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1.1 机械系统设计在机械工程科学中的地位及作用
机械工程科学 是研究机械产品的性能、设计和制造的基础理论与技术的科学,机械工程科学可以按其经历阶段分为机械学和机械制造两大分学科。
1)首先研究的是机械产品的性能
2)从满足产品性能的目的出发进行设计
(总体设计和技术设计)
3)利用一定的方法和技术手段制造出该产品
注意:产品制造完成后最终的目的还是要出售,要出售的不是产品的本身,而是产品的性能和服务。
表征产品性能主要参数指标:功能、适应性、可靠性、安全性、使用成本等
第一章 绪论
*
机械工程科学的组成及相互关系
1)用先进的设计技术设计出“质量很差的产品”;
2)用先进的制造技术生产出“落后的高质量的产品”
*
机械设计与制造的关系:
设计与制造是不可分的统一体。设计是核心,制造是基础。
1)脱离了制造的设计会导致产品质量的低劣。由于制造系统本身的特定条件,对设计过程有极强的约束作用,所以在设计过程中必须考虑到现有制造系统的工艺能力对所设计产品性能的影响。
2)脱离了设计的制造会导致产品性能的落后。如果设计的产品从理论上或原理上存在先天不足,那么加工制造的质量再好,也无法弥补设计上的缺陷。
机械设计与制造的关系:制造对设计的约束作用
*
机械学是对机械进行功能综合并定量描述及控制其性能的基础技术科学。
机械学的主要任务:把各种知识、信息注入到设计中,加工成机械制造系统能接受的信息,并加工出合乎设计要求的产品的过程。
机械学的研究对象:
1) 机械工程中图形的表示原理和方法
2) 机械运动中的运动和力的变换与传递规律
3) 机械零件与构件中的应力、应变和机械的失效
4) 机械中的摩擦行为
5) 设计过程中的思维活动规律及其设计手段
6) 机械系统与人、环境的相互影响等
机械学/机械学的主要任务/机械学的研究对象
*
机械学的研究对象(按学科分类)
机械学的研究对象按学科来分:
1) 制图学 2) 机构学
3) 机械结构强度学4) 机械振动学 5) 摩擦学 6) 传动机械学
7) 设计理论与方法学 8) 机器人机械学
9) 人-机工程学等分学科。
*
人机工程学:研究机械系统与人和周围环境关系的科学。
人机工程学的两种设计思想:1)以人为中心;2)以机器为中心
机械学的研究对象——人机工程学
注意:两种设计思想均正确,针对不同的矛盾采用不同的设计思想
以机器为中心通常是设计者考虑问题的出发点——如何以最佳的原理及结构实现系统的功能。
以人为中心通常是用户或使用者/操作者考虑问题的出发点——如何以最舒适、最人性化的方式使用机器。
要求设计者和用户沟通,以便实现最佳的产品性能和操作性能
*
机械学包含的分学科
*
机械制造科学:研究机械制造系统、机械制造过程手段的科学。
包括:硬件(设备)、软件(工艺方法)
机械制造科学 的基本概念
机械制造学包括热加工和冷加工。
*
热加工:研究如何将材料加工成产品,如何保证、评估、提高这些产品安全可靠度和寿命的技术科学。主要内容:
1) 研究如何将材料加工成为一定形状及尺寸的机器部件
2) 研究在加工过程中保证或改进材料的内部组织、化学成分和加工性能
3) 研究发展机器部件所需的本体材料或其表面层
4) 研究机器部件的疲劳、蠕变、断裂韧性、应力腐蚀、寿命等使用性能问题
5) 研究加工工艺、加工装备机器自动流水线
机械热加工学按方法可分为:铸造、锻造、焊接、金属热处理、无损探测、表面工程等分学科。
机械制造学的基本概念——热加工
*
冷加工:
研究各种机械制造过程和方法的技术科学。
冷加工主要研究内容有:
1) 机械加工和装配工艺过程的生产装备及其自动化、集成化与智能化
2) 机械加工和装配工艺的过程和方法
3) 机械制造(冷加工)的基础理论。
机械制造学的基本概念——冷加工
*
机械(无严格的定论):须由两个以上的零、部件组成;这些零、部件中的运动部件,应按设计要求作确定的运动;把外来的能源变为有用的机械功。机械产品随处可见。
系统:指具有特定功
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