机械结构动态设计及应用分析

机械结构动态设计及应用分析

摘要：随着社会科技的不断创新发展，高科技越来越多的运用到人们的生活中，给人们的生活带来极大的方便，同时也促进社会机械化水平的发展，如今，在新时代背景下，机械设备几乎被应用到生产生活的各个领域，不仅提升了生产效率，节约了时间，而且还降低了生产难度，使劳动强度也有所减少，进一步节约了人力、物力资源。目前，机械化使用最频繁的是工业生产领域，同时，工业领域对机械化的设备性能、精度、自动化程度等要求比较高，因而，机械化在推动社会生产向前发展的同时，又面临新的挑战。社会不断的向前发展，因而对机械化的要求也不断的提高，传统的机械化设备也无法满足社会发展的需要，因此，新型的机械化设计将动态设计理论融入其中，从而促进机械化工业生产发展。下面就机械化动态设计及应用方面的问题进行深入分析研究。

关键词：机械结构；动态设计；应用分析

随着社会经济的发展，先进的生产技术不断的应用在人们的生产生活中，给人们的生活带来极大的方便，但机械化的研究发展仍在不断地进行，使得机械化产品向智能化、自动化方向发展。让更多的产品不仅向现代化过渡，而且还要向高度精度化程度迈进。但随着社会发展要求的不断提高，机械产品的结构越来越复杂，设计面临的技术难度也越来越高，在不断改进传统设计模式的情况下，提高机械结构设计水平，已成为当下机械领域的研究重点。而出现的机械结构动态设计对于解决传统机械设计中的问题具有很大的帮助。

一、机械结构动态设计分析

与动态设计相对应的是静态设计分析，静态设计分析是一种传统的机械设计方式，在机械设计过程中，主要依据机械理论基和经验而展开的设计研究，具有相对固定性，也使得机械产品具有相对稳定性，但最大的不足之处是：传统的机

械设计缺乏针对性，并在生活实际应用中，由于生活中的事物丰富多样，而传统的机械设计无法适应众多方面的需求，因而传统机械设计的适用性不强。而机械结构动态设计，它是在动态载荷作用的情况下进行设计的[1]。它主要对各项参数和结构设计出一个模型，然后根据实际需要，再进行变动设计出与使用要求完全相同的机械产品。

机械结构动态设计模式对结构动态特性有充分的了解，并能找出机械结构在运行状态下的问题，从而能够准确快速的解决结构中的问题，进而提高了机械结构的稳定性、安全性，能够延长机械产品在使用过程中的时间，并且，在不断的发现问题、改进问题的过程中，还能优化机械结构性能。由于结构动态设计涉及计算机技术、设计技术、动态分析技术等方面，因而在设计过程中需要做充分的准备。

二、机械结构动态设计中的常用技术

（一）ANSYS技术

机械结构动态化设计是与传统的机械设计不同，因而采用的技术也比较先进。ANSYS技术在机械结构动态中的应用，能够给机械结构动态设计提供简单的计算程序和稳定的操作，根据机械结构设计的要求，分析机械结构设计过程中出现的问题。并针对问题制定出相应的设计流程和设计步骤。在使用ANSYS技术软件系统时，还要配合应用CAD软件，对机械结构的相关数据进行准确计算，避免因数据出现错误而影响设计质量和设计进程。目前，ANSYS技术软件在家用电器领域和交通运输领域中的机械结构设计中的应用比较广泛，因此在设计的过程中要及时反馈机械结构动态设计结果，并根据实际情况消除机械结构设计中的误差，进而增加机械结构设计中的准确性。

（二）有限元建模技术

机械结构的设计复杂、繁琐，因而在设计中经常出现错误，为了进一步优化机械结构动态设计，可通过运用有限元建模，进行完善机械结构，并将其至于比较真实的区域中，并对机械结构设计进行合理规划，并在动态设计中运用有限元

建模技术，对涉及的单元函数进行合理求解，并计算出动态设计的位置函数表达式[2]。然后可根据生活实际的需要，带入不同的参数求解不同的数值，然后设计相应的机械产品。

三、机械结构动态设计应用分析

通过与传统机械设计比较分析，结构动态设计不仅能够全面提升设计质量，保障结构动态的工作性能，而且还有利于提高设计效率，能够降低结构动态设计成本。从综合角度考虑，机械动态结构设计的发展市场比较广阔，应该积极推广，让机械结构动态设计被应用到更多的领域。

在机械结构动态设计应用过程中，首先要对结构设计目标进行合理设定，根据机械设计的实际情况和要求，制定出设计策略和设计思路，并确保结构动态的设计保持前后一致，让动态设计形成一个整体，并保证结构动态设计符合社会发展的需要。比如：设计目标的参数、结构的动态性能、机械结构的整体性等，要在设计一环紧扣一环，确保每一个设计程序的质量，从而确保机械结构动态设计的整体质量安全。在机械结构动态设计中，要不断与设计图纸进行核对，从而降低模型误差。

在机械结构动态设计应用中，要注重计算机信息技术的应用。由于机械结构动态设计的程序比较复杂，需要借助一些技术软件才能完成，那么在利用软件技术的同时，也要注重设计效果，为了保证机械动态设计具有良好的设计效果，就要在设计中深入落实仿真技术的使用，让机械结构动态设计在虚拟的技术中减少数据、形状的误差，确保机械结构动态设计效果的真实性，同时也提高真实机械产品设计的精确度[3]。此外，还要对动态设计运用信息化建模，让机械动态设计向智能化、自动化方向发展。

结束语

目前，随着社会经济技术的发展，越来越多的高新技术被运用到人们的生活中，极大的方便了人们的生活，也使得人类社会向机械化全面发展，机械设备已

成为现代生产活动中不可缺少的工具，机械化、自动化越来越多。然而，人们的生活越方便，他们的要求就越高，之前的生产技术服务已经无法满足人们当下的生活节奏，因此，社会又要面临新的改革，使机械结构动态设计在运用新技术的情况下让设计的效果更具真实性，同时也让设计的机械结构动态性能得到很大的提升，进而全面推广机械结构动态设计，将动态设计应用在各个领域。

参考文献：

[1]唐华林.机械结构动态设计及应用分析[J].当代教育实践与教学研究,2016,06:139.

[2]徐广晨,翁泽宇,张南南.有限元技术在基于能量平衡的机床动态设计中的应用[J].机械制造,2015,02:8-10.

[3]贾伟,何垠均.针对机械结构动态设计的几点探讨[J].山东工业技术,2016,10:294.

机械优化设计大作业2011 - 副本

宁波工程学院机械工程学院 机械优化设计大作业 班级 姓名 学号 教师

机械优化设计大作业 1.题目 行星减速器结构优化设计 NGW型行星减速器应用非常广泛。 1.1结构特点 (1)体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高； (2)传动效率高，工作高； (3)传动比大。 1.2用途和使用条件 某行星齿轮减速器主要用于石油钻采设备的减速，其高速轴转速为1300r/min；工作环境温度为-20℃～60℃，可正、反两向运转。 按该减速器最小体积准则，确定行星减速器的主要参数。 2.已知条件 传动比u=4.64，输入扭矩T=1175.4N.m，齿轮材料均选用38SiMnMo钢，表面淬火硬度HRC 45~55，行星轮个数为3。要求传动比相对误差02 ?u。 .0 ≤ 弹性影响系数Z E=189.8MPa1/2；载荷系数k=1.05； 齿轮接触疲劳强度极限[σ]H=1250MPa； 齿轮弯曲疲劳强度极限[σ]F=1000MPa； =2.97；应力校正系数Y Sa=1.52； 齿轮的齿形系数Y Fa 小齿轮齿数z取值范围17--25；模数m取值范围2—6。 注： 优化目标为太阳轮齿数、齿宽和模数，初始点[24，52，5]T

3.数学模型的建立 建立数学模型见图1，即用数学语言来描述最优化问题，模型中的数学关系式反映了最优化问题所要达到的目标和各种约 束条件。 3.1设计变量的确定 影响行星齿轮减速器体积的独立参数为中心轮齿数、齿宽、模数及行星齿轮的个数,将他们列为设计变量，即： x=[x 1 x 2 x 3 x 4 ]T=[z 1 b m c]T [1] 式中：z 1ˉ￣ 太阳轮齿数；b―齿宽（mm）；m—模数（mm）;行星轮的个数。通常情况下，行星轮个数根据机构类型以事先选定，由已知条件c=3。这样，设计变量为： x=[x 1 x 2 x 3 ]T=[z 1 b m]T [1] 3.2目标函数的确定 为了方便，行星齿轮减速器的重量可取太阳轮和3个行星轮体积之和来代替，即： V=π/4（d 12+Cd 2 2）b 式中：d 1--太阳轮1的分度圆直径，mm；d 2 --行星轮2的分度圆 直径，mm。 将d 1=mz 1， d 2 =mz 2 ，z 2 =z 1 （u－2）/2代入（3）式整理，目标函数 则为： F（x）=0.19635m2z 1 2b［4+（u－2）2c］[1] 式中u--减速器传动比;c--行星轮个数 由已知条件c=3,u=4.64,因此目标函数可简化为： F（x）=4.891x 32x 1 2x 2

信息化背景下探讨机械结构动态设计

信息化背景下探讨机械结构动态设计 摘要现在的机械产品不断趋于自动化、轻量化、高精度化、智能化，机械结构日益复杂，设计难度也不断增大，传统设计方法不再适应现代机械结构设计要求，怎样提高设计水平是机械工业研究重点。而机械结构动态设计对优化传统设计有很大帮助，接下来就基于机械结构动态设计要求，探索相应的策略，助力机械结构设计科学性的提升。 关键词机械结构设计；动态设计；设计要求；策略建议 随着社会科技的持续发展和进步，机械产品更新换代速度越来越快，为缩短机械产品设计时间、提高设计质量，为适应市场激烈的竞争、抢占更多市场份额，机械结构动态设计应运而生，它结合工程设计与数学科学，对机械结构设计的效率与质量产生重要的积极影响。因此，机械结构动态设计就成为一项急需研究的重要课题。 1 机械结构动态设计的要求 最近几年，机械产品的振动、噪声等问题日益突出，设计者日益重视提升机械产品的性能。但为提升机械结构设计质量与水平，要求设计者必须重视分析机械产品试验模态，清楚了解机械动态特性，全面考虑输入速度波动、原动机激励影响、构件弹性变形以及运动副间隙等因素，考虑机械产品固有的频率和阻尼特性，对机械产品动强度以及运行振动状况进行分析。机械结构动态设计主要在于设计者要结合产品使用特性、性能要求，科学构建动力模型，优化设计流程，改进机械产品阻尼系数、弹性系数以及结构形式、构件尺寸等，在机械结构动态设计实践中细致分析薄弱环节，有机结合模型模拟状态，有目的、有针对性地改进[1]。同时，设计者在机械结构动态设计中要坚持完善各种各样的参数，合理选择变量信息，实现机械结构动态设计的最优化，并做好实践工作，使设计满足机械结构精细化的要求，构建高效的、稳定的机械结构模型，依托科学设计持续提高机械结构动态设计水平。 2 机械结构动态设计的策略建议 2.1 解决好机械结构逆向型问题 在机械结构动态设计中，逆向问题时最主要的问题之一，部分机械产品设计尽管与动态设计要求相符，但结构的相关参数无法和刚度矩阵有效结合在一起，因而设计者要重视解决好机械结构逆向型问题。逆向型问题指的是在机械结构设计中能满足动态特征需要，将系统结构参数转变成逆特征值，推理设计对象的信息，以便有效结合机械结构刚度矩阵与参数[2]。常用的方法是求解有限元逆特征值，通过对结构设计参数进行研究，采取线性求解方法得到机械结构尺寸的数值。

立体车库的内部机械结构的优化设计

目录 摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第一章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.1 课题的来源及研究的目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.2 机械式停车库．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.3 机械优化设计相关知识．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.3.1 优化设计概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.3.2 约束优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第二章立体车库总体结构的研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.1 机械立体车库的总体结构形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.2 立体车库的总体结构的选择与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.3 立体车库的存取车方式的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.4 立体车库主体建筑结构的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第三章固定叉梳的优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1 横移叉梳和固定叉梳结构形式的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.2 固定叉梳的优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第四章立体车库钢结构骨架的优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.1 立体停车库钢结构骨架基本结构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.2 立体停车库钢结构骨架的模型化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.3 钢结构骨架的受力情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.4 进行受力分析的基本假设．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.5 钢结构骨架的受力分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.6 钢结构骨架的变形分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.7 结构优化设计模型的建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.8 优化结果及分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 参考文献(References)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

机械创新设计较完整版

第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性

(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合

机械结构优化设计作业

甘蔗收获机机械台架虚拟样机 结构优化设计 摘要：结构优化设计就是寻求满足约束条件下的最佳构建尺寸、结构形式以及材料配置方式。利用有限元方法对虚拟样机台架结构进行分析，并采用一阶方法对台架进行优化，预估出经验设计结构上的最危险点，并对结构进行改造和优化，可以保证结构综合应力在材料的许用应力范围内，对结构轻量化，合理分配材料，大大缩短研制周期，降低设计成本，为虚拟样机的创新设计可以提供一种新的设计及优化设计方法。 关键词：甘蔗收获机；优化设计；模态分析；一阶方法 引言：甘蔗作为重要经济作物在全世界范围内广泛种植，中国的种植面积在世界位居第三位，成为我国制糖，轻工，化工和能源的重要原料，对整个国民经济的发展都有重要的地位和作用。甘蔗收获包括切梢、切割、清理和装运等工序，为甘蔗生产过程中劳动强度最大，费工费时，成本最高的一个环节。在我国，甘蔗成产机械化程度低，随着人工收获成本的逐年增加，我国糖业面临着巨大的竞争压力，实现甘蔗收获机械化的要求愈加迫切。随着设计理论与设计理念的发展，对虚拟样机进行优化设计能改进凭经验设计出现的缺陷以及预估结构或机构的最危险点，从而对其进行改造和优化，对设计结果及时进行审查，并及时反馈给设计人员，实现了设计过程中的快速反馈，按照优化后的设计方案进行物理样机研制，可以避开预估的缺陷和危险点，从而使结构更趋于合理，降低了制造成本，大大缩短了设计和产品研制周期，还可以保证将错误消灭在萌芽状态。 虚拟样机技术[ 1]为这类创新产品的开发提供了强有力的手段。甘蔗收割机在工作过程中, 要经历扶蔗、砍蔗、输送、断尾以及剥叶等动作, 承受的都是动态载荷, 而结构的固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数, 因此本文采用通用有限元分析软件ANSYS对甘蔗收割机机架结构部件进行模态分析, 根据机架结构的低阶模态和振型, 确定对机架结构是进行动力刚度优化还是静力强度优化。 1.机架结构模型建立

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

机械结构设计课程教学大纲

《机械结构设计》课程教学大纲 执笔人：陈建毅编撰日期：2009年8月30日 一、课程概述 《机械结构设计》是工业设计专业的职业核心课程（属于B类），它包括理论力学、材料力学和机械设计基础三部分内容。计划时数为68学时，本课程4学分。 通过本课程的学习，使学生掌握工程力学和机械设计有关的基本概念、基本理论和基本方法。会对物体进行正确的受力分析，会分析计算一些简单力学问题。培养学生对工程设计中的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识和比较熟练的计算能力、分析能力和初步的实验分析能力。使学生学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决机械工程中的一些简单实际问题。掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、性能特点，及其使用、维护的基础知识。掌握常用机构的基本理论和设计方法，常用零部件失效形式、设计准则和设计方法。在本课程的学习，注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。 教学对象：工业设计专业大二上学期的高职学生。 二、教学内容描述 教学内容分成两个模块：工程力学基础和机械设计基础。工程力学主要内容分为静力分析和强度分析；机械设计基础分为机械零件基础、常用机构、机械传动基础。 第一篇工程力学基础 第一章工程力学的基本概念 教学内容： 第一节工程力学与工业设计 第二节工程力学的研究对象与基本内容 第三节工程力学的基本概念 第四节静力学公理 第五节约束与约束反力 第六节分离体与受力图 教学要求：了解力与力系的基本概念，掌握静力学的基本公理和各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体，画受力图。 第二章构件与产品的静力分析 教学内容： 第一节平面力系的简化与合成 第二节平面力系平衡问题的求解 第三节空间力系简介超静定的概念

机械结构动态设计及应用分析

机械结构动态设计及应用分析 摘要：随着社会科技的不断创新发展，高科技越来越多的运用到人们的生活中，给人们的生活带来极大的方便，同时也促进社会机械化水平的发展，如今，在新时代背景下，机械设备几乎被应用到生产生活的各个领域，不仅提升了生产效率，节约了时间，而且还降低了生产难度，使劳动强度也有所减少，进一步节约了人力、物力资源。目前，机械化使用最频繁的是工业生产领域，同时，工业领域对机械化的设备性能、精度、自动化程度等要求比较高，因而，机械化在推动社会生产向前发展的同时，又面临新的挑战。社会不断的向前发展，因而对机械化的要求也不断的提高，传统的机械化设备也无法满足社会发展的需要，因此，新型的机械化设计将动态设计理论融入其中，从而促进机械化工业生产发展。下面就机械化动态设计及应用方面的问题进行深入分析研究。 关键词：机械结构；动态设计；应用分析 随着社会经济的发展，先进的生产技术不断的应用在人们的生产生活中，给人们的生活带来极大的方便，但机械化的研究发展仍在不断地进行，使得机械化产品向智能化、自动化方向发展。让更多的产品不仅向现代化过渡，而且还要向高度精度化程度迈进。但随着社会发展要求的不断提高，机械产品的结构越来越复杂，设计面临的技术难度也越来越高，在不断改进传统设计模式的情况下，提高机械结构设计水平，已成为当下机械领域的研究重点。而出现的机械结构动态设计对于解决传统机械设计中的问题具有很大的帮助。 一、机械结构动态设计分析 与动态设计相对应的是静态设计分析，静态设计分析是一种传统的机械设计方式，在机械设计过程中，主要依据机械理论基和经验而展开的设计研究，具有相对固定性，也使得机械产品具有相对稳定性，但最大的不足之处是：传统的机

机械创新设计案例

机械创新设计案例 我们知道，目前，机械产品的国际竞争非常激烈，要保持和发展我国机械产品在机械市场中的份额，关键靠的就是创新。我们要摆脱现在在机械创新设计上的落后局面，就要我国机械人才的创新设计能力。 机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。 案例一：新型内燃机的开发实例 一般圆柱凸轮机构是将凸轮的回转运动变为从动杆的往复运动，而此处利用反动作，即当活塞往复运动时，通过连杆端部的滑块在凸轮槽中滑动而推动凸轮转动，经输出轴输出转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°。系统中没有飞轮，控制回转运动平稳。 这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到减速增矩的目的。这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重型机械、建筑机械等行业。 旋转式发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率相同时，

具有体积小、重量轻、噪声低、旋转速度范围大以及结构简单等优点，但在实用化生产的过程中还有许多问题需要解决。 随着生产科学技术的发展，必然会出现更多新型的内燃机和动力机械。人们总是在发现矛盾和解决矛盾的过程中不断取得进步。而在开发设计过程中敢于突破，善于运用类比、组合、替代等创新技法，认真进行科学分析，将会使人们得到更多创新的、进步的、高级的产品。 案例二：圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置。圆柱凸轮数控铣削装置包括工作台直线运动坐标轴和工件回转运动坐标轴，在加工圆柱凸轮时，本装置根据数控加工程序控制工件作旋转进给运动和直线进给运动，通过普通立式铣床工作台的垂直运动进行切深调整，这样就可以实现一条凸轮曲线槽的连续自动化加工。 案例一图

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛 2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

机械结构动态设计方法及应用分析

机械结构动态设计方法及应用分析 发表时间：2016-06-22T10:31:43.103Z 来源：《科技中国》2016年4期作者：文思钊汪伟[导读] 随着现代机械制造业的快速发展，对机械产品质量也提出更高的要求。 武汉滨湖电子有限责任公司湖北武汉430205 摘要：随着现代机械制造业的快速发展，对机械产品质量也提出更高的要求。从现行大多机械设备设计情况看，更注重以自动化、轻量化、精密型以及高效型等为设计方向。但也有部分设备运行中在噪声、振动问题上较为严重，不仅影响设备综合性能的发挥，也容易对操作人员带来一定的伤害。通过实践研究发现，将动态设计方法引入其中，对提升机械结构设计水平可起到明显作用。本文将对ANSYS软件应用下的有限元动力学、试验模态分析在结构动态设计的应用以及基于结构动力学的结构动态设计进行探析。 关键词：动态设计；机械结构；应用 前言：作为一项复杂系统工程，工程结构设计需充分做好可靠性、热强度、疲劳、振动以及静强度分析，若设计中忽视对这些因素的考虑，便会产生设备运行中功能性与可靠性较差等问题。尽管部分制造企业逐渐将动态设计方法引入，但所取得的成效并不明显，究其原因在未能对动态设计给予正确认识。因此，本文对动态设计方法在机械结构设计中的运用研究，具有十分重要的意义。 一、ANSYS软件应用下的有限元动力学分析 关于动力学分析，其旨在对系统动力特性进行研究，而这种特性又表现在线性与非线性动力两方面，或以载荷与时间变化关系为依据可细化为瞬态、稳态等动力分析。以其中现行分析为例，可考虑将ANSYS软件引入，其对于动力学特性的分析可起到明显作用。本文在研究中便考虑以ANSYS软件应用为基础，构建相应的有限元模型。在保证建模合理且连接条件、边界条件等合理的情况下，要求结合具体机械结构完成有限元模态分析过程。具体建模中由于需对实体结构、板壳结果进行考虑，所以可将混合建模技术引入。该技术指导下首先要求做好模型简化工作，如对于水下航行器，可对影响整体结构较小的如小倒角、小圆角以及小孔等忽略，而连接锥、尾锥与壳体可作为刚性连接，或由卡箍连接的中间壳体与连接盘，也可以刚性连接为主，这些连接部分将作为模型主要内容。其次需进行关键点的构建，可通过将CAD软件引入，对各点坐标进行求解。且注意在关键点设置合理基础上选择单元类型，这样可在各单元利用下完成应变、变形、应力刚化、膨胀与塑性等分析过程。最后，做好指定材料属性与构建结构实体模型工作。如中段中的材料单位铝合金，其在弹性模量、波松比与材料密度上分别保持为7e10Pa、0.3与2.7e3kg/m3。而在实体模型构建中，要求采用点、线、面依次进行壳体结构建模过程。需注意的是，模型构建时由于水下航行器在结构上较为复杂，所以采用有限元分析时，还应做好谐响应分析，这样可保证设计人员对持续动力进行预测，尽可能将疲劳、共振等带来的影响控制到最低程度[1]。 二、试验模态分析在结构动态设计的应用 关于试验模态分析，其主要指对机械结构系统采取振动特性研究，使其中表征模态参数被求解，可直接将激振力施加于机械中，在此基础上对机械振动响应进行测量，这样便能完成振动特性、模态参数识别等过程。从试验模态分析看，集中表现为试验模态、计算模态两方面。前者实现中通常以步进正弦、多点随机以及锤击法模态等为主，而后者则是在有限元模型下完成结构动态特性分析过程。具体引入到机械结构分析中，主要在机械及其具体结构上激振，并通过识别频率相应、模态参数，使系统参数被分析[2]。具体进行试验模态分析中，其步骤包括：①试件仿真。该过程既可在实验室也可直接在现场开展，主要需对结构试件、机械试件等是否接近真实情况；②合理布置传感器与激振器。由于结构试件测量中需从三个方向开展，所以可将三轴振动传感器引入。而在激振器方面，主要需保证激振力的施加较为合理；③测试频率响应。测试中一般以通道校准方式为主，判断振动响应、激振力响应情况，或直接采用系统校准方式，对试件进行测试。在完成这些工序后，便需识别模态参数并将最后的分析结果输出。以水下航行器为例，在结构模态分析中可考虑将PULSE多分析仪引入，为使其测试结果得以验证，要求将虚拟仪器引入，这样可使最终的测试结果更为精确[3]。 三、基于结构动力学的结构动态设计分析 实际动态设计机械结构中，面临的问题主要表现在如何动态优化结构层面，包括：第一，固有频率。该问题又可被理解为广义特征值、带频率约束等，要求在求解中将矩阵摄动法、优化准则法以及数学规划等引入。第二，振型问题。其主要指特征向量反问题，可通过惩罚函数法使其得以解决。第三，振幅问题。一般激振力扰动时，若结构参数不合理，很容易导致动力响应振幅值受到影响，需适时做好结构参数调整，以此达到优化的目的。结合这三方面问题，在动态设计机械结构中，以水下航行器为例，要求采取动力学修改方式。如直接将筋板设置于壳体中，保证结构在刚度上得以增强，使振动幅度进一步降低。为保证动力修改后，结构设计更为合理，如在ANSYS软件利用基础上采取有限元动力学分析，并对材料更换后判断幅值变化。通常在材料更换下，对于壳体运动的抑制可起到明显改善作用[4]。 结论：动态设计方法的引入是提升机械结构动态设计水平的关键所在。实际设计中，应正确认识动态设计的基本内涵与重要性，将ANSYS软件引入并进行有限元动力学分析，同时注意在结构动态设计中将试验模态方法引入，其目的在于有效判断结构振动特性。另外，设计中需结合具体振幅、振型与固有频率问题，采取动态参数调整方式，并判断参数调整后的设计是否合理，这样才可促进机械结构综合性能的提升。 参考文献： [1]张艳岗. 基于关键时间点的能量等效静态载荷法及结构动态响应优化研究[D].中北大学,2014. [2]李小刚,程锦,刘振宇,吴震宇. 基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计[J]. 机械工程学报,2014,03:165-173. [3]姜衡. FWV-6A立式加工中心动静态特性分析及优化设计[D].华南理工大学,2011. [4]宋婷婷. 桥式起重机桥架的有限元模型及动态特性分析[D].昆明理工大学,2012.

机械结构优化设计分析

机械结构优化设计分析 摘要：机械结构优化设计具有综合性和专业性的特点，在设计过程中涉及方面很多，对设计人员的综合素质很高。因此，本文就结合实际情况，如何做好机械结构优化设计展开论述。 关键词：机械结构；设计流程；优化设计 一、机械设计的流程 机械的设计是开发和研究重要组成部分。设计人员在设计过程中，要提高自身设计水平，加快技术创新，为社会发展设计出质量优良的生产和机械。第一，要确立良好的设计目标。机械设计与开发要满足实际需要，能够发挥其自身的功能。第二，要严格遵守设计标准和要求，对具体的内容进行提炼，从而有效的设计任务和目标。第三，在承接设计任务书以后，要坚持合适的原则，明确设计责任；还要组织设计方案，对设计方案进行讨论，重视设计样品机械的关键环节和重要步骤，从而形成最初的设计。第四，要组建优秀的项目团队，对方案进行深入讨论，不断优化设计方案，控制方案变更。第五，要组织专家对设计图纸进行严格的审核，保证设计质量，在图纸完成交付以后，要针对存在的问题做好记录，为以后设计提供借鉴和帮助。第六，在机械创建完成后，要做好机械的验收，设计师要对机械进行检查，保证在发现问题能够及时有效的解决，只有在质量验收合格后，才能进行最后的交付使用。第七，在进行机械安装过程中，设计人员要在安装现场进行全程的监督和控制，做好技术指导。第八，为了保证机电和安装质量，要进行生产鉴定和调试，根据机械使用的效果进行合理的评价和鉴定。在以上设计流程中，缺一不可，需要设计人员不断提高自身设计水平，采用先进的设计理念，保证设计质量。 二、机械设计过程中需要注意的问题 为了保证机械设计质量，设计人员要不断总结经验教训，根据实际情况，树立质量第一的理念，实现机械结构的优化设计。 （一）在机械制造阶段，设计水平直接影响到预期的效果，甚至导致机械不能正常投入使用。因此，在设计过程中，设计人员要与制造人员进行协调，多深入生产现场，认真听取制造工人和设计人员的意见、建议，不断优化机械结构，提高机械的精密度。

机械结构的动态优化设计

机械结构的动态优化设计 发表时间：2018-09-17T11:13:24.760Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：王柯智 [导读] 摘要：经济的发展是每个时代的重要建设问题，一个个体要进行更好地发展，首要任务就是抓好经济及发展和管理的节奏。 广东美的制冷设备有限公司广东佛山 528311 摘要：经济的发展是每个时代的重要建设问题，一个个体要进行更好地发展，首要任务就是抓好经济及发展和管理的节奏。现如今，机械化趋势的飞速发展为各国、各企业的经济的发展带来了极大机遇，同时也带来了前所未有的挑战。只要紧跟时代潮流，管控好机械结构动态优化设计技术与应用的基本要素，提高相关机械结构的使用效率，降低相关工程遭受损失的概率，就会更好地进行经济等各方面的发展，从而为国家的发展提供助力。 关键词：机械结构；动态优化；设计 前言 我国机械结构动态优化设计技术工程仍然存在各方面不同程度的问题，比如：对人力资源依赖严重；更新优化过程需要耗费的资源相对较多；相关机械的后期优化保养工序十分复杂不利于机械工作的简洁化等等，一系列不利于整个机械化时代机械结构动态优化体系安全全面健康发展的问题。本研究将针对机械化时代发展过程中，如何更有效地对机械结构进行动态优化设计工程中存在的问题提出相应的解决措施，希望借此可以为国家的发展提供有利的外部条件，促进相关工程的有效实施，提升工程效率，从而带动整个国家的经济建设的发展，以及综合国力的增强。 1.原有机械结构存在的问题和不足 1.1对人力依赖程度严重 机械化结构动态优化的过程需要对相应的器械、系统进行不同程度的调节以及更新，在现如今的技术发展条件下，该优化过程对人力的依赖程度仍然十分严重。这就会导致更新、优化过程的不灵活、效率低下，升级过程中主观因素过多，优化升级不及时等等问题。还会在一定程度上提升更新优化工程的成本，这种类型问题的存在十分不利于机械结构动态优化设计的进一步发展。 1.2保养过程复杂 机械结构需要进行必要的定期保养，从而保证相关体系、器械的正常运转。但是，对于机械结构动态优化体系来说，需要进行保养的方面十分之多，十分零散，需要不同的精细的操作，这也导致相关的保养过程变得十分的复杂，这样一来，不仅会增加为进行机械结构保养而投入的相关成本，还会在一定程度上降低机械工作的效率。同时，也会使得部分不良企业渴望尽快使相关产品进入市场，从而采取不良的竞争手段，例如：不合格的保养材料；不符合保养要求的保养人员等等一系列不利于相关机械结构动态优化进程顺利推进的违法措施。 1.3耗费资源多 对于机械结构进行动态优化升级的工程，不仅仅涉及设计、机械等方面，大数据、VR等等相关方面也需要统筹考虑，适当兼顾。由于机械结构动态优化涉及的方面过于宽泛，这也导致相应的各方面的资源耗费程度相对较大，特别是在现如今相关技术没有进行较为完整的革新阶段，对机械结构优化升级所需要的资源，无法进行有效地节约，从而提升相应器械、体系的工作效率。 2.机械结构动态优化设计技术措施 2.1如何解决对人力依赖程度严重问题 要减少对人力的依赖首先就要在一定程度上提升人力资源的质量。政府以及有关要进一步加强对机械结构体系安全建设的重视，进一步增加对机械结构建设方面人才的培训投入成本。在社会生活中，加强对机械结构体系专业知识学习的宣传，使大多数的就业者对机械结构优化都有一个相对基础的专业知识层面的了解，极力避免大多数就业者提到机械结构体系风险优化、升级就一头雾水的情况。就业者和求职者要主动进行各方面的专业知识学习，努力在各方面尽力的全面丰富自己，使自己具备更高的“可使用价值”，为自己的求职和职业生涯做好较为充足的准备。相关部门要顺应时代的步伐，开展一系列与建设机械结构性工程相关措施，比如：顺应全球化，与外资相结合；引进外来人才；加强对相关人员的机械结构动态优化知识的专业知识水平的培养；主动迎合相关政府措施，利用相关部门的相关条例努力创造出适合本行发展的、对自己有益处的条件。各大高校要有意识地加强机械结构相关专业的专业水平知识授课，提高对机械结构专业学生培养的重视程度，调动学生学习机械结构体系风险优化、升级相关知识的主动性以及积极性，使机械结构专业增加更多的灵活性，提升其专业魅力，吸引更多的学生和家长的目光。这样一来能够为人力资源的代替提供良好的科技环境，有利于更加优良的生产力的出现，也有利于机械结构动态优化工作的顺利进行以及长远进步。 2.2如何解决保养过程复杂问题 保养工作紊乱与机械结构动态优化升级的内部环境失调脱不开关系，解决保养过程复杂问题就要从内部系统入手，由内击破。在大数据时代发展过程中，相关机械结构动态优化工作负责人员应该更加重视相关的相关编制工作。对该工程进行编制的工作是整个体系运行体系中最基础的工作，同时，也是最重要的工作。相关部门应该根据自身优化工作的需求设置相关机械结构动态优化的编制工作，将其分为几个编制级别，每个级别的工作都要设置一名管理工作人员负责，要求下级编制人员向上级编制人员回报工作。相关部门在对编制工作进行分级管理之后，能够更加有效地掌握体系建设的安全，更加科学的对相关工程进行合理的修缮，大幅度地提高相关器械以及体系的工作效率，有效地提升相关工程的正常发展水平，合理地调节工程内部的相对合理性。还要加强对相关工作人员的培训力度，使相应岗位的工作人员，能够掌握本岗位应该掌握甚至超出标准的机械结构动态优化升级的相关专业水平知识。 2.3如何解决资源耗费多问题 做好机械结构动态优化的资源相关预算工作，在相关资源预算管理工作中，集中管理模式是一种新型管理方式，通过网络信息技术，利用电脑对机械结构的相关资源进行集中管理。摒弃传统的人工管理方式，将企业相关资源预算工作转变为电子系统，使相关资源预算工作人员的工作更加便利，降低相关资源预算工作的成本支出，尤其是结算工作，业务成效可以得到有效提升。企业在对相关资源预算工作进行集中式管理之后，可以减少人为因素对相关资源预算工作的不利影响。使相关资源预算管理工作安全性提升。同时集中式管理可以有效统一企业与其他机构的工作，使其流程更加规范化，对于相关资源共享工作，任何企业都可以对自身相关资源预算信息进行全面的了解，合理地对相关资源使用情况进行计划。这样一来相关资源管理水平、经验的以提升了，同时还可以极大程度的提升相关资源使用效

机械系统动态设计理论

机械系统动态设计理论 授课教师 专业： 班级： 姓名： 学号：

机械动态优化设计综述 1 机械动态优化设计的概念、目的及必要性 机械产品和机械设备日益朝着高速、高效、精密、轻量化及自动化的方向发展,产品结构日趋复杂,产品更新换代的速度日益加快, 对产品的性能要求越来越高,这要求产品或设备的结构系统具有良好的静态和动态特性。如何降低产品或设备在工作情况下的振动和噪声, 保护操作者的身心健康以及设备本身,同时尽量不影响周围的环境, 成为一个必须解决的问题。传统的静态理论规范越来越难以满足市场的迅速变化,同时,传统的设计方法,很难综合考虑各方面的约束条件, 得到的往往只是复杂问题的可行方案,而非最优方案,也难以很好的满足机械设备动态特性要求。对产品进行动态优化设计,可以在很大程度上解决此类问题, 特点是把问题解决在设计阶段;其优点是代价较小, 能够适应当前激烈的市场竞争的需要。 机械动态优化设计主要是指系统参数的数值优化,其研究内容是将数学规划理论、机械振动理论和数值计算方法结合起来,以计算机为工具,建立一整套科学的、系统的、可靠而又高效的方法。其主要内容有:(1)建立符合实际情况的结构动力学模型。(2)选择有效的结构动态优化设计方法。本质是在产品的设计阶段就将系统的动态特性问题考虑进去,从而取代传统设计中所使用的先依据静态设计规范及理论设计出样品或样机,再不断进行修改的设计方法,即进行动态优化设计。其目的是在产品的开发阶段就对产品的动态性能进行优化, 这是一项正在迅速发展的技术,它涉及到现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论、设计方法等许多学科,由于其涉及问题的复杂性,迄今为止还没有提出一套完整的动态优化设计

机械结构分析与课程设计说明书

机械结构分析与设计课程设计 设计说明书 设计题目设计一级直齿圆柱齿轮 学生姓名学号 班级 专业 分院 指导教师 完成时间

目录 分析和拟定传动方案 (1) 电动机的选择 (3) 计算传动装置的运动和动力参数 (4) 传动件的设计计算 (5) 轴的设计计算 (8) 滚动轴承的选择及计算 (9) 键联接的选择及校核计算 (9) 联轴器的选择 (10) 减速器附件的选择 (11) 润滑与密封 (14) 参考文献 (14) 设计小结 (14)

分析和拟定传动方案 1.1设计背景： 机器通常由原动机，传动装置和工作机三部分组成。传动装置用来传递原 动机的运动和力，变换其运动形式以满足工作机的需要，是机器的重要组 成部分。传动装置的传动的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性 能、重量和成本。合理的传动方案除了满足工作机的功能外，还要求结构 简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。拟定一个合理 的传动方案，除了综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外， 还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。 (1) 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大， 但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传动 的转矩，减少带传动的结构尺寸。 (2) 链传动平稳性差，宜布置在低速级。 (3) 斜齿轮传动较直齿轮传动平稳，相对应用于高速级。 综上各条件考虑宜选用带传动和齿轮传动 1.2原始数据： （1） 工作装置的阻力 W F =5500N （2） 工作装置的线速度 W V =1.35s m （3） 输送机滚筒直径 D=250mm （4） 卷筒效率 w =0.98 二、电动机的选择 2.1 选择电动机的类型 按工作要求和条件选取Y 系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电 动机 2.2 选择电动机的功率