第0章传感器绪论

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1、第九章机械设计方法简介§9-1常规设计方法§9-2现代设计方法§9-3创新设计方法§9-4反求设计方法§9-1常规设计方法机械设计方法对机械产品的性能有决定作用机械设计方法分为：常规设计方法（传统设计方法），现代设计方法，创新设计方法。他们之间有区别，也有共同性。传统的常规机械设计方法，是以实践经验为基础，依据力学和数学建立的理论公式和经验公式，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明。一个完整的常规机械设计主要由下面的各个阶段所组成完整的常规机械设计由下面几个阶段所组成：1.市场需求分析2.明确机械产品的功能目标3

2、.方案设计4.技术设计阶段1)机构设计2)机构系统设计(协调设计)3)结构设计4)总装设计5)制造样机在常规机械设计过程中，也包含了设计人员的大量创造性成果，例如在方案设计阶段和结构设计阶段中都含有创新的过程。组成§9-2现代设计方法1.计算机辅助设计2.可靠性设计3.优化设计4.动态设计5.并行设计6.虚拟设计7.绿色设计（1)概述计算机辅助设计：(ComputerAidedDesign－CAD)：是指在设计活动中，利用计算机及工程设计软件作为工具，帮助工程技术人员进行设计的一切有关技术的总称。（2）计算机辅助设计系统的构成硬件系统

3、：计算机主机、输入设备、输出设备、图形显示器、外存储器及其它通信接口。软件系统：系统软件平台、支撑软件和应用软件三个层次所构成。1.计算机辅助设计2.可靠性设计（1）可靠性设计的概念可靠性设计是指把概率论、数理统计理论和可靠度指标引入到机械设计过程的新的设计方法。（2）与传统设计的区别传统设计是以许用应力或安全系数来判断机械零件是否满足工作要求或是否失效。可靠性设计的指标是产品的可靠性与可靠度。（3）可靠性设计的理论以应力—强度干涉理论为基础（4）机械强度可靠性设计过程（5）机械强度可靠性设计（6）机械系统可靠性设计aSab应力－强度

4、分布曲线的相互关系应力－强度分布曲线的相互关系图机械强度可靠性设计过程框图机械强度可靠性设计过程框图(5)机械强度可靠性设计1）首先应明确机械产品的工作时间，不同的工作时间具有不同的可靠度。2)其次要明确主要有哪些零部件决定了产品的可靠度，而另外的一些零部件即使出现故障，也不会造成很严重影响产品功能的后果。因此要根据零件的重要性与否来确定其可靠度值的大小。3)产品的可靠性指标往往还要根据市场来确定，有时也需要根据用户的要求来确定可靠度指标。4)可靠度指标还要受到经济和技术水平的制约。系统可靠性设计主要有两类大问题：第一，按照已知零部件

5、或各单元的可靠性数据计算系统的可靠性指标，称为可靠性预测，应进行系统的几种结构模型的计算、比较，以得到尽量满意的系统设计方案和可靠性指标；第二，按照已给定的系统可靠性指标、对组成系统的单元进行可靠性分配，并在多种设计方案中比较、选优。(6)机械系统可靠性设计3.优化设计机械优化设计是某项机械设计在规定的各种限制条件下，优选设计参数，使某项或几项设计指标获得最优值的设计过程。优化设计流程常规设计流程优化设计的数学模型：优化设计的数学模型：一组设计参数称为设计变量，用列向量X或行向量的转置来表示。约束函数或约束条件，可以表示为：目标函数为

6、：工程优化设计可以描述为：确定一组设计变量，在满足全部约束条件的前提下，使目标函数值最小。4.动态设计（1）动态设计的基本内容：振动设计在已知输入情况下，设计系统的振动特性，使得它的动态响应满足一定要求，这是结构动力学的正问题。系统辨识通过已知的输入和输出来确定系统的动态特性，这是结构动力学的第一类逆问题。环境预测（载荷识别）已知系统的动态特性和输出的情况下来反识别输入，这是结构动力学的第二类逆问题。（2）动态设计的一般步骤1）系统的动态模型2）动态载荷识别3)系统动态特性的分析和确定4)动态响应5)载荷谱系统仿真及其结构修改与优化在

7、确定了系统模型和动态特性以后，就可以在计算机上对所设计和分析的结构进行仿真输出。5.并行设计（1)并行设计的基本概念美国国防分析研究院并行工程的定义：对产品设计及其相关过程(包括设计过程、制造过程、和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式，这种模式力图使开发者一开始就考虑到产品生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度与用户要求（2)并行设计的基本过程和特点首先看一下传统串行设计的一般过程1）串行设计过程在串行设计过程中，设计部门一直是独立于生产过程。串联方法的设计生命周期总时间可表示为：2）并行设计过程并行设计将产品开

8、发周期分解成许多阶段，每个阶段有自己的独立时间段，组成全过程；不同的设计时段之间有一部分重叠，代表了不同设计阶段之间可以同时进行。6.虚拟设计(1)虚拟设计的概念:虚拟设计的描述性定义：以“虚拟现实”技术为基础，以机械产