220研究与探索Research and Exploration ·探讨与创新
中国设备工程 2019.08 (下)遵循绿色环保的设计理念，采用节能环保型材料，减少机械
设计对生态环境的破坏，促进人与自然和谐相处，为机械设
计行业提供一个良好的发展空间。
3.2?完善机械设计应用
为了完善机械设计中材料的选择以及应用工作，除了要
转变传统的机械设计观念，设计人员还应不断完善机械设计
应用，提高机械产品的使用性能，抓住机械设计关键点，让
机械产品真正发挥出其应用的作用。首先，机械设计人员需
明确企业生产对机械设计的实际需求，具有针对性制定机械
设计方案，确保机械设计符合企业对机械设备的生产要求。
其次，要扩大机械设计的应用范围，将这种机械设计方法应
用到更多的企业生产当中，促进机械设计行业的发展。最后，
机械技术人员应不断提高自身技能水平，在机械设计工作中
融入更多的现代化技术，实现机械设计智能化的特点。
3.3?提高人员综合素质
机械设计材料的选择和应用决定了机械设计的最终效
果，对机械设计的工作效率具有很大影响。不过，就目前而言，
许多机械设计人员综合素质水平并不高，由于在机械设计过
程中没有合理选用相应的材料，导致机械设计在后期的应用
过程中出现较多的问题，影响了企业的正常生产进度，阻碍
了企业的经济发展。另外，企业在招聘机械设计人员时，用
人标准普遍不高，没有一个完整的审核制度，导致机械设计
行业鱼龙混杂，机械设计人员综合素质水平差距较大，无法
满足企业对机械产品的设计要求。因此，我国应加大力度开
展机械设计人员的培训工作，对一些经验不足、专业水平不
高的机械技术人员开展实践训练活动，提高其自身专业水平，我国经济社会的迅猛发展使经济体制由集中式体户变成
了个体户，同时也减低了资金的成本。现在，传统的机械制
造已经满足不了当今社会发展以及消费者的相关需求。模块
化设计方法与旧的设计方法相比，一方面，旧的机械制造会
增加劳动成本和资本输出，不具有灵活性和个性化，另一方
面，模块化设计则不同于旧机械设计，它拥有可以减少工作
人员的工作时长和投入更少的成本得到更多更大的效益的优
点，其优点使其在设计方面得到社会的认可，同时也被大面
积地使用在机械设计中。综上所述，模块化设计是机械制造
商的最优选择，它在设计上和理念上都能满足其生产需求。
模块化设计方法在机械设计中的运用探讨
夏凡
（中国原子能科学研究院，北京?102413）
摘要：随着经济的不断发展，我国的科学技术水平也有了新的突破，旧的机械设计已经满足不了当前社会发展的需求，进而被新的设计方法逐渐取代。人们发现了新的理想观念——模块化设计方法。这种设计方法被越来越多的机床所使用。本文主要讨论了关于模块设计的理想观念，也对该设计方法的特点和在现实中的运用进行探讨，论述了其设计理念与当今的机械设计的关系与使用方法。
关键词：模块化设计；机械设计；运用操作
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）08（下）-0220-03
1?模块化设计的概念与特点1.1?模块化设计方法的概念在机械设计中模块化设计方法成为一种重要的方式，模块化设计是在机械设计中，将各部分原有的东西通过整理与概括将其插入相应的模块中去，让人们对于这些模块有全方面的不同认识，最后完成全部机械设计的概念与内容。我们同时需要将这些模块进行必要的划分并且做好规划，保证了解并知晓各个模块的功能和连在一起时的使用方法。同时，确保每个模块能够独立的使用而且组合之前能够完美的互换而不产生副作用，只有这样，才能确保系统的升级。模块化为我国机械设计行业注入更多新鲜的血液。4?结语随着我国工业的迅速发展，机械设计技术得到了较为广泛的应用，不仅大大提高了资源的利用率，还为企业获取了更大的经济效益，让企业在激烈的国际竞争中得以生存。但是，就目前而言，我国机械设计中仍存在较多问题，随着机械材料市场的不断变化，机械材料成本也在逐渐增高，在机械设计中材料的选择上增加了难度，加上机械设计人员综合素质水平普遍不高，对机械设计的应用范围不明确，没有抓住机械设计关键点，机械设计得不到更好的应用，便会阻碍工业的发展，影响工业的生产效率。要想改变这一状况，应转变机械设计观念，学习西方先进的机械设计技术，并结合我国工业实际发展情况，制定出合理的机械设计方案。另外，还应完善机械设计应用，满足工业生产对机械设计的要求。提高机械设计人员综合素质水平，建立严格的考核制度，为机械设计行业注入更多新的血液，实现我国工业的长期发展。参考文献：[1]赵大伟.基于DSP 的微机械材料力学性能测控系统的设计[J].冶金与材料,2018,38(06):70+72.[2]韩珍玉.基于LCA 的机械产品绿色设计中材料优化选择评价研究[J].组合机床与自动化加工技术,2018(10):68-72.[3]米增财.基于应用型人才培养的《无机材料工厂设计与机械》课程教学改革与实践[J].山东化工,2018,47(15):153-154+156.[4]文宏.矿山机械产品设计中复合材料的选择与应用[J].世界有色金属
,2018(09):254+256.
现代机械设计方法试题-----复习使用 一、图解题 1．图解优化问题：min F (X)=(x 1-6)2+(x 2-2)2 s ．t ． 0．5x 1+x 2≤4 3x 1+x 2≤9 x 1+x 2≥1 x 1≥0, x 2≥0 求最优点和最优值。 最优点就是切点坐标：X1=2.7,x2=0.9 最优值：12.1【带入公式结果】 2．若应力与强度服从正态分布，当应力均值μs 与强度均值μr 相等时，试作图表示两者的干涉情况，并在图上示意失效概率F 。 参考解： 3．已知某零件的强度r 和应力s 均服从正态分布，且μr >μs ,σr <σs ，试用图形表示强度r 和应力s 的分布曲线，以及该零件的分布曲线和可靠度R 的围。 参考解： f (s) f (r) Y >0安全状态；Y <0安全状态；Y =0极限状态 f (Y)
强度r 与应力s 的差可用一个多元随机函数Y =r -s =f (x 1,x 2,…,x n )表示，这又称为功能函数。 设随机函数Y 的概率密度函数为f (Y )，可以通过强度r 与应力s 的概率密度函数为f (r )和f (s )计算出干涉变量Y =r-s 的概率密度函数f (Y )，因此零件的可靠度可由下式求得： Y Y f Y p R ? ∞ =>=0 d )( )0( 从公式可以看出，因为可靠度是以Y 轴的右边对f (Y )积分，因此可靠度R 即为图中Y 轴右边的阴影区域。而失效概率F =1-R ，为图中Y 轴左边的区域。 4．用图表示典型产品的失效率与时间关系曲线，其失效率可以分为几个阶段，请分别对这几个阶段进行分析。 失效率曲线：典型的失效率曲线。失效率（或故障率）曲线反映产品总体寿命期失效率的情况。图示13.1-8为失效率曲线的典型情况，有时形象地称为浴盆曲线。失效率随时间变化可分为三段时期： (1)早期失效期，失效率曲线为递减型。产品投于使用的早期，失效率较高而下降很快。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、跑合、起动不当等人为因素所造成的。当这些所谓先天不良的失效后且运转也逐渐正常，则失效率就趋于稳定，到t 0时失效率曲线已开始变平。t 0以前称为早期失效期。针对早期失效期的失效原因，应该尽量设法避免，争取失效率低且t 0短。 (2)偶然失效期，失效率曲线为恒定型，即t 0到t i 间的失效率近似为常数。失效主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清楚的偶然因素所造成。由于失效原因多属偶然，故称为偶然失效期。偶然失效期是能有效工作的时期，这段时间称为有效寿命。为降低偶然失效期的失效率而增长有效寿命，应注意提高产品的质量，精心使用维护。加大零件截面尺寸可使抗非预期过载的能力增大，从而使失效率显著下降，然而过分地加大，将使产品笨重，不经济，往往也不允许。 (3)耗损失效期，失效率是递增型。在t 1以后失效率上升较快，这是由于产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的原因所引起的，故称为耗损失效期。针对耗损失效的原因，应该注意检查、监控、预测耗损开始的时间，提前维修，使失效率仍不上升，如图13.1-8中虚线所示，以延长寿命不多。当然，修复若需花很大费用而延长寿命不多，则不如 报废更为经济。
邓灿 （机械设计制造及其自动化六班） 摘要：机械设计是机械工程的重要组成部分，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。自古至今，新的设计理论和方法不断形成，最大程度地满足了社会和人们的需要。本文阐述了机械设计理论与方法的历史变演、发展现状以及未来趋势，提出了继承与创新相结合的重要性。 关键词：机械设计理论方法发展
邓灿 （机械设计制造及其自动化六班） 摘要：机械设计是机械工程的重要组成部分，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。自古至今，新的设计理论和方法不断形成，最大程度地满足了社会和人们的需要。本文阐述了机械设计理论与方法的历史变演、发展现状以及未来趋势，提出了继承与创新相结合的重要性。 关键词：机械设计理论方法发展 0 前言 为了满足机器的使用功能要求、经济性要求以及劳动保护和环境保护要求等，设计人员必须有一个科学的设计过程。机械设计是对机械的工作原理、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。自机械学科开创以来，设计学领域就占据着非常重要的位置，在不同的阶段它都有一套完整的理论和方法，进过积累和创新，不断闪现出新的亮点，最大程度地满足社会和人们对产品的需求。下面介绍了机械设计理论与方法的历史进程、研究现状，通过调研、分析和总结对未来的发展趋势做出了展望。 1 历史回顾 机械设计是为生产机械所必须进行的技术决策活动，由于基础薄弱、积累的经验少等原因，这门学科的确立相对较晚。按照机械界的说法，20世纪60年代以前的机械设计理论与方法称为传统机械设计，其理论与方法都是根据常规的思路和步骤，目前我们所使用的《机械原理》及《机械设计》等教材主要讲述的是常规设计技术，虽然比之现代设计技术它存在着明显的局限性，但是它是学习、应用发展现代设计技术的基础，它的经典性是每一个机械设计人员所不敢轻视和忽略的。 1.1传统机械设计的经典理论 （1）理论基础 机械设计需要观念指导，传统的设计方法能适应和满足当时人们的要求，则必然存在一套公认的理论。这套理论的基础有两点： 1）、静态解析和稳定性解析的观念； 在传统设计理论形成时期，牛顿力学的思维方式总是将处于变动状态之中的事物，抽象为处于相对稳定状态(包括静态)之中来描述；再加之受当时的实验和模拟技术水平的限制，所以就把复杂状态的问题采取近似的、粗略的简化处理，以便进行实验模拟和数值处理。 2）、合格设计的观念 传统的机械设计着重于实现机械本身预定的功能，最大程度地满足机器的工作能力，而对工艺和成本等考虑得较少。整个设计往往是根据任务和目标，先做出第一个方案，甚至造出样机，然后通过评定与考核，进行修改，形成第二轮方案，如此反复，直到满意为止。 （2）概念体系 针对这个理论基础，传统的设计论还建立了自己的经典概念，从而形成了静态解析的理论体系。其概念的建立，大致有两种模式： 1）将客观的变动状态抽象为稳定状态 或静态，进而建立概念，如“载荷” 的概念； 2）对具有随机性的现象，略去其分散 趋势的统计特征，仅只抓住集中趋 势的统计特征来建立概念，如“应 力”概念和“强度”的概念。 （3）设计准则
机械设计中模块化设计方法的应用 发表时间：2018-08-13T11:38:54.347Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：张冬涛 [导读] 摘要：通过运用模块化的设计方法，在设计的时候运用划分和组合的方式完成所有的工作，不仅有利于提高设计的科学性，还能够提高模块化设计的效果，降低机械设计成本，对促进机械设计的顺利进行具有重要的作用。 身份证号码：44528119820216xxxx 摘要：通过运用模块化的设计方法，在设计的时候运用划分和组合的方式完成所有的工作，不仅有利于提高设计的科学性，还能够提高模块化设计的效果，降低机械设计成本，对促进机械设计的顺利进行具有重要的作用。 关键词：机械设计；模块化；设计方法 从设计层面上看，模块化在技术上的转变已经基本完成了。通过对划分和组合来完成不同的种类的机械包装，这样就可以缩短工期，这样能够减少制造需要的成本。所以说模块化从设计上还是制造上都是机械制造商最后的选择。 一、模块化的设计方法 对模块的划分、和可互换性等方面划分的好坏可以直接影响模块的实际能否成功。在进行划分的时候不仅仅要考虑在制作的时候的方便性、同时也应该考虑到在进行组合的时候是否能够轻易的组合。所以，在设计模块的时候，一定要进行详细的划分。同时，在进行模块划分时，应该考虑到在系统中的可更换性；同时也要保证模块在功能方面要有其独立性；模块之间的结合应该方面分离等等。在进行模块设计的时候应该注意模块的组合，也就是模块之间的结合面。为了能够使，模块之间进行更换，当然不同的模块之间也要保证其能够进行更换。所以，在设计模块的时候，应该保证模块具有可更换性。同时也必须增加接口处的的规格化和标准化。 二、模块化设计方法的概念与特点 （一）概念。模块化设计方法是机械设计的一种重要方法，它是指在进行机械设计的时候，将不同的组成部分划分为相应的模块，对每个模块的设计进行全面的考虑，然后将其进行组装，最后完成机械设计的所有内容。在设计的时候，对模块的划分、可互换性等方面的考虑会影响模块设计的效果，因此在具体的设计工作中，应该进行全面的考虑，不仅需要考虑制作的方便，还需要对不同的模块进行详细的划分，明确每个模块的功能，考虑不同模块组合的方便。同时，还需要确保每个模块功能的独立性，并能够进行相应的更换，从而促进系统功能的升级。 （二）特点。作为一种新的设计理念和设计方法，模块化设计方法具有自身显著的特点。一是模块化设计方法能够方便维修，由于模块化设计具有可更换的功能。因此，在具体运用中，当机械设备发生故障的时候，通过检查和分析，将出现故障的模块进行更换即可。这样大大简化了维修工序，给设备维修带来很大的方便。二是简化了包装过程。以前在包装的时候只能根据产品特点进行指定包装，设计出来的包装只能适用于相同系列的产品，给包装带来很多的不便。而运用模块化设计方法设计出来的产品，在具体运用中，能够满足多种不同产品，从而简化了包装，节约了时间和人力。三是模块化设计方法能够节约成本。在包装的时候，能够根据模块特有的功能进行，通过对各个模块的研究，还可以完善其功能，提高其质量。可以用较少的模块完成更多的机械设备包装，有利于节约设计成本。 （三）设计的特点 1）便于维修，在使用模块化设计的时候，由于模块具有可更换的特点，所以如果在机械包装的过程中发生故障的话，只需要将不合适的模块更换就可以。这样省去了在设计的时间，以及方便维修；2）简化包装设计在过去的包装中，进行设计的人主要根据产品的特点进行指定的包装，所以设计出来的包装只能使用于相同系列的产品，而对其他系列的产品不能够应用。采用模块化设计之后，可以使一种设计满足许多的系列的产品，只要在客户提货的时候进行模块之间的更换即可在对传统的机械化包装进行设计的时候要对每一个零件的设计进行考虑，这样就需要人员掌握的知识面广，这样不单单浪费时间，同时也消耗了人员的精力，这样就导致机械的生产周期短，然而，在采用了模块化之后，技术人员不用再考虑每一个零件的设计，只需要使用现有的模块即可；3）模块化包装的成本低，在进行模块化包装的时候，可以根据模块特有的功能进行。同时也可以通过对模块的不断研究，不断的完善其质量和性能，以此来增加模块化产品的数量。这样就可以用较少的模块组合成最多的机械包装。在减少设计时候的同时，也减少了设计成本。 三、模块化设计方法的具体操作步骤 为了促进模块化设计方法得到更好的运用，在设计的时候需要遵循相应的步骤和方法，确保模块的独立性和完整性，方便模块之间的连接，并力求用最少的模块设计最多的产品，保证结构的精度，性能的稳定。首先应该考虑机械设备的具体需要，合理确定模块的划分，确保模块操作的方便，并保证模块之间能够进行轻易的组合。每个模块既独立又相互依存。然后将不同的模块组合起来，实现机械设计所需要的功能。另外，还要确保每个模块具有可更换的功能，当一个模块在使用中出现问题的时候，可以对其进行更换，不影响其他模块的运行和整个机械设备的运作。 四、模块化设计方法在机械设计中的运用 为了让人们对模块化设计方法在机械设计中的运用有更为详细的了解，下面将通过具体实例，对此进行探讨与分析，具体的机械设计以数控立式车床设计为例。 （一）进行模块划分。在数控立式车床设计中，运用模块化设计方法，其中最为关键的内容是进行功能与结构分析，根据设计的具体需要，对结构的功能进行科学合理的划分，这是决定设计效果的关键内容。根据数控立式车床设计和具体工作的需要，将该模块功能划分为传动模块、执行模块、支承模块、辅助模块、监测模块，每个模块具有自身独特的功能，统一于机械设计中，促进机械设备功能的有效发挥。 （二）确定模块功能。在对模块进行划分之后，接下来进行的工作是确定每个模块的功能。有些模块只有单一的某种功能，而有些模块却有多种功能。例如，工件监测装置模块的功能是工件监测功能，刀具监测装置模块的功能是刀具监测功能，机内对刀装置模块的功能是机内对刀功能，在这些模块中，每个模块单独行使某项功能。同时，有些功能由几个模块完成的，例如，工作台模块、卡爪模块都具有工作定位功能，同时，工作台模块、卡爪模块、主变速箱模块都具有工件旋转功能。有些模块还具有多种功能，在具体运用中能够完成多种功能，例如，刀架模块具有刀具定位、刀具夹紧、刀具松开功能。在确定每个模块的功能之后，明确每个功能的任务，为合理进行模块的组织做好准备。 （三）进行模块组装。功能确定之后进行模块组装，从而确保整个机械设计各模块得到合理配置，在实际运用中发挥更大的作用。组
模块化设计方法及其在机械设计中的应用 摘要：随着社会经济的发展，为了提高企业生产效率，模块化设计理念在机械设计领域日益广泛，其对于整合市场、优化结构具有重要意义。我们要树立创新意识，加强其在机械设计中的研究运用，实现模块化的转变。 关键词：模块化；设计方法；机械设计 随着技术的发展和经验的总结，在机械设计中，越来越多的设计方相继出现，并逐渐得到广泛的运用。在实际工作中传统的机械包装方法的弊端日益显现，越来越多不适应机械设计的需要，而模块化设计方法逐渐得到广泛的运用。 1 机械产品模块化涵义 模块化就是以它的观点去对产品或者系统进行策划和生产方案，在某个限度内的一样或者存在差异的功能、相异规格的产品探究讨论，区分并设计。机械产品的模块化主要可从以下几方面进行分析： （1）功能需求集，指的是市场和客户对模块化产品基本功能要求的合集。产品的功能需求是进行产品模块化的重要内容，是产品发展的重要方向。 （2）功能模块，强调的为产品里所能够充分发挥其性能因素的作用. （3）结构模块，指的是功能模块的具体结构，一般由部件或子结构模块组成。 （4）模块接口，指的是描述结构模块组合时相互间的几何、物理关系的结合面，模块接口是模块组合的重要依据。 （5）基础模块，通用型接口模块，能够满足基本功能，而得以实现的定向模块功能演进的模块形式。 2 模块化设计 2.1 模块划分标准 为了让人们对模块化设计方法在机械设计中运用有更为详细的了解，对模块化的设计进行划分，在数控立式车床设计中，运用模块化设计方法，其中最为关键的内容是进行功能与结构分析，这是决定设计效果的关键内容。因此，设计开始前，要对模块进行处理，详细划分模块。当前，还没有任何一种标准可以作为模块划分原则。这里，依据不同侧重点，对不同模块进行划分。模块具有独立性，
9 .5 模块化程序设计实例 《程序设计基础》（基于C语言讲解）石光华编著—北京: 清华大学出版社 下面以设计一个简单的成绩管理软件为例,一步一步地按模块化程序设计方法进行设计。 1 .定义问题 设计一个成绩管理软件,其基本功能包括:输入成绩,成绩加分,计算平均成绩,找出最高分,找出最低分,输出成绩等。 2 .确定组成程序的模块 根据成绩管理软件的功能,确定软件的基本模块包括:输入模块,加分模块,平均分模块,最高分模块,最低分模块,输出模块等。 142 程序设计基础 3 .绘制程序结构图 成绩管理软件的结构图如图9-5所示。 图9-5 成绩管理软件结构图 4 .流程图 用流程图确定主程序的逻辑结构,如图9-6所示。 在流程图中,istate 的作用是记录是否已经输入成绩。istate 的使用有如下两种 方式。 (1) 作为全局变量使用。此时istate可以在所有模块中改变其值,主程序更简洁,但 可能产生边际效应。 (2) 作为主程序的局部变量使用。此时istate只能在主程序中改变其值。在主程序 中可以直观地看到其变化,能够防止边际效应。 采用方式(2)的主程序如下。
#include < stdio .h> #define SIZE 10 void main() { int iscore[SIZE] ={0}; int key= - 1; int iresult=0; float fresult=0; int istate=0; printf(″1:Input scores;\n″); 第9章模块化程序设计 143 图9-6 成绩管理软件主程序流程图 printf(″2:Output scores;\n″); printf(″3:Count for the max score;\n″); printf(″4:Count for the minimum score;\n″); printf(″5:Count for the total score;\n″); printf(″6:Count for theaverage score;\n″); printf(″- 1:Exit .\n″); while(1) { printf(″Please input your choose:″); scanf(″%d″,&key); if (key = = - 1) 144 程序设计基础
机械设计制造及其自动化专业模块化人才培养方案一、专业人才培养目标 （一）专业培养目标 培养德、智、体、美全面发展，具有较强的工程实践能力及创新精神，能够适应较复杂的工程技术环境，在机械工程及相关领域从事机械设计工作、科技开发、应用研究；从事制造加工工艺规程的编制与实施、工艺工装的设计、数控编程工作；从事机械、电气、PLC、液压、气压等工业设备的使用、保养、维修、管理工作；从事工业产品制造的现场技术管理工作和营销等方面工作的高级应用型人才。 （二）专业培养思路 树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，借鉴世界先进国家尤其是德国应用科学大学培养应用型工程师的成功经验，结合我院“地方性、应用型、国际化”的办学定位，创建具有一定特色的工程教育模式。通过我院与相关行业和企业的密切合作，以社会需求为导向，以工程实际为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力；培养造就创新能力强、适应企业发展需要的本专业优秀工程师。 二、培养规格和要求 1、热爱社会主义祖国，拥护共产党的领导，具有敬业爱岗、艰苦求实、遵纪守法、团结合作的品质；具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。 2、有较强的专业心、自主发展意识、创新精神、社会意识、团队合作精神和一定的社会活动能力。 3、系统地掌握数理、机械设计、机械制造、机电控制技术、工程科学技术等基础知识。 4、能正确阅读和绘制机械加工零件图和产品装配图，能使用计算机进行机械产品的辅助设计和制造； 5、具备较强的工程实践能力和工程素养及初步的科技开发、工程研究和组织管理能力。具有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的基本能力以及较强开拓创新的精神，具备较强的社会适应能力、从事本专业业务工作的能力和适应相邻专业业务工作的基本能力与素质，受到工程设计方法和科学研究方法的初步训练。 6、系统地掌握一门外语，具备良好的外语读写和口语交流技能。 7、具有较好的文化素养、生理与心理素质以及一定的美学修养。 三、学制和学分要求 学制：四年九学期，其中第五学期为认知实习学期。 学分要求：共240学分。
当今制造业企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。 以下总结了推行模块设计过程需要关注的要点： 1 产品模块化设计各个部门远景目标： 1）产品开发：产品开发过程分解为平台开发和产品开发过程，专门的团队进行平台的设计和优化，新产品的开发由平台通过 变量配置实现； 2）产品制造：产品制造部门按照产品平台分配产线和装配资源； 3）供应链管理：实现零库存，根据模块的要求选择能够承接模块设计和开发的供应商； 4）市场部门：实现按订单制定产品开发和制造计划。 2 模块化实施过程： 1）产品系列平台划分，采用“产品型号组方法”则是对整个目标 市场划分所进行的全部变型型号的规划和开发。新产品规划要
定义一组变型型号。配置应当与市场定位关联，其实际定义应 当与产品性能的部分关联，并体现出不同变型型号之间的差异。 2)产品模块划分，可以采用MFD方法进行模块划分，步骤包括： a 定义客户需求,利用卡诺模型区分客户需求与满意度关 系、使用QFD方法定义客户需求与产品性能的对应关系； b 选择技术方法，定义产品功能树，使用波氏方法选择 技术方法；使用DPM矩阵描述技术方法与产品性能的对 应关系； c 产生模块概念，定义模块驱动与技术解决方案的对应关 系，最理想的模块技术解决方法是可以自己组合成一个模 块，至少可以作为一个模块的基础; 不够优化的技术解决 方法应该和其他技术解决方法整合在一起组成模块。 d 评估模块概念,定义模块接口，优化模块接口。 e 模块优化，创建模块规格说明，进行模块优化，进行 经济和技术上的评价。 3）选项变量定义；在一个平台上定义许可的选项/选项集，定义选项之间的关系和约束。 3 模块化设计考核指标 1）部署通用产品结构的型号组/ 全部型号组； 2）通用模块实例/ 全部的模块实例； 3）CAD/PDM系统中零部件族的利用率；
机械设计模拟题 一、填空题（每小题2分，共20分） 1、机械零件的设计方法有理论设计经验设计模型试验设计。 2、机器的基本组成要素是机械零件。 3、机械零件常用的材料有金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料。 4、按工作原理的不同联接可分为形锁合连接摩擦锁合链接材料锁合连接。 5、联接按其可拆性可分为可拆连接和不可拆连接。 6、可拆联接是指不需破坏链接中的任一零件就可拆开的连接。 7、根据牙型螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。 8、螺纹大径是指与螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，在标准中被定为公称直径。 9、螺纹小径是指螺纹最小直径，即与螺纹牙底相切的假想的圆柱直径。 10、螺纹的螺距是指螺纹相邻两牙的中径线上对应两点间的轴向距离。 11、导程是指同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴线距离。 12、螺纹联接的基本类型有螺栓连接双头螺栓连接螺钉连接紧定螺钉连接。 13、控制预紧力的方法通常是借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。 14、螺纹预紧力过大会导致整个链接的结构尺寸增大，也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断。 15、螺纹防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、破坏螺旋运动关系防松。 16、对于重要的螺纹联接，一般采用机械防松。 17、受横向载荷的螺栓组联接中，单个螺栓的预紧力F?为。 18、键联接的主要类型有平键连接半圆键连接楔键连接切向键连接。 19、键的高度和宽度是由轴的直径决定的。 20、销按用途的不同可分为定位销连接销安全销。 21、无键联接是指轴与毂的连接不用键或花键连接。 22、联轴器所连两轴的相对位移有轴向位移径向位移角位移综合位移。 23、按离合器的不同工作原理，离合器可分为牙嵌式和摩擦式。 24、按承受载荷的不同，轴可分为转轴心轴传动轴。
现代机械设计方法研究创新 引言 当今，是现代化社会发展关键期。现代工业技术革新、应用对机械设计带来前所未有的发展机遇和挑战。现代机械设计是涉及机械原理、机械形式、力与运动、材料结构等内容的一门综合性、复杂程度高的学科，是理论知识联系实践应用最佳的表现载体。为适应现代化、智能化、信息化的社会发展，更好地服务于人类生活生产活动，对现代机械设计进行创新与研究就显得意义重大。本文简要阐述现代机械设计概述、现代机械设计创新要求与原则、创新方法等内容，以此提升现代机械设计应用优势和所设计的产品质量，满足现代化社会发展需要。 1现代机械设计概述 机械设计根据预想产品使用要求和功能对机械的工作原理、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、润滑方法等结合机械设计学、哲学、信息科学、人工结构学、哲学、美学等各类学科和原理进行构思、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。现代机械设计有别于传统机械设计主要体现在：一是技术的运用不同；二是设计产品性能、功能和结构不同；三是设计效率和设计重复性不同；四是对材料使用要求不同；五是设计理念与创新意识不同。现代机械设计基本步骤组成为：首先研究分析预设计机械产品的功能、工作原理；再次对预设计机械产品结构进行分析、组合；其次完成对预设计机械产品的力学传动、尺寸、精度等参数优选；最后进行组合分析和选取最佳的机械设计方案。 2现代机械设计创新要求与原则
现代机械设计要突破传统机械设计模式和思维，需要设计人员有创新意识，敢于标新立异将理论知识和科学技术运用在机械设计实践中，所设计的机械设备种类品种多，结构复杂，可实现多种功能满足现代社会生活生产需求。（1）现代机械设计创新要求。现代机械设计创新要求是通过创新机械设计理念，突出体现机械设计产品性能和产品技术特点，提高现代机械设计产品的实用性、功能性、可靠性及经济性。也可通过改良现有机械产品设计理念来实现。一是现代机械设计创新需要个性化，敢于破除旧的设计理念，寻求更合理的设计思路、设计方案或机械组合；二是现代机械设计创新要有较强的实用性和标准量化，这需要贴合市场需求，机械设计产品应易批量生产、功能配置合理、人机交互操作性强；三是现代机械设计创新要有可靠性及经济性，机械设计产品的安全可靠、市场价值决定了产品设计价值；四是现代机械设计创新需要有创新思维，要求设计人员具有哲学、美学、人体结构学等基础学科知识修养和逆向思维、跳跃思维等，可从不同学科、不同角度寻求最优化的设计方案。（2）现代机械设计创新原则。现代机械设计创新原则包括：机械产品功能多样性、最大经济效益。即抛弃原有单一机械产品功能单一化，制造成本高昂等劣势，使现代机械产品功能多样，增加市场需求，同时功能健全、安全性高的机械产品市场逐渐成型，应注意机械设计制造成本控制，实现产品生产销售的经济利润最大化。 3现代机械设计创新方法 当前，随着科学技术和社会经济的快速发展，机械设计追求产品质量和设计精度要求，将高科技和各类学科融合深度交互知识、先进的设计理念运用在机械设计中，使得现代机械设计更加简单、高效。例如：计算机辅助设计（CAD）、优化设计、变形设计（VD）、
探究模块化设计方法在机械设计中的要点 发表时间：2019-12-18T09:52:07.737Z 来源：《基层建设》2019年第26期作者：陈京刘仁 [导读] 摘要：随着时代的不断进步，人们的生活水平也随之逐渐提高，从原有的群居式的生活方式慢慢向个体式的生活方式转变，而传统的生产方式已达不到如今工业生产的要求。 深圳市联建光电股份有限公司 518101 摘要：随着时代的不断进步，人们的生活水平也随之逐渐提高，从原有的群居式的生活方式慢慢向个体式的生活方式转变，而传统的生产方式已达不到如今工业生产的要求。在工业生产的进程中，决定其生产数值的主要因素就是企业的生产机器，已经陈旧老化的机器必然是无法达到现今社会生产要求的。因此，为顺应时代的发展，达到当今社会的生产需求量，则需要从机械设计方面着手，引入新型设计理论，从实际使用性能上对机械进行改善，以此减少机械设计的资金投入，并为企业谋取更多的经济利益。 关键词：模块化设计方法；机械设计；要点 引言：随着市场经济的不断深入，当前机械制造行业间的市场竞争已经变得十分激烈，企业要想在这一市场环境中生存下去，就必须要在设计、生产成本以及市场需求等方面进行努力。而模块化设计作为一种能够节约资源、缩短设计周期的设计方法，恰恰能够为机械产品的设计生产提供很大帮助，并使企业的市场竞争力得到提升。因此，对于机械设计对于模块化设计方法的应用是非常具有现实意义的。 1、模块化设计方法的相关概述 1.1模块化设计方法的概念 模块化设计方法简单来说就是对不同功能、不同规格、不同性能的模块进行设计、分析、选择，并最终将所选模块进行组合的一种设计方法。这种方法能够通过模块组合的方式将多种产品要素联系在一起，从而使多种产品元素共同构成的子系统能够具有特定的功能，同时在这一子系统的基础上，模块化设计还可以将其与其他产品要素进行灵活的组合，进而构成多种不同功能或性能的系统，以满足当前市场上多样化的设计需求与产品需求[1]。另外从功能上来看，模块化设计方法主要是围绕基本功能、辅助功能、特殊功能以及适应功能几方面进行设计，而在这些功能都嫩巩固得到完善的情况下，模块化产品的优势也就能够充分体现出来。 1.2模块化设计方法的特点 作为一种新的设计理念和设计方法，模块化设计方法具有自身显著的特点。一是模块化设计方法能够方便维修，由于模块化设计具有可更换的功能。因此，在具体运用中，当机械设备发生故障的时候，通过检查和分析，将出现故障的模块进行更换即可。这样大大简化了维修工序，给设备维修带来很大的方便。二是简化了包装过程。以前在包装的时候只能根据产品特点进行指定包装，设计出来的包装只能适用于相同系列的产品，给包装带来很多的不便。而运用模块化设计方法设计出来的产品，在具体运用中，能够满足多种不同产品，从而简化了包装，节约了时间和人力。三是模块化设计方法能够节约成本。在包装的时候，能够根据模块特有的功能进行，通过对各个模块的研究，还可以完善其功能，提高其质量。可以用较少的模块完成更多的机械设备包装，有利于节约设计成本。 2、机械模块化设计的作用分析 相关设计人员在充分的调查和分析市场产品功能的基础上，进行设计，通过组合模块，以形成特定的产品，充分发挥模块化设计的作用。可立足于实际情况变更模块化体系，也可优化模块设计理念。机械设计中的模块化设计方法能使设备运行效率提升，在使设计周期减少的同时，能对产品的性能提供保障，真正实现集成设计和知识管理的目标。对于维修工作而言，利用机械设计模块，能提供很大的便利。无需在进行大面积和大规模的维修任务，实施工作只需要在具体的部位进行。在机械模块化设计中，具有相对简单的模块结构，拆卸和安装都非常方便。在模块化的设计中，更进一步突出了包装设计的简化作用。通过引入模块化技术，不仅能提供了技术支持，还能使设计人员的工作效率进一步提升。模块化设计不单单使包装流程大大简化，还使设计成本有效降低，对于成本支出，发挥有效的促进作用。 3、模块化设计方法在机械设计中的要点分析 3.1模块架构设计 产品的整体架构是模块化机械设计的前提，只有明确了整体架构要求，后续的设计工作才能够围绕这一架构要求展开并顺利进行下去。因此在设计前期，企业必须要进行详细的市场调研工作，获得明确、详细的调研数据，并以此为基础展开深入分析，明确当前市场对于产品的具体需求，从而将产品的整体架构要求确立下来。需要注意的是，架构要求的明确除了要考虑到市场需求，还要对企业自身的生产规模、技术水平等实际情况进行充分考虑。 3.2模块区分设计 在明确产品所需要实现的功能后，还要根据产品结构对功能与模块进行具体区分。首先，基于市场或客户的产品需求，需要先将产品的各类功能进行细分，并与具体的结构一一进行对应，这样就能够保证所有功能需求都能够在产品设计中得到实现并构成一个整体。其次，在功能得到区分的基础上，还要对具体的模块进行区分，在这一过程中，不仅要保证产品整体功能、性能的完整性以及结构的独立性，同时也要对模块连接部分进行合理设计。此外，整个模块的数量要进行严格的控制，模块间的结构也要尽量简单，这样才能够利用最少的投入来达到更多的功能，从而保证的模块化机械设计的经济性。 3.3模块编码设计 在模块区分的基础上，还要对各个模块属性、参数等进行明确，并标注好名称，此外还要对不同模块间的关系进行考虑，从实现模块的合理编码。这样一来，产品的各个模块都具有着明确的标准，而研发、生产等环节的合理性也能够得到充分保证。 3.4模块接口管理 模块化产品由各个模块构成，而接口各个模块间能够实现连接与有效协调的关键所在，因此，接口管理对于模块化机械设计来说是非常关键的，而要想保证模块接口的正常，则需要进行模块接口的集中管理。首先，要根据各模块特点以及产品的具体要求进行全面考虑，从而将接口的设计标准确立下来，使各个模块间的接口都能够处于统一的状态下，进而实现对模块接口的有效控制。同时，还要利用矩阵分析法对模块的基准零点进行计算，并以此为基础来确定各个模块接口的传输内容，这样一来，接口设计与管理的科学性就都能够得到充分的保正。 3.5模块组装设计 模块组装是模块化机械设计的最终环节，同时也是模块化产品生产的重要保障，因此模块组装设计的要求也是非常严格的。首先，在
现代机械设计方法试题-----复习使用 2 2 minF (X)=(x I-6)2+(X2-2)2 s- t?0. 5x i+x2W4 3x i+x2W9 X1+X2A1 X1> 0X2 >0 者的干涉情况，并在图上示意失效概率 参考解: 3. 已知某零件的强度r和应力S均服从正态分布，且口r> 口s, b r<(T s,试用图形表示强度r和应力s的分布曲线，以及该零件的分布曲线和可靠度R的范围。 参考解： Y>0安全状态；Y<0安全状态；Y=0极限状态 最优点就是切点坐标：X1=2.7,x2=0.9 最优值：12.1【带入公式结果】 2.若应力与强度服从正态分布，当应力均值与强度均值汀相等时，试作图表示两 、图解题 1.图解优化问题:
数。 设随机函数Y 的概率密度函数为f (Y)，可以通过强度r 与应力s 的概率密度函数为f(r) 和f(s)计算出干涉变量 Y=r-s 的概率密度函数f(Y)，因此零件的可靠度可由下式求得： R = p (Y .0) = ° f (Y)dY 从公式可以看出，因为可靠度是以 Y 轴的右边对f(Y)积分，因此可靠度 R 即为图中 Y 轴右边的阴影区域。而失效概率 F=1-R ，为图中Y 轴左边的区域。 4 ?用图表示典型产品的失效率与时间关系曲线，其失效率可以分为几个阶段，请分别 对这几个 阶段进行分析。 失效率曲线：典型的失效率曲线。失效率(或故障率)曲线反映产品 总体寿命期失效率的情况。图示 13.1-8为失效率曲线的典型情况，有时形 象地称为浴盆曲线。失效率随时间变化可分为三段时期： (1) 早期失效期，失效率曲线为递减型。产品投于 使用的早期，失效率较高 而下降很快。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、 跑合、起动不当等人为因素所造成的。当这些所谓先天不良的失效后且运 转也逐渐正常，则失效率就趋于稳定，到 t 0 时失效率曲线已开始变平。t 0 以前称为早期失效期。针对早期失效期的失效原因，应该尽量设法避免， 争取失效率低且 t o 短。 (2) 偶然失效期，失效率曲线为恒定型，即 t o 到t i 间的失效率近似为常 数。失效主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清楚的 偶然因素所造成。由于失效原因多属偶然，故称为偶然失效期。偶然失效 期是能有效工作的时期，这段时间称为有效寿命。为降低偶然失效期的失 效率而增长有效寿命，应注意提高产品的质量，精心使用维护。加大零件 截面尺寸可使抗非预期过载的能力增大，从而使失效率显著下降，然而过 分地加大，将使产品笨重，不经济，往往也不允许。 (3) 耗损失效期，失效率是递增型。在 t i 以后失效率上升较 快，这是由于产品已经老化、 疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的原因所引起的，故称为耗损失效期。针对耗损失 效的原因，应该注意检查、监控、预测耗损开始的时间，提前维修，使失效率仍不上升， 如图13.1-8中虚线所示，以延长寿命不多。当然，修复若需花很大费用而延长寿命不多， 则不如报废更为经济。 阜期 失效期偶然失效期 耗损 to
现代机械设计的创新方法研究 在机械设计现代化进程中，设计者需要科学分析现代化设计要求，根据机械生产企业与市场的需求，创新设计形式，优化设计方案，同时，还要在设计方案中指导机械加工人员更好地开展相关工作，以此提升机械设计质量与可靠性。本文对现代机械设计的创新方法进行了探讨。 标签：现代机械设计；创新；方法 随着科技的进步和发展，在创设设计理念的同时，设计师也应该将智能化的因素引入到设计中来。通过建立模型的方法，来描述机械产品的各种工况行为进行了解，对设计产品的性能、设计进行合理性和最优性的考虑，力争让用户获得更为优越的使用体验。 1、现代机械设计特点分析 机械创新设计（Mechaical Creative Design ，MCD）是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果，进行创新构思，设计出具有新颖、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。在传统形式的机械设计中，大多数情况下是由设计人员，结合自身设计经验开展设计工作，其机械设计思想当中往往会出现很多主观判断，这种情况下，设计人员必须要拥有较强的机械设计与管理水平。在工业技术得到快速发展的背景下，机械已经广泛应用到社会各行业中，有着较为开放性的表现形式。传统机械设计期间，为了在一定程度上降低设计失误率，不断提升工作效率，相关工作人员大力探索新颖化的设计技术，尽量多的结合总目标进行设计，在不同阶段，采取不同设计方案，在真正完成上一环节之后才可以开始下一环节，这样就会降低工作效率。在新型机械设计中，工作人员将设计数据以及方案内容有效导入计算机，然后做出立体化图形，并在数据内容基础上做出适当修改，最终确定设计方案，增强设计内容的科学性，促进工作效率的不断提升。 2、机械设备设计研发流程 机械设备的设计研发阶段决定一个机械设备的全寿命周期中最重要的形成环节，主要工作是根据客户提出的实际需要和应用，设计研发出来的能有效的实现一种或多种满足客户需求功能的机械装备，而在此过程如何创新和设计是需要重点优先考虑的事情。 第一步，跟一般的设计研发步骤相似，由需求应用单位的人员提出设计研发申请，创新性的分析和研究实现客户需求的方法，考虑到性价比和发展性；第二步，等到设计研发申请经过设计负责部门商议研究得到批准以后，设计人员必须将申请中的需求细化分解任务，细化到设计研发任务的具体内容和要求；第三步，相关的各方接到任务的部门根据任务书要求，挑选人员，成立专项部门进行创新性研发。
河北科技大学 学生个性化教育实训报告 题目：搬运单元模块设计 学生姓名： 指导教师： 日期：2016年1月15日
目录 1 第一章模块化生产系统的简介 (1) 1.1 第1节系统的特点和作用 (1) 1.2 第2节系统的组成 (2) 1.3 第3节MPS的发展 (6) 2 第二章物流过程 (7) 3 第三章MPS单元的结构与控制 (8) 3.1 第1节搬运单元简介 (8) 3.2 第2节搬运单元的机械结构 (9) 3.3 第3节搬运单元的气动控制 (10) 3.4 第4节制定I/O表 (11) 4 第四章材料的选型 (23) 4.1 第1节气缸的选择 (23) 4.2 第2节传感器的选择 (25) 4.3 第3节电磁阀的选用 (26) 5第5章参考文献 (27)
第一章模块化生产系统的简介 第1节系统的特点和作用 模块化生产培训系统：Modular Production Training System,简称MPS。模块化生产培训系统是应用于机电一体化、自动化等相关专业的专业技术职业培训和继续教育的模块化教学培训系统模块化生产培训系统可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。模块化生产培训系统是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。该装置由多套各自独立而又紧密相连的工作站组成。各个功能站分别为：上料站、检测站、上料检测站、搬运站、加工检测站安装站、操作手站、传送单元、搬运分拣站和分类存储站。 该实验装置的一大显著特点是：它具有综合性、模块化以及易扩充等特点。它针对学员不同的技术基础进行培训，具有良好的适用性。具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制将各个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。在基本本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站三站……直至八站连在一起学习复杂系统的控制编程装配和调试技术。由于该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）传感器等多种技术，给学员提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识综合训练和相互提升。因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。系统的实体图如图1-1所示 图1-1
第四章模块化程序设计 教学目的：模块程序设计是C程序合作编程序的方法，通过这一章的学习使学生能自己编C 程序中的函数，正确地调用函数，熟悉函数调用时形式参数和实在参数的关系。通过变量的存储类型，能正确使用各种不同存储类型的变量编程序。 重点难点：函数的嵌套调用及函数的递归调用。 前面各几章的学习，大家已有了编制小程序的经验。如果想编制大程序，在C语言下就得用模块化程序设计，其基本思想是将一个大的程序按功能分割成一些模块，使每一个模块都成为功能单一、结构清晰、接口简单、容易理解的小程序。 C语言提供了支持模块化软件开发的功能： 1 函数式的程序结构。程序由一个或多个函数组成，每个函数都有各自独立的功能和界面。 2 允许通过使用不同的存储类别的变量，控制模块内部和外部的信息交换。 3具有预编译处理功能，为程序的调试、移植提供方便，支持模块化程序设计。 本章介绍这些功能及进行程序开发的基本方法。 4.1 函数 C程序结构 无论涉及的问题是复杂还是简单，规模是大还是小，用C语言设计程序，任务只有一种，就是编写函数，至少要编写一个主函数main(),C程序的执行就是执行相应的main()函数。即从它的main()函数的第一个花括号开始，依次执行后面的语句，直到最后的花括号为止。其它函数只有在执行了main()函数的过程中被调用时才执行。 高级语言中“函数”的概念和数学中“函数”的概念不完全相同。英语单词function有“函数”和“功能”两种介绍，高级语言中的函数实际上是功能的意思。当要完成某一个功能时，就用一个函数去实现它。在程序设计时首先要考虑main()函数中的算法，当main()中需要使用某一功能时，就用一个具有该功能的函数表达式表示。这时的函数，我们只知道它具有什么功能，其它先不作处理。设计完main()的算法并检验无误后，这时开始考虑它所调用的函数。如果在库函数中能找到，就可直接使用，否则再动手设计这些函数。这种设计方法称为自顶向下、逐步细化的程序设计方法。这种方法设计出来的程序在功率高，程序层次分明、结构清晰。复杂程序的层次可从以下图形中看出： 许多大型软件系统包含了相当丰富的，可供从事某一领域工作人员选用，如一个高等学校的信息管理系统就包含了教务、科研、人事、财务，设备、图书、后勤、办公室等子系统。每一个子系统以可分为许多子子系统。 这种软件为了方便用户大都采用菜单(menu)方式,这种形式的软件，大家都用过。用户