现代设计方法在机械系统设计中的应用

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1、现代设计方法在机械系统设计中的应用河南工程学院机械工程学院机制1045班陈先超201010614122现代设计方法在机械系统设计中的应用陈先超河南工程学院机械工程学院河南郑州451191摘要：阐述了传统机械系统设计方法和现代机械系统设计方法的特征；在传统机械系统设计的基础上提出了新的设计理论和设计方法，诸如优化设计、可靠性设计、创新设计、计算机辅助设计、以及设计方法学和有限元分析等，并详细介绍了各种现代设计方法在机械系统设计中的应用。关键词：机械系统设计现代设计方法设计理论设计方法ApplicationoftheModernDesignMethodsinMechanicalSystemDes

2、ignChenxianchaoAbstract:Expoundsthetraditionalmechanicalsystemdesignmethodsandcharacteristicsofmodernmechanicalsystemdesignmethods.Onthebasisofthetraditionalmechanicalsystemdesignputsforwardanewdesigntheoryanddesignmethods,suchasoptimizingdesign,reliabilitydesign,dynamicdesign,computeraideddesign,a

3、swellasthedesignmethodologyandthefiniteelementanalysis,etc,andintroducesindetailthevariousapplicationsofmoderndesignmethodinmachinerysystemdesign.Keywords:MechanicalsystemdesignModerndesignmethodDesigntheoryDesignmethod引言：随着科学技术的发展和经济的全球化，机械技术和各个学科不断交叉融合，制造业不断地向高速化、轻量化、虚拟化方向发展，用户对产品的需求越来越个性化、多样化。而现

4、代设计方法是在研究涉及竞争规律和分布式资源环境的设计活动发展起来的。现代设计方法是应用科学的思想和方法创造出性能先进、结构合理的产品，变被动地重复分析产品的性能为主动地设计产品参数的过程，把静态的、经验的、手工的转变为科学的、动态的、计算机化的方法。现代设计方法是新兴的综合性、交叉性学科。优化设计在机械系统设计中的应用　优化设计（optimaldesign）是从多种设计方案中选择最佳方案的设计方法。优化设计以最优化理论为基础，以计算机为工具，根据设计问题确定设计变量，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优化的设计方案。优化技术首先于第二次世界大战期间在军事上得以应用。机械优化设计

5、始于20世纪60年代，并在生产中得到了广泛的应用。1967年，R.L.福克斯等发表了机构最优化论文之后，C.S.贝特勒等利用几何规划解决了液体动压轴承的优化设计问题。通常机械优化设计问题多属于非线性规划问题。随着数学理论和电子计算机技术的发展，优化设计在工程中得到广泛的应用和发展，已成为一门新兴的独立的工程科学。它根据一般的设计理论、设计方法，遵循设计规范和国家标准等，把工程设计问题按实际需要转换成数学模型，然后应用优化技术和计算机计算技术，从众多可用设计方案中找出最优的设计方案。优化设计技术可提高产品设计水平、改进产品质量、推进计算机辅助设计具有重要作用。例如：变速箱的优化设计则可利用计算

6、机在约束域内按预定目标高速有效地优选出最佳的结构参数，是一种理想的高质量的设计方法。现代汽车技术的发展对传动装置的设计工作提出了更高的要求，在这种情况下，传动装置的设计，不但要满足动力性和经济性指标，而且要求结构紧凑、尺寸小、重量轻、传动效率高、工作可靠、寿命长、噪音低等。而传统设计方法缺乏严密的科学性，如为了强调零件可靠性，往往取较大安全系数，结果增加了设计零件的重量。并且生产周期长，设计质量低，材料消耗大。因而采用传统设计法进行变速器设计已不能满足汽车发展的客观需要，必须采用现代设计的方法。采用优化设计方法设计汽车变速箱的结构参数，可得到良好的汽车动力性和燃料经济性，使换档轻便，无冲击噪

7、声。同时也使设计者从大量的繁琐和重复的计算工作中解脱出来，使之有更多的精力从事创造性的工作，并大大缩短设计周期，提高设计效率。再如，对煤矿机械设备中的带式输送机中应用多目标优化设计，可优化V带根数、带轮直径和结构;对托罐装置横梁进行优化设计，可在满足强度的要求下实现重量最轻的日标。在设计阶段越早应用优化设计，就越能显示出采用优化设计对产品设计的优势。优化设计在矿山机械设计中也已得到广泛应用。优化的对象小自简单