機械專業(yè)導(dǎo)論

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1、機械工程及自動化專業(yè)導(dǎo)論機械設(shè)計及理論篇東華大學(xué)機械工程學(xué)院毛立民2005年10月第一部分機械設(shè)計專業(yè)導(dǎo)論第一講機械產(chǎn)品設(shè)計基本概念設(shè)計目的和要求----產(chǎn)品的用途和達到技術(shù)水平；市場和技術(shù)調(diào)研----通過市場調(diào)研分析用戶需求和現(xiàn)有產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)；方案設(shè)計（總體設(shè)計）----通過方案的構(gòu)思、分析和論證，確定一組可行原理性方案；機構(gòu)設(shè)計----確定各運動部件的機構(gòu)形式，進行機構(gòu)的運動參數(shù)分析計算和優(yōu)化；結(jié)構(gòu)設(shè)計（詳細設(shè)計）----確定設(shè)計對象的細節(jié)結(jié)構(gòu)，進行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成產(chǎn)品的工程描述；產(chǎn)品試制和測試----完成產(chǎn)品樣機生產(chǎn)及有關(guān)測試項目，并進行設(shè)計反饋與修改；市場（用

2、戶）反饋意見產(chǎn)品改進、完善、定型傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設(shè)計方法用紙、鉛筆或二維繪圖軟件建造實驗環(huán)境，用傳感器測量載荷、變形和運動狀態(tài)設(shè)計繪圖制造實物樣機實物樣機實驗產(chǎn)品定型生產(chǎn)制造實物零件并裝配發(fā)現(xiàn)問題、重新修改設(shè)計現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計方法產(chǎn)品概念設(shè)計三維結(jié)構(gòu)設(shè)計運動學(xué)、動力學(xué)仿真分析有限元分析、尺寸、結(jié)構(gòu)優(yōu)化虛擬樣機驗證產(chǎn)品中的運動機構(gòu)原理是否正確驗證產(chǎn)品是否有強剛度振動等問題運動學(xué)問題動力學(xué)問題第二講現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計基本概念1.CAD----ComputerAidedDesign（計算機輔助設(shè)計），使用計算機系統(tǒng)進行設(shè)計的全過程，包括資料檢索、方案構(gòu)思、零件造型、工程分析、工程制圖、文

3、檔匯編CAD概念的產(chǎn)生和發(fā)展20世紀60年代初，美國麻省理工學(xué)院開發(fā)了名為Sketchpad的計算機交互圖形處理系統(tǒng)，形成了CAD的最初概念：科學(xué)計算、繪圖。20世紀70年代中期，CAD開始進入實用階段，主要技術(shù)特點是二維、三維線框造型，只能表達基本的幾何信息。不能有效表達幾何數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系，價格昂貴。20世紀70年代后期，CAD進入發(fā)展時期。飛機和汽車制造中的大量自由曲面問題促進了CAD的自由曲面造型技術(shù)發(fā)展。曲面造型系統(tǒng)為人類帶來了第一次CAD技術(shù)革命。20世紀80年代初，CAD實現(xiàn)了實體造型技術(shù)，能夠精確表達零件的屬性（如質(zhì)量、質(zhì)心、慣性矩等）。稱之為CAD發(fā)展史上第二

4、次革命。20世紀80年代中期，CAD實現(xiàn)了參數(shù)化實體造型技術(shù)，其特點是：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改等。參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。20世紀90年代初期，由于參數(shù)化技術(shù)存在許多不足，提出了比參數(shù)化更為先進的實體造型技術(shù)----變量化技術(shù)。CAD技術(shù)發(fā)展的第四次技術(shù)革命。CAD的定義：1973年國際信息聯(lián)合會：CAD是將人和機器混編在解題作業(yè)中的一種技術(shù)，從而使人和機器的最好特性聯(lián)系起來。20世紀80年代初，第二屆國際CAD會議：CAD是一個系統(tǒng)的概念，包括計算、圖形、信息自動交換、分析和文件處理五個方面。1984年國際設(shè)計及綜合

5、討論會：CAD不僅是設(shè)計手段，而且是一種新的設(shè)計方法和思維。典型的CAD/CAE軟件簡介1）CATIA(ComputerAidedThree-dimensionalInterfaceApplication)由法國達索飛機公司與IBM合作開發(fā)的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)，主要用于機械制造、工程設(shè)計、電子行業(yè)。主要特點是具有很強的三維復(fù)雜曲面造型和加工編程能力。2）UGⅡ(UNIGRAPHICSⅡ)由美國EDS公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM軟件，適用于飛機、汽車、通用機械以及模具的設(shè)計、分析和制造。3）Pro/ENGINEER美國PTC公司開發(fā)的機械設(shè)計自動化軟件系統(tǒng)，主要

6、用于汽車及運輸機械、宇航、飛機制造、電子及計算機設(shè)備行業(yè)。4）Solidworks美國Solidworks公司產(chǎn)品，具有高級曲面造型、大型裝配能力。5）Solidedge美國EDS公司產(chǎn)品。6）Autocad美國Autodesk公司產(chǎn)品。著名的二維設(shè)計軟件。7）CAXA北航海爾軟件公司產(chǎn)品。國產(chǎn)二維、三維設(shè)計軟件2.CAE----ComputerAidedEngineering(計算機輔助工程），以現(xiàn)代計算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計算機仿真為手段的工程技術(shù)分析，主要內(nèi)容包括有限元分析、邊界法、運動機構(gòu)分析、氣動和流場分析、電磁場分析等。CAE在工程分析中的作用已從分析和校核擴展到優(yōu)化設(shè)

7、計。CAE屬于廣義CAD的重要部分。計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM)計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計（CAPP）,柔性制造系統(tǒng)（FMS）計算機數(shù)控技術(shù)（CNC）,管理信息系統(tǒng)（MIS）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）第三講機械工程及自動化專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)范一、專業(yè)培養(yǎng)目標：培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的德、智、體、美全面發(fā)展的，能夠從事機械（或機電）產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的設(shè)計制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運行管理和銷售經(jīng)營等方面工作的，具有創(chuàng)新意識和團隊精神的寬厚型、復(fù)合型高級工程人才。二．本專