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浅议远程机械设计
2013年度本科生毕业论文(设计)范文
浅议远程机械设计
学院:
电子信息工程学院
专业:
电子信息科学与技术学院
年级:
学生姓名:
学号:
导师及职称:
2013年6月
2013AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduate
OntheOriginofHaniNationalityandtheRiceCultureofTerracedField
Department:
Major:
Grade:
Student’sName:
StudentNo.:
Tutor:
FinishedbyJune,2013
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名:
日期:
毕业论文(设计)授权使用说明
本论文(设计)作者完全了解琼州学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。
有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。
保密的论文(设计)在解密后适用本规定。
作者签名:
指导教师签名:
日期:
日期:
毕业论文(设计)答辩委员会(答辩小组)成员名单
姓名
职称
单位
备注
主席(组长)
摘要
传统设计方法是主要采用封闭的收敛设计思维,进行经验类比设计。
在计算方面只进行静态分析,并将负荷、应力进行集中处理,对计算数据的误差采用增加安全系数的做法。
传统设计以手工设计为主,使用简单工具,进行人工计算绘图。
除此,传统设计是一种串行设计,即一个零件从设计到生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。
所以,一种产品从设计到正式投产要花很多时间,这样开发周期长,且串行设计过程中,各个环节之间缺乏信息沟通,经常导致工作人员之间的合作不协调。
近年来,由于计算机网络技术、Web技术和数据库技术的出现和飞速发展,给现代机械设计注入了新的生机活力,机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。
基于Web的远程设计就是在这种条件下产生的,它使得各制造企业可以充分利用Internet和Web的国际互联性和资源共享性,建立企业间的动态联盟或虚拟设计小组,通过分散组合在各地域企业的技术优势,发挥各个企业的局部特长,所以不同专业的技术人员可以不受地域的限制,在一个统一且易于访问的平台下进行异地的合作与设计,实现信息的交流与共享,进而快速发展出所需产品,提高产品设计的一次成功率。
作为现代设计的一个重要组成部分,远程机械设计是一个多学科、多技术的研究领域,涉及到机械工程及计算机技术等许多知识领域。
从机械设计的角度来看,主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。
从计算机技术方面来看,应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布,使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。
这些资源包括各种专业化的计算、分析程序,供设计使用的数据库和知识库等,所以要研究网络环境下设计资源的的获取与调用,设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等,为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。
关键词:
远程机械;设计;研究
ABSTRACT
Thetraditionaldesignmethodismainlyadoptsclosedconvergencedesignthinkingandexperienceindesigncalculationsanalogyonlystaticanalysis,andwillloadstresscentrallytreatedtocalculationerrorofthedatabyincreasingsafetycoefficientoftraditionaldesignpracticebyhand,thedesignisgivenpriorityto,theuseofsimpletools,artificialcalculationdrawinginadditiontothis,thetraditionaldesignisaserialdesign,namelyapartsfromdesigntoproductionisastageoftheworkisdonebeforemovingontothenextstageoftheworkso,aproductfromdesigntoformallyputintoproductiontospendalotoftime,thisdevelopmentcycleislong,andserialdesignprocess,eachlinkoflackofinformationcommunicationbetween,oftenleadstostaffthecooperationbetweenthenotharmonious.,mechanicaldesigngraduallytothedigitalnetworkbasedonWebdevelopmentdirectionoftheremotedesignisinthisconditionofgeneration,itmakesthemanufacturingenterprisecanmakefulluseoftheInternetandWebinternationalInternetsexandresourcesharing,setupenterprisedynamicunionorbetweenthevirtualdesignteam,bydispersingcombinationwithregionalenterprisetechnicaladvantage,eachenterprise'slocalspecialtyplay,sodifferentprofessionaltechnologypersonnelmaynotbeofgeographicalconstraints,inaunifiedandeasyaccesstodifferentlanscooperationanddesign,realizationofinformationexchangeandsharing,andrapiddevelopmenttheneededproducts,improvingproductdesignasuccess.Asthemoderndesignisanimportantpartofaremotemachinedesignismorethanadisciplinetechnicalfieldofstudy,involvingmechanicalengineeringandcomputertechnology,manyknowledgefieldfrommechanicaldesignpointofview,themainresearchdesignofprocessmodelingdesignoptimizationtheoryfromcomputertechnologyperspective,howshouldstudyofexistingdesignresourcesorganizationandrelease,makethese
resourcescanbeeasilythedesignerstodifferentqueryandcalltheseresourcesincludeallkindsofprofessionalcalculationprogramsfordesignofdatabaseanduseknowledgebase,etc,sowanttostudydesignresourcesunderthenetworkenvironmentoftheacquisitionandcalls,designprocessdesignpersonnelinformationbetweencommunicationandfeedbacketc,toremoteinthedesignofdistributedresourcesaccessandprovidethebasisandreferenceforthecall.
Keywords:
Keywords:
Theremotemachine;design;study
第一章机械设计发展概述
1.1机械设计发展的三个阶段
机械设计的发展史按时间来分,可分为三个阶段,分别是:
从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段,由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计,第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。
如果按其内容来分,可分为:
直觉设计阶段,经验设计阶段和理论设计阶段。
两种划分是一一对应的,是从不同角度来划分机械设计的发展史。
每一个阶段在设计理论,方法和制造工艺方面都有明显的特色。
下面就按时间来划分,把机械设计发展史划分为三个阶段来论述。
1.1.1机械设计起源和古代机械设计
我国近代的考古发现证明了一些传说和记载。
在浙江余姚河姆渡,河南郑裴李岗等遗址中都发现了七八千年以前制造相当精致的农具如石铲等。
我国古代经书中,对于古代使用,制造机械的情况有许多记载。
《周易》“系辞下”中有“黄帝,尧,舜氏作,刳木为舟,剡木为楫,剡楫之力以济不通”,“服牛乘马,引以致远”,“断木为杵,掘地为舀”。
由此可见,在4000多年以前,我国古代已经发明了车,船,农具和许多生活用具。
在《周易》第47卦“困”的卦辞中有“困于金车”,金车指用铜装饰起来的豪华马车。
清代学者章诚说“六经皆史”,在我国古代文献中随处可以见机械产品与人民生活密切的联系,在我国春秋战国时代的著作《道德经》中有“三十辐共一毂,像日月也”的说法,而在秦陵发掘出来的二号铜车马,车融会贯通就有30个车辐。
虽然据统计,当时的车每个车轮用30个轮辐,但是对轮辐的数目已经有了一定的规则。
此外,我国古代在武器,纺织机械,农具,船舶等方面也有许多发明,到秦汉时期(公元前221至公元220年)我国机械设计和制造已经达到相当高的技术水平,在当时世界上处于领选地位,在世界机械工程史上占有十分重要的位置。
在我国古代,机械发明,设计者与制造者是统一的。
有许多著名的人物,
他们的成果代表了当时我国的机械的设计水平。
唐代的时侯我国与许多国家开展了经济,文华和科学技术的交流,与东南亚,南亚,阿拉伯,非洲东海岸贸易频繁,对中国和世界其它的一些国家有很大的影响。
由于贸易的发展,要求商品增加,从而改进生产设备,使机械设计有了很大的发展,造纸,纺织,农业,矿业,陶瓷,印染,兵器等都有了新的进展,机械设计水平也提高了一大步,宋代沈括的著作《梦溪笔谈》记载了当时的许多科学成就,反映了当时的科学水平。
世界其它的国家也有不少机械的成果。
但这些设计多是凭设计者的经验完成的缺乏必要的,有一定精度的理论的计算。
1.1.2近代机械设计
17世纪欧洲的航海,纺织,钟表等工业的兴起,提出了许多技术部题,1644年英国组成了“哲学学院”,德国成立了实验研究会和柏林学会,1666年,法国,意大利也成立了研究机构。
在这些机构中工作的意大利人伽里略(1564~1642)发表了自由落体定律,惯性定律,抛物体运动,还进行过梁的弯曲实验;英国人牛顿提出了到家动的三大定律,1688年,他提出了计算流体黏度阻力的公式,奠定了古典力学的基础;英国人虎克建立了在一定范围内弹性体的应力-应变成正比的虎克定律;1705年伯努力提出了梁弯曲的微分方程式,在古典力学的基础上建立和发展了近代机械设计的理论(也称常规机械设计理论),为18世纪产业革命中机械工业的迅速发展提供了有力的技术理论支持;1764年英国人瓦特发明了蒸气机,为纺织,采矿,冶炼,船舶,食品,铁路等工业提供了强大的动力,推动了多种行业对机械的需求,使机械工业得到迅速的发展,而机械化使生产力迅速提高,进入了产业革命时代。
这一时期,对机械设计提出了很多的要求,各种机械的载荷,速度,尺寸都有很大的提高,因此机械设计理论也在古典力学的基础上迅速发展。
材料力学,弹性力学,流体力学,机械力学。
疲劳力学,疲劳强度理论,实验应力分析方法等都取得了大量的成果,建立了自己的学科体系。
在1854年德国学者劳莱克斯发表了著作《机械制造中的设计学》把过去溶在力学中的机械设计学独立出来,建立了以力学和制造为基础的新科学体系,
由此放生了“机构学”,“机械零件设计”,成为机械设计中的基本的内容。
在这一基础上,机械设计学得到了很快的发展。
在疲劳强度,接触应力,断裂力学,高温蠕变,流体动力润滑,齿轮接触疲劳强度计算,弯曲疲劳强度计算,滚动轴承强度理论等方面都取得了大量的成果,新工艺,新材科的,新结构的不断涌现没什么械设计的水平也取得了很大的发展。
机器的尺寸减少,速度增加,性能提高,机械设计的计算方法和数据积累也相应有了很大的发展,反映了时代的特色。
1.1.3现代机械设计
第二次世界大战以后,作为机械设计的理论基础的机械学继续以更加迅猛的速度发展,摩擦学,可靠性分析,机械优化设计,有限元计算,尤其是计算机在机械设计中迅速推广,使机械设计的速度和质量都有大幅的提高。
在机械中广泛运用计算机和自动化程度的提高,使现代的具有明显的特色。
因此,机械设计在理论,内容和方法方面与过去相比都有了划时代的发展。
而国际市场的激烈竞争,是现代机械设计的方法和发展的催化剂。
世界各国逐渐认识到产品市场竞争对各国经济发展的重要作用。
在产品竞争中,德国临于印有“MADEINUSA”的美国产品充斥德国市场,计划努力恢复德国产品的信誉,使“MADEINGERMANY”风靡世界,提出了“关键在于设计”(DerEngpassistdieKnostrution)的口号。
日本虽然在某尖端科学研究方面走在了一些国家的后面,但是,在产品设计的方面发展很快,迅速摆脱了二次世界大战以前“东洋货不好”的印象,大量生产各国市场上需要的产品,取得了巨大的经济效益。
美国,英国也逐渐认识到产品设计的重要性,美国提出了“为竞争的优势而设计”(DesigningforCompentitiveAdvance)的口号,有人说“21世纪将是设计的世纪”。
因些,机械产品设计在这一时期获得了空前的发展。
机械设计目前已经不宜作为机械学的一个分支,而应该认为是与机械学并立的一门技术科学了。
现代机械设计方法的特征是,它具有自己的学科体系和专门的内容。
其核心技术有3个方面:
(1)以产品的“功能”作为机械计的核心目标。
美国麦尔斯提出了“顾客购买的不是产品的本身,而是产品所具有的功能”,明解地说明了“功
能”是产品的本质和灵魂。
这一原理的提出大大地解放了设计师的思想,为了实现某一功能,可以采用各种不同的原理和结构。
我们可以从近年来的计时装置,文件复制设备,通讯方法等方面的飞速发展看出,设计师的聪明才智得到了空前的发挥,多方面的满足了社会的需要。
(2)“人机学”的形成和发展。
机械的工作往往与人是不可分的,如汽车,飞机有些操纵的信号要靠人输入。
必须考虑操纵者的反映速度和能力限制,还必须考虑操纵者和乘客的传舒适性。
如有一些武器设计者已经考虑使用者中,虽然磊部分是作右手方便的,但是习惯于用左手的(称为左利手或左撇子)也占有一定的百分率。
虽然许多产品已经向自动化发展,许多民用产品对使用者的拔术要求日益降低(俗称“傻瓜化”)。
但是机械产品竞毕竟是为了人类设计的。
考虑“人机学”是提高产品的竞争能力的重要方面。
实际上“傻瓜化”就是当前处理人机问题的一个重要的途径。
(3)建立系统的“工业设计”学科体系。
工业设计是设计者使产品在外观,色彩,形状,尺寸比例等方面的合理设计,使产品与人,环境更协调,以得到更好的使用效果与况争力。
1.2我国机械设计现状
我国在现代机械设计方面起步较晚,中国机械工程学会于1983年5月才召开了“第一次机械设计方法学讨论会”,但经过了多年的努力,我国在现代设计方法的研究方面已经取得了可喜的成绩,现在的中国可以自豪地称为“世界的工厂”,“MADEINCHINA”已经是世界闻名了。
但是相对于世界上先进的国家来说,我国的机械设计还是相当的落后的,具体表现为:
(1)对客观设计过程研究,了解不够。
尚未很好地掌握设计中的客观规律。
(2)当前设计的优劣主要取缺于设计者的经验。
(3)设计生产效率低。
(4)设计进度与质量不能很好控制。
(5)设计手段与方法有等改进。
(6)尚未形成能为大家接受的,能有效指导设计实践,较为系统的设计理论。
面对这一形势。
唯一的回答就是:
设计必须科学化,这意味着要科学地阐述客观设计过程及其本质,分析与设计有关的领域及其单位,在些基础上,科学地安排设计过程,使用科学的方法和手段进行设计。
同时也要求设计人员不公有丰富的专业知识,而且要掌握先进的设计理论,设计方法及设计手段,科学地进行设计工作,这样才能及时得到符合要求的产品。
发展我国的机械设计科学研究,必须集中探讨机械设计各主要环节的正确工作方法和解决问题的途径,收集开发新产品的成功经验和范例,积累大量的设计资料,了解世界有关行业的发展动向,致力于提高我国机械工业的水平,生产具有国际竞争力的机械产品。
相信我国学者们要总结过去设计经验并吸收外国先进的学术思想和科学技术的基础上,定能研究出一套适合我国的国情。
高效优质,经济地进行设计的规律和方法来为加速现代化建设做出应有的贡献。
第二章国内外远程机械设计发展
2.1远程设计的概念和意义
设计技术是设计人员根据市场对产品的需求,运用现代设计理论,结合经验,经过创造性的思维、规划及必要的设计计算,提出能满足用户对所需产品功能、性能要求可以用于制造的方案,并使方案付诸实施的技术。
在设计过程中需应用机械强度与振动、摩擦学、防腐蚀、可靠性、流体理论、热工学等基本科学知识,同时要考虑工业美学、制造工艺、材料应用、环境保护以及计算机应用技术、现代管理技术等科学知识。
因此,设计技术是一门多学科、多专业而且相互交叉的综合性很强的基础技术。
随着科学技术的不断发展,设计技术的范畴也在不断地扩大。
从单纯的产品功能设计扩展到全寿命周期设计,包括考虑环境因素的绿色设计;在设计的组织方式上,从传统的顺序设计方式过渡到并行设计方式;在设计手段上,从传统的手工设计向现代的计算机辅助设计过渡;应用网络技术发展协同设计等。
所有这些都是要以基础共性数据作为支撑的。
我们在众多的基础数据中,选择了最基本、最急需的技术领域的基础数据提供用户选用。
在激烈的市场竞争中,首先要求产品优质、高效,安全、可靠,因此机械强度与振动设计、摩擦学设计、防腐蚀设计、机械安全和可靠性设计、电气安全设计等方面的基础数据尤为重要,是我们首选的基础数据。
同时我们还推荐一些设计领域的新理念、新方法,鼓励设计人员通过创造性思维来设计新产品。
现代设计技术主题包括机械强度与振动设计、摩擦磨损与润滑设计、防腐蚀设计、机械安全与可靠性设计、电气安全设计、设计新技术6个技术领域。
机械强度与振动设计的主要任务是为机械产品的结构提供先进的设计方法、计算公式与程序,提供可靠的基础数据与图表、曲线,提供有效的测试技术、检测技术。
本系统 为用户提供以力学为基础的强度评价设计、静强度/刚度设计、抗疲劳设计、载荷谱、材料机械性能等方面的基础数据。
摩擦学设计作为近代设计思想和设计方法日益受到应有的重视,许多工业发达国家已经将摩擦学设计提升到与以力学为基础的强度设计并重的地位。
摩擦学设计是研究两个相互接触的物体作相对运动的相互作用表面的摩擦磨损理论和应用的科学技术。
它涉及到装备制造业许多零部件,特别是运动副在相对运动时接触表面的摩擦磨损和润滑问题。
本系统为用户提供滑动摩擦磨损、滚动摩擦磨损、材料疲劳磨损、摩擦制动材料、表面薄膜材料的摩擦学性能、极端工况下材料的摩擦磨损、润滑材料摩擦学数据、摩擦学故障诊断与失效分析、摩擦学标准等实用性强的摩擦学基础数据。
防腐蚀设计是以腐蚀数据库和防护知识库为基础,从产品的初期设计开始并贯穿于产品的整个生命周期。
本系统从产品零件防腐蚀设计、防腐蚀工程设计、材料自然环境腐蚀数据、腐蚀标准数据、腐蚀失效分析数据、材料工矿环境腐蚀数据、腐蚀知识及防腐新技术数据等多个方面、多角度地为用户在腐蚀控制方面提供一个循序渐进地、系统地解决腐蚀问题的方法,为用户在腐蚀与防护基本知识方面提供咨询。
机械安全与可靠性设计、电气安全设计是在产品的设计阶段就考虑其安全和可靠性问题,达到产品本质安全、可靠,从根本上实现产品的安全、可靠。
机械安全设计和电气安全设计,是一个问题的两个方面,有的数据联系紧密,甚至有部分交叉,必须同时考虑,才能构成产品安全的完整体系,本系统为用户提供机械安全术语、标准、危险事件、设备结构故障及可靠性、安全设计与评价等产品安全与可靠性设计的基础数据,以及电气安全术语、风险因素与风险评估、着火/电击/联接/运行危险因素、电离/非电离/故障/雷电等危险因素,还有电气安全的基本试验、安全技术的应用等方面的基础数据。
随着设计技术的发展,在传统设计方法、技术的基础上,与当前高新技术相结合、产生了一些设计新理念、新方法,我们这里统称为设计新技术,在这些新技术中我们选择了一些行业中普遍关注的、流行的、符合国家中长期规划策略的设计技术和方法,着手整合创新设计技术、绿色设计技术两方面的基础数据,我们从设计新理念、设计方法和所需的一些基础数据和应用案例介绍给大家,目的是让广大用户通过创造性思维,采用新的理念去设计新产品,不断总结经验,互相交流,共同提高。
2.2远程设计的国内外研究现状
协同仿真是一种复杂系统仿真方法,它支持处于不同地点,基于不同计算平台的人员采用不用的建模方法建立混合异构层次的仿真模型并在分布环境上进行仿真运行。
协同仿真技术是基于先进的建模技术,分布仿真技术和信息管理技术的综合应用技术,是在各领域建模,仿真分析工具CAx/DFx技术基础上的进一步发展,是多学科的协同技术。
协同仿真即包含时间轴上对产品全生命周期的单点仿真分
析,亦强调同一时间点上基于不同人员/工具对同一产品对象在系统层面上的联合仿真分析。
它支持“由上至下”的复杂系统开发模式,是分布异地的人员采用各领域的专业设计,分析工具协同地开发复杂系统的一条有效途径。
在国外,有关远程协同设
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