机械设计发展现状研究

.. .. ..中国石油大学（北京）远程教育学院毕业设计（论文）开题报告机械设计发展现状研究姓名：学号：性别：专业:批次：电子：联系方式：学习中心：指导教师：2014年XX月XX 日机械设计发展现状研究摘要机械设计，根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。

自七千年前出现的农具，到十七世纪的纺织航船，再到今天我们生活的各个方面，一句话我们的生活离不开机械设计。

分析研究机械设计的发展现状能够清楚了解我国现在的机械设计的水平，能够让我们知道我国现在所处于的阶段，通过和先进水平的对比，明白我们现在的不足，以后应该努力的方向。

这样才能弥补我们的短板，提高社会生产力，更好地创造社会价值，让人民更好地生活。

关键词：机械设计；发展现状；分析Abstractmachine design,In accordance with the requirements of mechanical work principle, structure, mode of motion, force and energy transmission, each parts of the material and shape size, lubrication methods for design, analysis and calculation, and turn it into a specific description of the work process of man-made basis.Since seven thousand years ago to farm tools,textile ship in seventeenth Century,and then to today all aspects of our life, we say life cannot do without mechanical design.Analysis of the development status of mechanical design research can clearly understand the present mechanical design level,can let us know our country is now in the stage,comparing with the advanced level,understand that we have problems, should be the direction of.In order to make up for the short board our, improve social productivity, create a better social value,let people live a better life.Keyword：machine design Development situation Analysis目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章前言 (1)1.1 机械设计概念 (1)1.2 机械设计发展历程 (1)1.2.1 第一阶段：机械设计起源和古代机械设计 (2)1.2.2 第二阶段：近代机械设计 (2)1.2.3第三阶段：现代机械设计 (3)第二章机械设计发展现状 (5)2.1 机械设计国发展现状 (5)2.1.1理论设计 (5)2.1.2 经验设计 (5)2.1.3 模型实验设计 (5)2.2 机械设计国外发展现状 (6)2.2.1 专业现代 (10)2.2.2 通用现代 (10)第三章机械设计未来发展趋势 (12)结束语 (13)参考文献 (14)致谢词 (15)第一章前言1.1 机械设计概念机械设计（machine design），根据用户的使用要求对专用机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程［１］。

机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。

机械设计的努力目标是：在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。

优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。

这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。

设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。

过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。

随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。

机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程,服务于不同产业的不同机械，应用不同的工作原理，要求不同的功能和特性。

各产业机械的设计，特别是整体和整系统的机械设计，须依附于各有关的产业技术而难于形成独立的学科。

因此出现了农业机械设计、矿山机械设计、纺织机械设计、汽车设计、船舶设计、泵设计、压缩机设计、汽轮机设计、燃机设计、机床设计等专业性的机械设计分支学科。

但是，这许多专业设计又有许多共性技术，例如机构分析和综合、力与能的分析和计算、工程材料学、材料强度学、传动、润滑、密封，以及标准化、可靠性、工艺性、优化等。

此外，还有研究设计工作的在规律和设计的合理步骤和方法的新兴的设计方法学。

将机械设计的共性技术与理性化的设计方法学汇集成为一门独立的、综合性的机械设计学科是机械工程实践和教育工作者正在努力的工作［２］。

1.2 机械设计发展历程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到现在为现代机械设计阶段。

以下就按此把机械设计发展史分三个阶段论述。

1.2.1 第一阶段：机械设计起源和古代机械设计我国近代的考古发现了一些传说和记载，在余河姆渡，裴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，对古代使用，制造机械的情况有许多记载。

《周易》“黄帝，尧，舜氏作，刳木为舟，服牛乘马，引以致远······”［３］。

可见，在4000多年前，我国古代已经发明了车，船，农具和许多生活用具。

在我国古代文献中随处可以看见机械产品和人民生活密切联系。

此外，我国古代在武器，纺织机械船舶等方面也有许多发明，到秦汉时期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先地位，在世界机械工程史上占有十分重要的地位。

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。

唐代的时候我国与许多国家开展了经济，文化和科学技术的交流，与东南亚，南亚，阿拉伯，非洲东海岸贸易频繁，对中国和世界其他的一些国家有很大影响。

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。

在国外，这一时期以16世纪达芬奇的创造活动为顶点，由于作为机械设计的基础知识—力学尚未成熟，因此这一阶段设计最高水平就是达芬奇所构想的齿轮，螺旋，而中国的记里鼓车和秦代出现的齿轮传动则比达芬奇更早的达到这个水平。

世界其他的国家也有不少的机械成果，但这些设计多是凭设计者的经验完成的，缺乏必要的，要有一定精度的理论的计算。

1.2.2 第二阶段：近代机械设计17世纪欧洲的航海，纺织，钟表等工业的兴起，提出了许多技术问题，1644年英国组成了“哲学学院”［４］，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利略（1564——1642）发表了自由落体定律，惯性定律，抛物体运动，还进行过梁的弯曲试验；英国人牛顿提出了运动的三大定律，1688年，他提出了计算流体粘度的阻力公式，奠定了古典力学的基础；英国人虎克建立了在一定围弹性体的应力-应变成正比的虎克定律［５］；1705年伯努利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汽机，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》，把过去融在力学中的机械设计独立出来，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容［６］。

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大量的成果，新工艺，新材料的新结构的不断涌现，使机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。

传统设计方法的特征：自工业革命至计算机出现以前，随着力学和材料科学的发展，已经形成了机械的运动学，动力学和工作能力较为完整的分析与设计方法，这些方法即为传统设计方法。

在传统设计中，机械的设计方案，即机构的选型和传动系统的布局，主要依靠设计者的经验，并参考类似的机械设计经验，即通过类比分析的方法进行，因此存在以下不足：简化，假定及经验公式较多，真正的理论分析欠缺，影响设计质量。