现代机械设计方法简介课件.ppt
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1、23-现代机械设计方法简现代机械设计方法简介介-宋宝玉版宋宝玉版2022-10-4现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介 一、机械部件设计的一般方法一、机械部件设计的一般方法 1 1、常用设计方法、常用设计方法1)理论设计 (设计、校核)2)经验设计 (类比)3)模型实验设计 (飞机-风洞)4)虚拟样机设计 5)反求设计 (研仿、仿生)现代机械设计方法简介宋宝玉版一、机械部件设计的一般方法一、机械部件设计的一般方法2 2、常用设计准则、常用设计准则1)强度准则 (拉伸、剪切)2)刚度准则 (弹性变形)3)精度准则 (尺寸、形状;分配、综合与匹配)4)寿命准则 (疲
2、劳、磨损、腐蚀)5)振动稳定性准则 (固有频率与激振频率)6)可靠性准则现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介3 3、传统设计与现代设计的主要区别、传统设计与现代设计的主要区别现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介二、现代机械设计方法二、现代机械设计方法现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介三、未来对机械工程的需求与驱动三、未来对机械工程的需求与驱动现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现
3、代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介四、计算机辅助设计(四、计算机辅助设计(CADCAD)CAD是以设计者为主体,利用软硬件系统的资源,对产品的设计进行规划决策等,并形成工程文件(档)的创造性活动,是现代设计方法的基础。利用CAD技术,从产品或设备的概念设计到提供用于制造的技术文件之间的过程可大大缩短。计算机辅助设计比传统设计的优点计算机辅助设计比传统设计的优点:1)能显著提高设计效率能显著提高设计效率 2)有利于产品的标准化系列化有利于产品的标准化系列化 3)设计与分析可统一设计与分析可统一 4)设计与制造可一体化设计与制造可一体化现代机械设
4、计方法简介宋宝玉版CAD应用领域概略比例()应用领域概略比例()现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介机械设计实例:机械设计实例:2D、3D图形变换图形变换现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介机械设计实例:凸轮机构CAD设计现
5、代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介五、可靠性设计五、可靠性设计1、可靠性、可靠性定义:产品在规定条件下和规定时间内完成规 定功能的能力。以概率来表示,也称可靠度。现代机械设计方法简介宋宝玉版2、可靠度分类等级及应用、可靠度分类等级及应用等级可靠度R用 途低高0 00.9us时,ZR0,R0.5;若ur-us为恒值,此时R值将随r及s的值增大而减小.根据传统设计中安全系数Sn的概念:Sn=ur/us1,此时Sn不变,而R却随r、s在变化;(2)当 ur-us=0时,ZR=0,R0.5,r、s对R无影响;(3)当ur-us0时,ZR0,R0.5,且r、s增大,R将朝
6、着减小的方向变化,此时Sn1,这种情况在用安全系数法设计时是不允许的.由此可见,安全系数设计法存在不合理现象,没有考虑强度及应力的离差r、s的影响.现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版例例:图10所示为一受拉圆型载面杆,已知力和截面直径服从正态分布,分别为N(uP、P)、N(ud、d),屈服强度亦服从正态分布N(ur,r).设可靠度为R,试进行强度可靠性设计(求直径均值和离差):当R=0.999时,d=?N(uN(ud d,d d)=d)=d0.015d0.015dN(uN(ur r,r r)=N(1076,42.2)MPa)=N(1076,42.2)MPaN(
7、uN(up p,p p)=N(30000,450)N)=N(30000,450)N圆杆受拉的强度可靠性模型圆杆受拉力圆杆截面尺寸材料屈服强度现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版 按可靠性求解,当R=0.999 时:此时的安全系数现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介 6、机械系统可靠性设计、机械系统可靠性设计现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介六、有限元设计六、有限元设计 1、起源、起源现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介六、有限
8、元设计六、有限元设计 1、起源、起源现代机械设计方法简介宋宝玉版1)大型桥梁结构的动态分析;2)地下建筑的抗震分析;3)海上石油钻井平台的响应分析(潮、汐、海流、风等)4)飞机、航天飞机等的结构整体分析;5)螺杆抽油泵螺杆的变形和稳定性分析(振型);6)碟型弹簧的翻转分析(临界失稳);7)球形超塑过程的模拟(仿真);8)裂纹尖端的应力强度因子(KIC);9)疲劳裂纹的计算机模拟;10)焊接熔池的温度场分析;11)超硬涂层的失效分析(CVD、PVD涂层);12)爆炸冲击波的破坏性分析;13)支撑结构的稳定性分析;14)流场分析(导弹发动机、液体流场等);15)液体固体耦合分析等(大坝、油罐车)。
9、现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介六、有限元设计六、有限元设计 1、起源、起源现代机械设计方法简介宋宝玉版现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介六、有限元设计六、有限元设计2020世纪世纪5050年代年代 在连续体力学领域在连续体力学领域飞机结构的静力和飞机结构的静力和动力特性分析中开始应用一种有效的数值分析方法动力特性分析中开始应用一种有效的数值分析方法伴随着电子计算机的飞速发展,在伴随着电子计算机的飞速发展,在2020世纪世纪7070年代初期,出年代初期,出现了大型通用、功能强大,计算可靠,工作效率高的有限现了大型通用、功能强大,计算可靠,工作效率高的有限元分析软件,并逐步成为结构
10、分析中的强有力的工具。元分析软件,并逐步成为结构分析中的强有力的工具。有限元分析(有限元分析(FEAFEA,Finite Element AnalysisFinite Element Analysis)利用数学)利用数学近似的方法对真实近似的方法对真实物理系统物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。(几何和载荷工况)进行模拟。利用简单而又相互作用的元素,即单元,实现用有限数量利用简单而又相互作用的元素,即单元,实现用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。的未知量去逼近无限未知量的真实系统。1、起源、起源圆的周长与多边形概念圆的周长与多边形概念现代机械设计方法简介宋宝玉版有限元有限元是那些集合
11、在一起能够表示实际连续域的离散单元有限元分析有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解 把一个原来是连续的物体划分为有限个单元,这些单元通过有限个节点相互连接,承受与实际载荷等效的节点载荷,并根据力的平衡条件进行分析,然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成整体进行综合求解。这个解不是准确解,而是近似数值解数值解(精度高、适应性强)有限元法的基本思想有限元法的基本思想离散化离散化现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介六、有限元设计六、有限元设计 1、起源、起源现代机械设计方法简介宋宝玉版1)问题及求解域定义:根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。2)求解域离散化:将求解域近似为
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