PAGEPAGEIHefeiUniversity企業實習題目：60噸壓力機設計說明書系別：機械工程系專業：機械設計制造及自動化學制：四年姓名：黃海學號：1206011041導師：趙揚2016年4月10日摘要壓力機主要用于金屬塑性成形加工。它是眾多機械加工裝備中很重要的一種。它已經應用到國民經濟的各生產部門中。伴隨著經濟的發展，沖壓機本身已經發生了很大的變化，它已經從以前單一的機械壓力機發展到包括數控、液壓在內的多種壓力機。本次設計的是機械壓力機，主要是對壓力機的執行機構和傳動系統進行設計。在傳動系統方面，采用了皮帶輪與齒輪的二級減速傳動，其中的重點難點是飛輪的儲能計算。而執行機構則主要是采用計算機虛擬仿真技術，通過對執行機構的建模仿真進行運動分析。此次設計的壓力機為常規壓力機，在中小企業中使用較廣泛。關鍵詞：壓力機；飛輪；數控；執行機構；傳動系統ABSTRACTThepressismainlyusedinmetalplasticityprocess.Anditisoneofmostimportantmachineryequipment.Italreadyappliedinmanyproductiondepartmentsofthenationaleconomy.Withthedevelopmentofeconomy,punchpresshasbeenalreadyhavingaverybigchangeinitself,anditalreadydevelopedfromthesolemechanicalpresstomanyotherkindsofpresses,includesthenumericalcontrol,thehydraulicpressure.Thisdesignisthemechanicalpress,andImainlydesignthepressimplementingagencyandthetransmissionsysteminthispaper.Inthetransmissionsystemaspect,themachinehasmainlyusedthebeltpulleyandthegeartransmission,thatistosay,twolevelsofreductiontransmission,andthekeydifficultyistheflywheelstoringenergycomputation.ButexecutionagencyismainlyusestheVirtualSimulationtechnologyandthemovementanalysiscanbecarryingoutbyit.Thepressdesignedinthispaperisaconventionalmachine,andusewidelyinSMES.Keywords:Press；Flywheel；TheNumericalControl;Implementing;AgencyTransmissionSystem目錄摘要IAbstractⅡ第1章緒論11.1課題背景及意義11.2國內外發展現狀11.3本文主要工作3第2章使用分析與方案的選擇及確定42.1使用分析42.1.1使用功能的要求42.1.2經濟性的要求42.1.3其它要求42.2方案的確定42.2.1機構的方案確定42.2.2傳動方案的選擇52.3總體傳動方案的確定62.4本章小結6第3章執行機構的設計與計算73.1執行機構功率確定73.1.1執行機構的力分析73.1.2連桿最小直徑的確定93.2電動機的確定93.2.1選擇電動機的類型和結構形式93.2.2電動機功率的選擇93.3本章小結9第4章傳動裝置的設計與計算104.1帶傳動的設計與計算及帶輪的設計114.1.1帶傳動的設計及計算114.1.2V帶輪的設計114.2齒輪傳動及齒輪的結構設計114.2.1齒輪傳動計算及校核114.2.2齒輪的結構設計114.3軸的計算及較核124.3.1后軸的計算及校核124.3.2曲軸的計算及校核134.4本章小結13第5章其它附件的設計135.1機座設計的基本要求135.1.1機座設計的基本要求135.1.2機座材料的選擇135.2機座材料的選擇135.2.1選擇導軌的類型135.2.2設計導軌的要求135.2.3選擇導軌的材料135.3壓力機的潤滑135.4離合器的選用135.5本章小結13結論14參考文獻14第1章緒論1.1課題背景及意義機械工業是國民經濟的基礎性產業，也是國民經濟的裝備產業，承擔著為國民經濟各部門、各行業提供技術裝備和生產工具的任務。機械工業的生產水平是一個國家現代化建設水平的主要標志.機械工業擔負著向國民經濟部門,包括工業、農業和社會生活等各個方面提供各種性能先進,價格低廉,使用安全可靠的技術裝備的任務,所以在現代建設中是舉足輕重的。而壓力機作為機械設備中的重要一類機器它在鍛壓成型方面的作用是非常突出的。作為機械生產的第一步，機械設計的工作的質量和水平,直接關系到產品的質量性能,研制周期和技術經濟效益。而壓力機的計算量非常大，如果只用手算，時間很長。所以我結合了計算機虛擬仿真技術，不僅可以節約成本，還可以壓縮設計時間，提高設計效率和產品質量.1、壓力機的的簡介壓力機是對材料進行壓力加工的機床，通過對坯件施加強大的壓力使其發生變形和斷裂來加工成零件。

包括液壓傳動和機械傳動的壓力機。2、壓力機的型號J11、J21、J23開式機械壓力機，JE、JH、JZ、JG、JK、JD、JL、JF、JS開式高性能機械壓力機，JE25式雙點機械壓力機，JE31、JE36、JH31、JH36閉式、半閉式單、雙點機械壓力機，VH、SH開式高速機械壓力機，JF75G閉式高速機械壓力機，NTP數控回轉頭壓力機，DP21、DP31精密數控伺服壓力機，Y27、Y32液壓機，XD汽車鋼圈成套制造設備等二十八大系列一百七十余個。產品廣泛應用于汽車、家電、電子、電機、電器、IT、五金、農機、軍工、儀器儀表、航空等行業。1.2國內外發展現狀經過半個多世紀的努力，中國機械工業已經逐步發展成為具有一定綜合實力的制造業，初步確立了在國民經濟中的支柱地位。“八五”期間，中國共產黨十四大明確提出要把機械工業、汽車工業建成國民經濟的支柱產業。按照這一戰略要求，原機械工業部會同原國家計劃委員會制定了《機械工業振興綱要》，經國務院批準頒布實施，要求用15年時間，到2010年基本實現機械工業的振興，使之成為國民經濟的支柱產業。“九五”期間，機械工業取得了長足的發展。突出表現在機械工業產值在全國工業中的比重超過25％，生產保持穩定增長，為國民經濟提供了大量可靠裝備；先進制造技術得到大量采用，同時在高新技術產業化方面取得重大進展；研制、制造重大、精密、成套裝備的能力顯著提高；全方位、多層次的對外開放格局基本形成，機械產品出口的迅速增長，有力地支持了機械工業乃至全國經濟的發展；體制改革取得突破性進展，市場機制已在機械工業發展中起主導作用，以建立現代企業制度為目標的國有企業改革穩步推進，民營企業、鄉鎮企業成為機械工業發展的新興力量。“十五”期間是機械工業歷史上發展最快、變化最迅速的時期。整個行業發展成績喜人，亮點頻現：產出規模增長迅猛、發展環境顯著改善、產業結構變化喜人、服務質量明顯提高。多年來中國機械工業的高位運行，盈利能力的持續提升，為國民經濟可持續發展和綜合國力的提高作出了無可替代的貢獻。因此，大力發展機械工業，用先進的機械設備去裝備國民經濟各部門，對促進中國國民經濟和社會發展具有重大意義。2007年機械設備制造行業增長形勢較好，投資繼續保持較為快速的增長以及國民經濟的結構調整、技術改造都對機械制造行業產生了大量的市場需求，為機械設備制造業的穩定增長提供了良好的產業環境。另外，“十一五”將為機械行業帶來新的發展契機。眾所周知，國家的每一個五年計劃都涉及到許多大型工程的建設，而每項工程都將率先拿出接近10%的總投資額做設備投資，其中機械設備就是最為重要的設備投資之一。按照五年計劃的一般規律，重大工程在2007年、2008年投資將會達到高潮。由于設備投資提前進行，因此機械行業就在固定投資增長高潮到來前提前進入輝煌期，即未來若干年將是傳統機械行業高速發展期。兩大行業拉動機械產品需求。從行業關聯性來看，由于汽車和航天產業是與傳統機械保持最為緊密的兩大行業，這兩大行業的高速發展必然直接帶動傳統機械的大幅增長。面對新的發展契機，中國機械企業應把握市場需求、行業發展趨勢，搶占先機，制訂未來的發展戰略本次企業實習我們首先對樣機進行了調研分析,通過大量的調查并查閱了有關工廠的相關資料后，我們發現：現在大多數企業還采用舊式壓力機,這些壓力機大都是70或80年代的產品，現在已經遠遠落后于先進的設備。正是由于它們設計和出廠比較早,設備使用時間又比較長，所以性能比較差,噪音大,工作能力較低,難以適應現代化生產。但這種機械式壓力機之所以在在企業中還應用如此廣泛,它還是有著很多優點的：首先，它是一種典型的沖壓機械,執行機構由曲柄滑塊機構組成,具有機構簡單,使用可靠,維修方面,造價低,運轉平穩,生產率較高等特點；其次，相對液壓、數控等先進設備成本較低。1.3本文主要工作根據設計的技術要求進行使用分析，綜合考慮，確定簡單的總體機構方案和傳動方案。對執行機構的分析和其他的一些原因，先確定電動機的型號。對傳動方案的各個部件的選擇，確定傳動方案，最終選擇帶傳動和齒輪傳動。對帶傳動中帶輪和傳送帶的一些部件的設計計算，進行齒輪的設計和校核，對后軸的設計計算和校核，對壓力機其他部件的設計和選擇，包括機座的材料選擇和機座的設計、導軌的材料的選取和導軌形狀的設計、壓力機的潤滑和離合器的選用。本次壓力機設計是在老師指導的下完成的,著重設計了機器的核心之處,對部分系統及結構進行了改進,使之更適應實際工作的要求。使用分析與方案的選擇及確定2.1使用分析在機器進行設計初時，就應該對機器將要進行的工作進行使用分析。其中最主要的是機器的使用功能的要求，其次是機器在設計、制造及日后的使用過程中能夠實現節省人力和物力的要求。下面對這些要求進行一些分。2.1.1使用功能的要求對機器使用功能的要求主要是它能實現對材料進行加工的要求,實現對材料的加工要求則主要是看我們設計機器時的設計目的，設計目的指導設計方法，設計方法形成了設計過程。在設計過程中我們要對執行機構，傳動裝置和原動機進行計算及對他們進行合理的配置，使它們能夠實現功能要求。2.1.2經濟性的要求機器的經濟性不僅體現在使用過程中，也包括在它的設計和制造和過程中。設計的經濟性表現為機器的設計成本低,使用經濟性表現為高生產率、高效率,較少的消耗能源,原材料和輔助材料以及低的管理和維修費用等。提高設計經濟性指標的主要途徑有以下幾種：可以盡可能采用標準化機構及尺寸；采用新技術、新工藝、新結構和新材料；合理的組織設計和制造過程；力求改變零件的結構工藝性,使用量少,易加工,易裝配。提高使用經濟性指標的主要途徑有以下幾種：合理的提高機器的機械化水平和自動化水平,以提高生產率及產品的質量；選用高效率的傳動系統,盡可能減少傳動的中間環節,以降低能源消耗和生產成本；適當的采用防護及潤滑,以延長機器的使用壽命。2.1.3其它要求一部機器除應具有上述的幾點基本要求外,還應有一些其它的要求，如勞動保護的要求。對于在不同工作環境工作的機器還有一些為該機器所特有的要求。雖然這些要求經常被忽略，但也非常重要，在日常的生產生活中也起著很大的作用。2.2方案的確定2.2.1機構的方案確定通過對各種方案優缺點的比較，連桿機構具有很多優點：1、連桿機構的運動副一般均為低副，為面接觸，壓強較小，可承受較大的載荷；且有利于潤滑，摩擦較小。2、在連桿機構中，當原動件的運動規律不變，可用改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運動規律。由于對心曲柄滑塊機構與偏心曲柄滑塊機構均屬于連桿機構，并且對心曲柄滑塊機構不存在急回運動。所以選定對心曲柄滑塊機構為壓力機的執行機構。采用對心曲柄滑塊機構為執行機構如圖2.1圖2.1對心曲柄滑塊機構通過對各種方案優缺點的比較，連桿機構具有很多優點：1、連桿機構的運動副一般均為低副，為面接觸，壓強較小，可承受較大的載荷；且有利于潤滑，摩擦較小。2、在連桿機構中，當原動件的運動規律不變，可用改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運動規律。由于對心曲柄滑塊機構與偏心曲柄滑塊機構均屬于連桿機構，并且對心曲柄滑塊機構不存在急回運動。所以選定對心曲柄滑塊機構為壓力機的執行機構。2.2.2傳動方案的選擇合理的傳動方案首先要滿足工作機的性能要求,適應工作條件,工作可靠,此外還應使傳動裝置的結構簡單,尺寸緊湊,加工方便,成本低廉,傳動效率高和使用維修方便。目前,沖壓機床的傳動方式有很多種,包括液壓、氣壓、電動、機械等多種,雖然液壓、氣壓傳動精度高,適應現代的生產要求，但其結構復雜,成本很高，所以很多企業不會選擇這樣的機械。反觀機械傳動，其結構簡單,操作方面,雖然效率不高,但成本很低,適合現在大多數企業的發展需求,所以本次設計傳動方案確定為機械傳動。在傳動中常見的有帶傳動、齒輪傳動等[2]。在齒輪傳動中又分為直齒及斜齒幾種等。我們就幾種常見傳動方法的優缺點進行比較；帶傳動的承載能力小，傳遞相同轉矩時,結構尺寸較其它傳動形大，但傳動平穩，能吸振緩沖，因此，宜布置在高速級；斜齒圓柱齒輪傳動的平穩，較直齒輪較好，常用在高速級或要求傳動平穩的場合；開式直齒圓柱齒輪傳動的工作環境一般較差，潤滑條件不好，因而磨損嚴重，壽命較短，應布置在低速級；圓錐齒輪傳動只用于需要改變軸的布置方向的場合。由于圓錐齒輪加工比較困難，所以應將其布置在傳動的高速級，并限制傳動比，以減小直徑和模數；蝸桿傳動可以實現較大的傳動比，結構緊湊，傳動平穩，但傳動效率較低，故使用于中小功率的高速傳動中。如果一種傳動形式不能滿足傳動要求時，就應該采用由幾種傳動形式組合的多級傳動，并且要充分考慮各種傳動形式的特點，合理的布置其傳動順序。所以，通過上面的比較，結合沖壓機自身的特點及其工作環境，我們可以確定本次設計的沖壓機選擇帶傳動和直齒圓柱齒輪進行兩級減速傳動。2.3確定總體傳動方案傳動方案對于機器來說是很重要的。它聯系著原動機與執行機構。從原動機發出的能量，通過傳動機構傳遞給執行機構。因此設計一部機器時，應仔細考慮傳動機構。本次設計的壓力機是一種典型的沖壓機械,它首先通過帶傳動，使大帶輪轉動，同時大帶輪具有飛輪的作用，能夠儲存能量。再通過大帶輪的儲能作用帶動小齒輪，通過大小齒輪間的減速傳動，最終使大齒輪帶動執行機構進行沖壓工作。所以本壓力機就是采用了帶輪與齒輪的二級減速傳動。小齒輪小帶輪電動機滑塊連桿曲軸大齒輪總體傳動如圖2.2所示：大帶輪小齒輪小帶輪電動機滑塊連桿曲軸大齒輪大帶輪圖2.2總體傳動方案2.4本章小結本章通過對設計的要求、經濟性的要求和其它要求的分析，并且結合所學的知識對本次設計的傳動方案進行確定，并且選擇以帶傳動帶動齒輪傳動進行傳動和儲存能量，最終通過對心曲柄滑塊機構完成運動。第3章執行機構的設計與計算3.1執行機構功率確定3.1.1執行機構的力分析設計參數:滑塊行程:mm，工程壓力:，生產率:，沖壓厚度mm。初選曲柄長度mm，連桿長度mm。則曲柄轉速rad/s。參照執行機構運動如圖3.1所示：圖3.1曲柄滑塊機構點為曲柄的旋轉中心，點為曲柄與連桿的連結點，點為連桿與滑塊的連結點。是曲柄，長度為，稱為曲率半徑，也就是曲柄的偏心距。是連桿，長度為，它的一端與滑塊連結，能表示滑塊的運動狀況。曲柄轉動時，從上死點轉到下死點，滑塊從降到，全程為。為了計算方便，確定曲柄轉至下死點時曲柄轉角為零度，曲柄逆運動方向轉至上死點時曲柄轉角。連桿中心線與滑塊運動方向的夾角為，曲柄轉角與滑塊行程的關系表達如下：整理由于曲柄轉動時，曲柄轉角的變化，角也隨之變化，他們的關系是：令則而所以整理得式中連桿系數，一般小于，對于通用壓力機來說,一般在之間，可對上式進行簡化。根據臺勞級數展開并取前兩項，則帶入得(3.1)式中——滑塊位移，從下死點算起，向上方為正（mm）——曲柄轉角，從下死點算起，與曲柄旋轉方向相反為正(o)——曲柄半徑(mm)——連桿系數連桿系數，根據同類機械的曲柄轉，可得滑塊位移mm，由于機器為60噸,且工件厚度為8mm小于8.85mm，所以執行機構消耗的最大功為：kJ3.1.2連桿最小直徑的確定根據各種材料的性能比較連桿材料選用45號鋼。已知45號鋼的許用壓縮應力180MPa。可求得連桿最小處的直徑為：即其中kN，180MPa。故mm考慮到局部應力集中，最小直徑相應增大，所以取mm。3.2電動機的確定3.2.1選擇電動機的類型和結構形式本次設計所選用的電動機的類型和機構形式應根據電源種類、工作條件、載荷大小和性質變化、啟動性能、制動、正反轉的頻率程度等條件來選擇。電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產單位一般多采用三相交流電源,因此,無特殊要求時,均應采用三相交流電動機。其中異步電動機是交流電動機的一種,它是把電能轉化為機械能的一種動力機械,一般以三相異步交流電動機應用最廣泛。Y系列三相異步電動機為封閉式三相異步電動機,能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電機內部，效率高，耗能少，性能好，噪音低，振動小，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便。不僅使用于水泵、鼓風機、金屬切削機床及運輸機械,更使用于灰塵較多、水土飛濺的地方,如碾米機,磨粉機,脫殼機及其它農業機械,礦山機械等。根據工作環境和要求,選用Y系列三相異步電動機。3.2.2電動機功率的選擇電動機的容量選擇的是否合適,對電動機的正常工作和經濟性都有影響。容量選的過小,不能保證工作機的正常的工作或使電動機因過載而過早的損壞;而容量選的過大,則電動機的價格較高,能力又不能充分利用,而且由于電動機經常不滿載運行,其效率和功率因數都較低,增加電能消耗而造成能源的浪費。根據參考文獻[14](3.2)式中——單次行程有效功(kJ)——公稱壓力(N)——公稱壓力行程(mm)kJkW所以，根據要求初步確定電動機.再根據工廠實際壓力機選用的電動機,我們類比選用kW左右的電動機。選用Y系列小型三相異步電動機Y132M2-6。技術參數如表3.1:表3.1電動機技術參數表型號額定功率滿載轉數Y132M2-6KWr/min3.3本章小結本章進行了對執行機構的分析計算和計算，最終計算出執行機構應該消耗的能量。最終確定連桿的最小直徑。本章還進行了電動機的選擇。第4章傳動裝置的設計與計算4.1帶傳動的設計與計算及帶輪的設計4.1.1帶傳動的設計及計算1、確定計算功率2、選擇帶型3、確定小帶輪的基準直徑4、確定傳動比I5、確定大帶輪的基準直徑6、驗算帶的速度7、確定中心距和帶的基準長度8、中心距的變化范圍為9、驗算主動輪上的包角10、確定帶的根數Z11、計算預緊力12、計算作用在軸上壓軸力4.1.2V帶輪的設計1、小帶輪的結構設計（1）確定帶輪的結構形式（2）選擇帶輪的材料（3）帶輪的機構尺寸（4）確定輪緣及輪轂的尺寸2、大帶輪的機構設計（1）帶輪的材料確定（2）大帶輪儲存能量的計算4.2齒輪傳動及齒輪的結構設計4.2.1齒輪傳動計算及校核1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數2、按齒根彎曲疲勞強度設計（1）確定公式內的各個計算數值（2）確定模數（3）驗算、、（4）按齒面接觸疲勞強度校核2、大齒輪校核3、幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑（2）計算中心距（3）計算齒輪寬度4.2.2齒輪的結構設計1、對小齒輪的結構設計（1）選擇結構類型（2）其它參數2、大齒輪的結構設計（1）選擇結構類型（2）輪輻的設計4.3軸的計算及較核4.3.1后軸的計算及校核1、后軸的材料選擇2、后軸的計算及校核（1）軸的轉速及轉矩（2）作用在齒輪上的力（3）確定軸的最小直徑（4）軸的結構設計1、軸上的零件裝配方案2、根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度3、確定軸上的圓角和倒角尺寸（1）、判斷危險截面（2）、截面左側（3）、截面Ⅱ右側4.3.2曲軸的計算及校核1、材料的選擇2、曲軸的計算及校核4.4本章小結本章主要進行對各個傳動器件的設計并且進行了一些校核。其中包括了帶傳動的設計和計算、V帶輪的設計、齒輪傳動計算及校核、齒輪的結構設計、后軸的計算及校核、曲軸的計算及校核等等。第5章其它附件的設計5.1床身的設計5.1.1機座設計的基本要求5.1.2機座材料的選擇5.2導軌的設計5.2.1選擇導軌的類型5.2.2設計導軌的要求5.2.3選擇導軌的材料5.3壓力機的潤滑5.4離合器的選用1、離合器的設計要求2、離合器的類型選擇3、超越式離合器的優點5.5本章小結本章進行了對床身的設計包括了機座的設計和機座材料的選擇。對導軌類型的選擇、滿足的設計要求和導軌材料的選用。對潤滑劑的選擇和潤滑方式的選用。對離合器和制動器的分析和設計。結論1、本次設計的內容是60噸可傾壓力機的結構設計2、對于我國現在的國情來說，在壓力機的方面還是存在著一些問題，與西方的發達國家相比較來說還有一定的差距，在一些領域上還有一些落后，但是也有的方面是領先于世界的，我國與世界的距離是在國人的不斷努力下會越來越近，最終走入世界的前端。3、在設計過程中根據執行機構運動所需的扭矩和實際生產情況選擇了電動機，并對電機的各種型號有了初步了解，確定設計了飛輪的尺寸。除此外還設計了皮帶、齒輪、直軸、曲軸、滑動軸承、機架等，并對其進行了校核。4、本次設計在老師的指導下成功的完成了本次對60可傾壓力機的設計，成功的完成了本次設計的要求（滑塊行程：120mm，工程壓力：60噸，生產率：50次/分，沖壓厚度：8mm。參考文獻[1]尚久浩.自動機械設計[M].北京：中國輕工業出版社，2009.[2]王世剛.機械設計實踐[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2009.[3]林宋，田建軍.機械系統設計[M].北京：化學工業工業出版社，2010.[4]鄧文英.外圓磨床上工作臺最小位移量計算[J].制造技術與機床，2010.[5]鄧文英.金屬工藝學[M].北京：高等教育出版社，2010.[6]宋曉華.機械壓力機運動學仿真分析[Ｊ].浙江大學碩士論文.2009．[7]林道盛.鍛壓機械機器有限元計算[M].北京：北京大學出版社2011.[8]趙呈.冷擠壓機設計基礎[M].北京：國防工業出版社液壓與氣動，2011.[9]徐灝.機械設計手冊[S].北京：機械工業出版社，2011.[10]聞欣榮.帶傳動的動態分析及壽命的評估[J].機械傳動，2011.企業工程項目設計培訓：參考企業授課教師指定的資料，用專業語言具體、詳細地介紹企業機械產品設計方法、過程與先進制造工藝或企業現代模具設計方法、過程與先進制造工藝。另外，須要評價學習該機械產品或模具設計與制造工藝的培訓對自己專業能力培養的收獲與啟發。（不少于4000字）1、系統化設計方法

系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。

由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。

設計元素法：用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。

圖形建模法：用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接

。

將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。

“構思”—“設計”法：將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段。“構思”階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。

矩陣設計法：在方案設計過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關系，得到滿足要求的功能設計解集，形成不同的設計方案。再根據“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關聯矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系，表示出要求與功能間一一對應的關系。

鍵合圖法

：將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。

2、結構模塊化設計方法

從規劃產品的角度提出：定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎，引用已有的產品解描述設計任務，即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解，這樣，能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾，早期預測生產能力、費用，以及開發設計過程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時也降低新產品的成本。

認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解，而具有新型解的專用功能只是少數，因此，在專用機械設計中采用功能化的產品結構，對于評價專用機械的設計、制造風

險十分有利。

提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。

根據機械零部件的聯接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具有自調整性的部件；2)

結構上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯接

；4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯接。3、基于產品特征知識的設計方法

基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

編碼法

：根據“運動轉換”功能(簡稱功能元)將機構進行分類，并利用代碼描述功能元和機構類別，由此建立起“機構系統方案設計專家系統”知識庫。在此基礎上，將二元邏輯推理與模糊綜合評判原理相結合，建立了該“專家系統”的推理機制，并用于四工位專用機床的方案設計中。

知識的混合型表達法

針對復雜機械系統的方案設計，采用混合型的知識表達方式描述設計中的各類知識尤為適合，這一點已得到我國許多設計學者的共識。

在研制復雜產品方案設計智能決策支持系統DMDSS中，將規則、框架、過程和神經網絡等知識表示方法有機地結合在一起，以適應設計中不同類型知識的描述。將多種單一的知識表達方法(規則、框架和過程)，按面向對象的編程原則，用框架的槽表示對象的屬性，用規則表示對象的動態特征，用過程表示知識的處理，組成一種混合型的知識表達型式，并成功地研制出“面向對象的數控龍門銑床變速箱方案設計智能系統GBCDIS”和“變速箱結構設計專家系統GBSDES”。

利用基于知識的開發工具

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在聯軸器的CAD系統中，利用基于知識的開發工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向對象的方法，創建了面向對象的設計方法數據庫，為設計者進行聯軸器的方案設計和結構設計提供了廣泛且可靠的設計方法譜。則利用NEXPERT描述直線導軌設計中需要基于知識進行設計的內容，由此尋求出基于知識的解，并開發出直線導軌設計專家系統。

設計目錄法

構造了“功能模塊”、“功能元解”和“機構組”三級遞進式設計目錄，并將這三級遞進式設計目錄作為機械傳動原理方案智能設計系統的知識庫和開發設計的輔助工具。

基于實例的方法

：在研制設計型專家系統的知識庫中，采用基本謂詞描述設計要求、設計條件和選取的方案，用框架結構描述“工程實例”和各種“概念實體”，通過基于實例的推理技術產生候選解來配匹產品的設計要求。4、智能化設計方法

智能化設計方法的主要特點是：根據設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述

產品的結構。

在利用數學系統理論的同時，考慮了系統工程理論、產品設計技術和系統開發方法學，研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發系統軟件。

把產品的整個開發過程概括為“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”三個階段，并且充分利用了現有的CAD尖端技術——虛擬現實技術。

產品規劃—構思產品：其任務是確定產品的外部特性，如色彩、形狀、表面質量、人機工程等等，并將最初的設想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現整個產品外形的簡單模型，該模型可以在虛擬環境中建立，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。

開發—設計產品：該階段主要根據“系統合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據設計目標的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯接等；也可以是復合元素，如機、電、電子部件、控制技術或軟件組成的傳動系統；還可以是要求、特性、形狀等等。將實現功能的關鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對產品的配置(設計模型中解元素間的關系)進行分析，產品配置分析是綜合“產品規劃”和“開發”結果的重要手段。

生產規劃—加工和裝配產品：在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術的應用，提出用計算機圖像顯示解元素在相應位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關系，由此發現難點和問題，并找出解決問題的方法，并認為將CAD技術綜合應用于產品開發的三個階段，可以使設計過程的綜合與分析在“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”中連續地交替進行。因此，可以較早地發現各個階段中存在的問題，使產品在開發進程中不斷地細化和完善。先進制造工藝1.先進制造工藝技術概念

先進制造工藝技術是指研究與物料處理過程和物料直接相關的各項技術，要求實現優質、高效、低耗、清潔和靈活。

先進制造工藝是制造業不斷吸收機械工程技術、電子信息技術（包括微電子、光電子、計算機軟硬件、現代通信技術）、自動化控制理論技術（自動化技術生產設備）、材料科學、能源技術、生命科學及現代管理科學等方面的成果；并將其綜合應用于制造業中產品設計、制造、管理、銷售、使用、服務以及對報廢產品的回收處理這樣一個制造全過程與傳統的制造技術相比,先進制造工藝技術以其高效率、