讓我們知道我國現(xiàn)在所處于的階段，通過和先進(jìn)水平的比照，明白我們現(xiàn)在的缺乏，以后應(yīng)該努力的方向。這樣才能彌補(bǔ)我們的短板，提高社會生產(chǎn)力，更好地創(chuàng)造社會價值，讓人民更好地生活。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；開展現(xiàn)狀；分析Abstractmachinedesign,Inaccordancewiththerequirementsofmechanicalworkprinciple,structure,modeofmotion,forceandenergytransmission,eachpartsofthematerialandshapesize,lubricationmethodsfordesign,analysisandcalculation,andturnitintoaspecificdescriptionoftheworkprocessofman-madebasis.Sinceseventhousandyearsagotofarmtools,textileshipinseventeenthCentury,andthentotodayallaspectsofourlife,wesaylifecannotdowithoutmechanicaldesign.Analysisofthedevelopmentstatusofmechanicaldesignresearchcanclearlyunderstandthepresentmechanicaldesignlevel,canletusknowourcountryisnowinthestage,paringwiththeadvancedlevel,understandthatwehaveproblems,shouldbethedirectionof.Inordertomakeupfortheshortboardour,improvesocialproductivity,createabettersocialvalue,letpeopleliveabetterlife.Keyword：machinedesignDevelopmentsituationAnalysis目錄TOC\o"1-3"\h\u13835摘要i15056Abstractii7347第一章前言155861.1機(jī)械設(shè)計概念119191.2機(jī)械設(shè)計開展歷程1286991.2.1第一階段：機(jī)械設(shè)計起源和古代機(jī)械設(shè)計2161591.2.2第二階段：近代機(jī)械設(shè)計2207311.2.3第三階段：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計34700第二章機(jī)械設(shè)計開展現(xiàn)狀5200442.1機(jī)械設(shè)計國開展現(xiàn)狀5111252.1.1理論設(shè)計5280332.1.2經(jīng)歷設(shè)計5136882.1.3模型實驗設(shè)計590082.2機(jī)械設(shè)計國外開展現(xiàn)狀6310692.2.1專業(yè)現(xiàn)代1021202.2.2通用現(xiàn)代106372第三章機(jī)械設(shè)計未來開展趨勢126631完畢語1332140參考文獻(xiàn)1424834致詞15..第一章前言1.1機(jī)械設(shè)計概念機(jī)械設(shè)計〔machinedesign〕，根據(jù)用戶的使用要求對專用機(jī)械的工作原理、構(gòu)造、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)展構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機(jī)械設(shè)計是機(jī)械工程的重要組成局部，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。機(jī)械設(shè)計的努力目標(biāo)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(shè)計出最好的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低制造本錢、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環(huán)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(jī)械種類和用途的不同而異。設(shè)計者的任務(wù)是按具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計的機(jī)械有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。過去，設(shè)計的優(yōu)化主要依靠設(shè)計者的知識、經(jīng)歷和遠(yuǎn)見。隨著機(jī)械工程根底理論和價值工程、系統(tǒng)分析等新學(xué)科的開展，制造和使用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)資料的積累,以及計算機(jī)的推廣應(yīng)用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學(xué)計算。機(jī)械設(shè)計是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、構(gòu)造、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)展構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以人為制造依據(jù)的工作過程,效勞于不同產(chǎn)業(yè)的不同機(jī)械，應(yīng)用不同的工作原理，要求不同的功能和特性。各產(chǎn)業(yè)機(jī)械的設(shè)計，特別是整體和整系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計，須依附于各有關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)而難于形成獨立的學(xué)科。因此出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計、礦山機(jī)械設(shè)計、紡織機(jī)械設(shè)計、汽車設(shè)計、船舶設(shè)計、泵設(shè)計、壓縮機(jī)設(shè)計、汽輪機(jī)設(shè)計、燃機(jī)設(shè)計、機(jī)床設(shè)計等專業(yè)性的機(jī)械設(shè)計分支學(xué)科。但是，這許多專業(yè)設(shè)計又有許多共性技術(shù)，例如機(jī)構(gòu)分析和綜合、力與能的分析和計算、工程材料學(xué)、材料強(qiáng)度學(xué)、傳動、潤滑、密封，以及標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性、工藝性、優(yōu)化等。此外，還有研究設(shè)計工作的在規(guī)律和設(shè)計的合理步驟和方法的新興的設(shè)計方法學(xué)。將機(jī)械設(shè)計的共性技術(shù)與理性化的設(shè)計方法學(xué)聚集成為一門獨立的、綜合性的機(jī)械設(shè)計學(xué)科是機(jī)械工程實踐和教育工作者正在努力的工作。1.2機(jī)械設(shè)計開展歷程機(jī)械設(shè)計的開展史按時間來分，可分為三個階段，分別是：從古代社會到17世紀(jì)為機(jī)械設(shè)計起源和古代機(jī)械設(shè)計階段，由17世紀(jì)至第二次世界大戰(zhàn)完畢為近代機(jī)械設(shè)計，第二次世界大戰(zhàn)完畢到現(xiàn)在為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計階段。以下就按此把機(jī)械設(shè)計開展史分三個階段論述。1.2.1第一階段：機(jī)械設(shè)計起源和古代機(jī)械設(shè)計我國近代的考古發(fā)現(xiàn)了一些傳說和記載，在余河姆渡，裴崗等遺址中都發(fā)現(xiàn)了七八千年以前制造相當(dāng)精致的農(nóng)具如石鏟等。我國古代經(jīng)書中，對古代使用，制造機(jī)械的情況有許多記載。"周易""黃帝，堯，舜氏作，刳木為舟，服牛乘馬，引以致遠(yuǎn)······〞?？梢?，在4000多年前，我國古代已經(jīng)創(chuàng)造了車，船，農(nóng)具和許多生活用具。在我國古代文獻(xiàn)中隨處可以看見機(jī)械產(chǎn)品和人民生活密切聯(lián)系。此外，我國古代在武器，紡織機(jī)械船舶等方面也有許多創(chuàng)造，到漢時期我國機(jī)械設(shè)計和制造已經(jīng)到達(dá)相當(dāng)高的技術(shù)水平，在當(dāng)時世界上處于領(lǐng)先地位，在世界機(jī)械工程史上占有十分重要的地位。在我國古代，機(jī)械創(chuàng)造，設(shè)計者與制造者是統(tǒng)一的。有許多著名的人物，他們的成果代表了當(dāng)時我國的機(jī)械的設(shè)計水平。唐代的時候我國與許多國家開展了經(jīng)濟(jì)，文化和科學(xué)技術(shù)的交流，與東南亞，南亞，阿拉伯，非洲東海岸貿(mào)易頻繁，對中國和世界其他的一些國家有很大影響。由于貿(mào)易的開展，要求商品增加，從而改良生產(chǎn)設(shè)備，使機(jī)械設(shè)計有了很大的開展，造紙，紡織，農(nóng)業(yè)，礦業(yè)，瓷，印染，兵器等都有了新的進(jìn)展，機(jī)械設(shè)計水平也提高了一大步，宋代括的著作"夢溪筆談"記載了當(dāng)時的許多科學(xué)成就，反映了當(dāng)時的科學(xué)水平。在國外，這一時期以16世紀(jì)達(dá)芬奇的創(chuàng)造活動為頂點，由于作為機(jī)械設(shè)計的根底知識—力學(xué)尚未成熟，因此這一階段設(shè)計最高水平就是達(dá)芬奇所設(shè)想的齒輪，螺旋，而中國的記里鼓車和代出現(xiàn)的齒輪傳動那么比達(dá)芬奇更早的到達(dá)這個水平。世界其他的國家也有不少的機(jī)械成果，但這些設(shè)計多是憑設(shè)計者的經(jīng)歷完成的，缺乏必要的，要有一定精度的理論的計算。1.2.2第二階段：近代機(jī)械設(shè)計17世紀(jì)歐洲的航海，紡織，鐘表等工業(yè)的興起，提出了許多技術(shù)問題，1644年英國組成了"哲學(xué)學(xué)院〞，德國成立了實驗研究會和柏林學(xué)會，1666年，法國，意大利也成立了研究機(jī)構(gòu)。在這些機(jī)構(gòu)中工作的意大利人伽利略〔1564——1642〕發(fā)表了自由落體定律，慣性定律，拋物體運動，還進(jìn)展過梁的彎曲試驗；英國人牛頓提出了運動的三大定律，1688年，他提出了計算流體粘度的阻力公式，奠定了古典力學(xué)的根底；英國人虎克建立了在一定圍彈性體的應(yīng)力-應(yīng)變成正比的虎克定律；1705年伯努利提出了梁彎曲的微分方程式，在古典力學(xué)的根底上建立和開展了近代機(jī)械設(shè)計的理論〔也稱常規(guī)機(jī)械設(shè)計理論〕，為18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命中機(jī)械工業(yè)的迅速開展提供了有力的技術(shù)理論支持；1764年英國人瓦特創(chuàng)造了蒸汽機(jī)，為紡織，采礦，冶煉，船舶，食品，鐵路等工業(yè)提供了強(qiáng)大的動力，推動了多種行業(yè)對機(jī)械的需求，使機(jī)械工業(yè)得到迅速開展，而機(jī)械化使生產(chǎn)力迅速提高，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)革命時代。這一時期，對機(jī)械設(shè)計提出了很多的要求，各種機(jī)械的載荷，速度，尺寸都有很大的提高，因此機(jī)械設(shè)計理論也在古典力學(xué)的根底上迅速開展。材料力學(xué)，彈性力學(xué)，流體力學(xué)，機(jī)械力學(xué)，疲勞力學(xué)，疲勞強(qiáng)度理論，實驗應(yīng)力分析方法等都取得了大量的成果，建立了自己的學(xué)科體系。在1854年德國學(xué)者勞萊克斯發(fā)表了著作"機(jī)械制造中的設(shè)計學(xué)"，把過去融在力學(xué)中的機(jī)械設(shè)計獨立出來，建立了以力學(xué)和制造為根底的新科學(xué)體系，由此放生了"機(jī)構(gòu)學(xué)〞,〞機(jī)械零件設(shè)計〞，成為機(jī)械設(shè)計中的根本容。在這一根底上，機(jī)械設(shè)計學(xué)得到了很快的開展。在疲勞強(qiáng)度，接觸應(yīng)力，斷裂力學(xué)，高溫蠕變，流體動力潤滑，齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計算，彎曲疲勞強(qiáng)度計算，滾動軸承強(qiáng)度理論等方面都取得大量的成果，新工藝，新材料的新構(gòu)造的不斷涌現(xiàn)，使機(jī)械設(shè)計的水平也取得了很大的開展。機(jī)器的尺寸減少，速度增加，性能提高，機(jī)械設(shè)計的計算方法和數(shù)據(jù)積累也相應(yīng)有了很大的開展，反映了時代的特色。傳統(tǒng)設(shè)計方法的特征：自工業(yè)革命至計算機(jī)出現(xiàn)以前，隨著力學(xué)和材料科學(xué)的開展，已經(jīng)形成了機(jī)械的運動學(xué)，動力學(xué)和工作能力較為完整的分析與設(shè)計方法，這些方法即為傳統(tǒng)設(shè)計方法。在傳統(tǒng)設(shè)計中，機(jī)械的設(shè)計方案，即機(jī)構(gòu)的選型和傳動系統(tǒng)的布局，主要依靠設(shè)計者的經(jīng)歷，并參考類似的機(jī)械設(shè)計經(jīng)歷，即通過類比分析的方法進(jìn)展，因此存在以下缺乏：簡化，假定及經(jīng)歷公式較多，真正的理論分析欠缺，影響設(shè)計質(zhì)量。設(shè)計工作周期長，效率低，不能滿足市場競爭劇烈產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快的新形勢。設(shè)計方案依靠設(shè)計者的個人經(jīng)歷和水平，技術(shù)設(shè)計一班滿足于獲得一個可用的方案，而不是最正確方案。綜上所述，傳統(tǒng)設(shè)計方法具有憑直覺設(shè)計，類比設(shè)計，經(jīng)歷設(shè)計，半經(jīng)歷設(shè)計等弊病。1.2.3第三階段：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計第二次世界大戰(zhàn)之后，作為機(jī)械設(shè)計的理論根底的機(jī)械學(xué)繼續(xù)以更加迅猛的速度開展，摩擦學(xué)，可靠分析，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計，有限元運算，尤其是計算機(jī)在機(jī)械設(shè)計中迅速推廣，使機(jī)械設(shè)計的速度和質(zhì)量都有了大幅的提高。在機(jī)械中廣泛運用計算機(jī)和自動化程度的提高，是現(xiàn)代設(shè)計具有明顯的時代特色。因此，機(jī)械設(shè)計在理論，容和方法方面于過去相比都有了劃時代的開展。而國際市場的劇烈競爭，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的方法和開展的催化劑。世界各國逐漸認(rèn)識到產(chǎn)品市場競爭對各國經(jīng)濟(jì)開展的重要作用。在產(chǎn)品競爭中，德國臨于印有"MADEINUSA〞的美國產(chǎn)品充滿德國市場，方案努力恢復(fù)德國產(chǎn)品的信譽(yù)，使〞MADEINGERMANY〞風(fēng)行世界，提出了"關(guān)鍵在于設(shè)計〞的口號。日本雖然在某尖端了學(xué)研究方面走在了一些國家的后面，但是，在產(chǎn)品設(shè)計的方面開展很快，迅速擺脫了二次世界大戰(zhàn)以前"東洋貨不好〞的印象，大量生產(chǎn)各國市場上需要的產(chǎn)品，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。美國，英國也逐漸認(rèn)識到產(chǎn)品設(shè)計的重要性，美國提出了"為競爭的優(yōu)勢而設(shè)計〞口號，有人說"21世紀(jì)將是設(shè)計的世紀(jì)〞，光有先進(jìn)的還不一定能在商品競爭中取勝，必須通過先進(jìn)的設(shè)計，是自己的產(chǎn)品豐富有競爭力，才能在商品競爭中取得優(yōu)勝。因此，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計在這一時期獲得了空前的開展。機(jī)械設(shè)計目前已經(jīng)不適宜作為機(jī)械學(xué)的一個分支，而應(yīng)該認(rèn)為是與機(jī)械學(xué)并列的一門技術(shù)科學(xué)了。第二章機(jī)械設(shè)計開展現(xiàn)狀2.1機(jī)械設(shè)計國開展現(xiàn)狀我國在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方面起步較晚，中國機(jī)械工程學(xué)會于1983年5月才召開了"第一次機(jī)械設(shè)計方法學(xué)討論會〞，但經(jīng)過了多年的努力，我國在現(xiàn)代設(shè)計方法的研究方面已經(jīng)取得了可喜的成績，現(xiàn)在的中國可以自豪地稱為"世界的工廠〞，"MADEINCHINA〞已經(jīng)是世界聞名了。雖然有了很大的進(jìn)步，但是我國目前的整體機(jī)械設(shè)計水平還是有待于提高的，下面討論我國現(xiàn)階段使用較多的幾種設(shè)計方式。2.1.1理論設(shè)計根據(jù)長期總結(jié)出來的設(shè)計理論和實驗數(shù)據(jù)所進(jìn)展的設(shè)計稱為理論設(shè)計?，F(xiàn)以簡單受拉桿件的強(qiáng)度設(shè)計為例來討論理論設(shè)計的概念?？梢岳霉街苯忧蠼鈼U件必須的橫截面積，也可以按其它方法先初步設(shè)計桿件的橫截面尺寸，然后用強(qiáng)度計算公式去校核。由于實際情況復(fù)雜多變，假設(shè)平安系數(shù)選擇過大，那么產(chǎn)品傻、大、粗。假設(shè)平安系數(shù)過小，那么很難保證平安性。2.1.2經(jīng)歷設(shè)計根據(jù)對某類零件已有的設(shè)計與使用實踐而歸納出的經(jīng)歷關(guān)系式，或根據(jù)設(shè)計者個人的工作經(jīng)歷用類比的方法所進(jìn)展的設(shè)計叫經(jīng)歷設(shè)計。這對那些使用要求不大變動而構(gòu)造形狀已典型化的零件，是很有效的設(shè)計方法。例如箱體、機(jī)架、傳動零件的各構(gòu)造要素等。隨著設(shè)計產(chǎn)品的技術(shù)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，技術(shù)含量不斷提高，產(chǎn)品更新開展速度加快，經(jīng)歷類比的設(shè)計方法已不能滿足市場需要。2.1.3模型實驗設(shè)計對于一些尺寸巨大而構(gòu)造又很復(fù)雜的重要零件，尤其是一些重型整體機(jī)械零件，為了提高設(shè)計質(zhì)量，可采用模型實驗設(shè)計的方法。即把初步設(shè)計的零、部件或機(jī)器做成小模型或小尺寸樣機(jī)，經(jīng)過實驗的手段對其各方面的特性進(jìn)展檢驗，根據(jù)實驗結(jié)果對設(shè)計進(jìn)展逐步的修改，從而到達(dá)完善。這個設(shè)計方法費時、昂貴，因此一般用于特別重要的設(shè)計中。但是相對于世界上先進(jìn)國家來說，我國的機(jī)械設(shè)計環(huán)境還是相當(dāng)落后的，具體表現(xiàn)為：〔1〕對客觀設(shè)計過程研究，了解不夠。尚未很好地掌握設(shè)計中的客觀規(guī)律?！?〕當(dāng)前設(shè)計的優(yōu)劣主要取缺于設(shè)計者的經(jīng)歷〔3〕設(shè)計生產(chǎn)效率低。〔4〕設(shè)計進(jìn)度與質(zhì)量不能很好控制?！?〕設(shè)計手段與方法有等改良?！?〕尚未形成能為大家承受的，能有效指導(dǎo)設(shè)計實踐，較為系統(tǒng)的設(shè)計理論。為了解決中國這一現(xiàn)狀，中國的機(jī)械設(shè)計就必須科學(xué)化，這意味著要科學(xué)地闡述客觀設(shè)計過程及其本質(zhì)，分析與設(shè)計有關(guān)的領(lǐng)域及其單位，在些根底上，科學(xué)地安排設(shè)計過程，使用科學(xué)的方法和手段進(jìn)展設(shè)計。同時也要求設(shè)計人員不公有豐富的專業(yè)知識，而且要掌握先進(jìn)的設(shè)計理論，設(shè)計方法及設(shè)計手段，科學(xué)地進(jìn)展設(shè)計工作，這樣才能及時得到符合要求的產(chǎn)品。開展我國的機(jī)械設(shè)計科學(xué)研究，必須集中探討機(jī)械設(shè)計各主要環(huán)節(jié)的正確工作方法和解決問題的途徑，收集開發(fā)新產(chǎn)品的成功經(jīng)歷和例，積累大量的設(shè)計資料，了解世界有關(guān)行業(yè)的開展動向，致力于提高我國機(jī)械工業(yè)的水平，生產(chǎn)具有國際競爭力的機(jī)械產(chǎn)品。相信我國學(xué)者們要總結(jié)過去設(shè)計經(jīng)歷并吸收外國先進(jìn)的學(xué)術(shù)思想和科學(xué)技術(shù)的根底上，定能研究出一套適合我國的國情。高效優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)地進(jìn)展設(shè)計的規(guī)律和方法來為加速現(xiàn)代化建立做出應(yīng)有的奉獻(xiàn)。2.2機(jī)械設(shè)計國外開展現(xiàn)狀隨著計算機(jī)技術(shù)的開展，計算機(jī)在機(jī)械設(shè)計中得到了日益廣泛的使用，并出現(xiàn)了許多高效率的設(shè)計、分析軟件。利用這些軟件可以在設(shè)計階段進(jìn)展多方案的比照，可以對不同的包括大型的和很復(fù)雜的方案的構(gòu)造強(qiáng)度、剛度和動力學(xué)特性進(jìn)展準(zhǔn)確的分析。同時，還可以在計算機(jī)上構(gòu)建虛擬樣機(jī)，利用虛擬樣機(jī)仿真對設(shè)計進(jìn)展驗證，從而實現(xiàn)在設(shè)計階段充分地評估設(shè)計的可行性?？梢哉f，計算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的推廣使用已經(jīng)并正在改變機(jī)械設(shè)計的進(jìn)程，它在提高設(shè)計質(zhì)量和效率方面的優(yōu)勢是難以預(yù)估的。廣義地講，在機(jī)器的制造過程中，隨時都有可能出現(xiàn)由于工藝原因而修改設(shè)計的情況。如需修改時，那么應(yīng)遵循一定的審批程序。機(jī)器出廠后，應(yīng)該有方案地進(jìn)展跟蹤調(diào)查；另外，用戶在使用過程中也會給制造或設(shè)計部門反應(yīng)出現(xiàn)的問題。設(shè)計部門根據(jù)這些信息，經(jīng)過分析，也有可能對原設(shè)計進(jìn)展修改，甚至改型。這些工作，雖然廣義上也屬設(shè)計程序的組成局部，但是屬于另一個層次的問題，本書不再討論其具體的容。但是作為設(shè)計工作者，應(yīng)當(dāng)有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感，要把自己工作的視野延伸到制造、使用乃至報廢利用的全過程中去，反復(fù)不斷地改良設(shè)計，才能使機(jī)器的質(zhì)量繼續(xù)不斷地提高，更好地滿足生產(chǎn)及生活的需要?，F(xiàn)代社會機(jī)械廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，生活各個領(lǐng)域，已成為衡量一個國家技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志，隨著機(jī)械設(shè)計根底理論的開展及新概念，新方法，新工藝的不斷出現(xiàn)，機(jī)械設(shè)計也得到了迅猛的開展。機(jī)械設(shè)計的最新進(jìn)展，可概括為以下幾方面：〔1〕機(jī)械與幾點進(jìn)一步結(jié)合，機(jī)電一體化已成為當(dāng)今機(jī)械產(chǎn)品開展的大趨勢?！?〕機(jī)械設(shè)計的綜合程度越來越高，與其他科學(xué)穿插程度越來越深入和廣泛?！?〕機(jī)械設(shè)計手段和方法不斷更新?！?〕設(shè)計理論不斷完善與開展。〔5〕機(jī)械設(shè)計的實驗研究技術(shù)有很大的開展和提高，實驗和理論相互促進(jìn)。主要表達(dá)在以下幾個方面：〔1〕機(jī)械體積從米級走向納米級設(shè)計：有用于宇宙的的空間機(jī)械，又有用于人體血管的的機(jī)械等等。顯然，他們有的是龐然大物，有的是微型機(jī)械，這就要求設(shè)計不同尺寸的零件。〔2〕從單個零件到整機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計：現(xiàn)代機(jī)械日益走向高速的，重載，高精度，高效率和低噪音等方向開展，必然要從動系統(tǒng)偏重于零件，不見得靜態(tài)單個的設(shè)計向多種零件的綜合或以整機(jī)為對象的動態(tài)系統(tǒng)多個零件擴(kuò)展的設(shè)計。圖2-1圖2-2如上面兩圖所示，圖一表示很多的零件個體，圖二是由很多的零件組合而成的復(fù)合體，放在過去，這些零件需要制作出實體，然后組裝在一起才能清楚了解實際的情況，這樣的制作方式不僅浪費了大量的時間，還浪費很多的財力物力，最后如果不合格就永久的成為了廢品。而運用了現(xiàn)在先進(jìn)的設(shè)計方法，擺脫了過去那種只有把模型制造出來才能了解具體情況的困境，節(jié)約了人力物力，大大提高了研發(fā)的是周期，大大提高了生產(chǎn)力。設(shè)計用的工具改變：改變圖版等繪圖工具，應(yīng)用計算機(jī)軟件技術(shù)直接在計算機(jī)上進(jìn)展最優(yōu)化的機(jī)械設(shè)計。如下列圖所示：圖2-3〔4〕設(shè)計—加工的一體化：機(jī)電一體化的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計與機(jī)械加工的別離使零件的設(shè)計與加工幾乎同時進(jìn)展。例如數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計與加工的方法，它實現(xiàn)了機(jī)械以電子，強(qiáng)電與弱電，硬件與軟件，控制與信息的多種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，按照計算機(jī)的指令來控制機(jī)床進(jìn)展機(jī)械加工。目前，應(yīng)用軟件較多的是CAD〔計算機(jī)輔助設(shè)計〕，CAM(計算機(jī)輔助制造)。圖2-4(5)對機(jī)械的人性化設(shè)計和等壽命設(shè)計：在市場競爭日益劇烈的市場環(huán)境下，不僅要求設(shè)計的機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量好，使用限期平安可靠度高，而且，在視覺上給人以舒適的，使用的，富有時代氣息和外觀具有吸引力。同時采用等壽命設(shè)計使產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價廉，以此來提高產(chǎn)品的市場競爭力?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計中普遍使用的方法：2.2.1專業(yè)現(xiàn)代由機(jī)械設(shè)計和計算機(jī)專業(yè)人員共同開發(fā)的計算機(jī)軟件，能夠反映和描述機(jī)械產(chǎn)品在實際工況下的各種損傷、失效和破壞的機(jī)理，可以定量分析和計算機(jī)械零件和機(jī)械的動態(tài)行為，并形成固定的設(shè)計程序，這就是專業(yè)的現(xiàn)代設(shè)計方法，如：振動分析和設(shè)計，摩擦學(xué)設(shè)計，熱力學(xué)傳熱設(shè)計，強(qiáng)度、剛度設(shè)計，溫度場分析等等。這些軟件都是在傳統(tǒng)的設(shè)計方法根底上，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)開發(fā)出來的。例如：用Pro/M軟件分析機(jī)械裝置的動態(tài)特性，用ANSYS軟件分析應(yīng)力都是這方面很好的例子，為準(zhǔn)確判斷裝置的可靠性和選擇設(shè)計參數(shù)奠定了根底。2.2.2通用現(xiàn)代為了滿足機(jī)械產(chǎn)品性能的高要求，在機(jī)械設(shè)計量采用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)展輔助設(shè)計和系統(tǒng)分析，這就是通用的現(xiàn)代設(shè)計方法。常見的方法包括優(yōu)化、有限元、可靠性、仿真、專家系統(tǒng)、CAD等。這些方法并不只是針對機(jī)械產(chǎn)品去研究，還有其自身的科學(xué)理論和方法。1優(yōu)化設(shè)計機(jī)械優(yōu)化設(shè)計是最優(yōu)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的移植和應(yīng)用，其根本思想是根據(jù)機(jī)械設(shè)計的理論，方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)等建立一反映工程設(shè)計問題和符合數(shù)學(xué)規(guī)劃要求的數(shù)學(xué)模型，然后采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法和計算機(jī)計算技術(shù)自動找出設(shè)計問題的最優(yōu)方案。它是機(jī)械設(shè)計理論與優(yōu)化數(shù)學(xué)、電子計算機(jī)相互結(jié)合而形成的一種現(xiàn)代設(shè)計方法。2仿真與虛擬設(shè)計計算機(jī)仿真技術(shù)是以計算機(jī)為工具"建立實際或聯(lián)想的系統(tǒng)模型〞并在不同條件下對模型進(jìn)展動態(tài)運行實驗的一門綜合性技術(shù)。而虛擬技術(shù)的本質(zhì)是以計算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提，在產(chǎn)品設(shè)計階段，實時地并行地模擬出產(chǎn)品開發(fā)全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造本錢、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的可維護(hù)性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率。這種方法不但縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，也實現(xiàn)了縮短產(chǎn)品開發(fā)與用戶之間的距離。3有限元設(shè)計這種方法是利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)〔幾何和載荷工況〕進(jìn)展模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng)。它不僅能用于工程中復(fù)雜的非線行問題、非穩(wěn)態(tài)問題的求解，而且還可用于工程設(shè)計中進(jìn)展復(fù)雜構(gòu)造的靜態(tài)和動力分析，并能準(zhǔn)確地計算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形，成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計算的有力分析工具。4模糊設(shè)計它是將模糊數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計中的一種設(shè)計方法。機(jī)械設(shè)計中就存在大量的模糊信息。如機(jī)械零部件設(shè)計中，零件的平安系數(shù)往往從保守觀點出發(fā)，取較大值而不經(jīng)濟(jì)，但在其允許的圍存在很大的模糊區(qū)間。機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)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(zhì)及對計謀的要求不盡一樣，但所采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(shè)計結(jié)果的影響進(jìn)展全面定量地分析，得出綜合的數(shù)量化指標(biāo)，作為選擇決斷的依據(jù)。第三章機(jī)械設(shè)計未來開展趨勢機(jī)械設(shè)計技術(shù)的開展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的飛速開展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品的科技含量和性價比不斷提高，世界圍技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實力的競爭日益劇烈，企業(yè)要在不斷變化的產(chǎn)品需求和劇烈的市場競爭中立于不敗之地，就要不斷地改良設(shè)計理念，使用先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低本錢，提高生產(chǎn)率，生產(chǎn)出符合用戶需求的高科