【正文】 濕潤(rùn)，從粗糙到潤(rùn)滑的大量的質(zhì)感。VD與 CAD/CAM/CAE密不可分216。仿真與虛擬設(shè)計(jì)（ Virtual以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為工具，以相似原理、信息技術(shù)和控制論為基礎(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的目的，建立實(shí)際或聯(lián)想的系統(tǒng)模型，并在不同條件下，對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行（實(shí)驗(yàn)）的一門(mén)綜合性技術(shù)。 ”71仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)計(jì)算機(jī)能夠成為一名出色的象棋選手，也能夠做一些特殊的事情。在將來(lái)的某一天，一臺(tái)計(jì)算機(jī)便可以上演能夠與愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論相提并論的發(fā)現(xiàn)。u 發(fā)明人羅斯 與其它同類(lèi)不同的是，亞當(dāng)是第一個(gè)能夠在沒(méi)有人類(lèi)干預(yù)情況下完成從假設(shè)到實(shí)驗(yàn)再到重新形成假設(shè)這一過(guò)程的機(jī)器人。 2023年 4月，威爾士阿貝里斯特威茲大學(xué)設(shè)計(jì)的機(jī)器人 “亞當(dāng) ”成為第一個(gè)能夠在不借助人類(lèi)智慧情況下上演科學(xué)發(fā)現(xiàn)的全自動(dòng)系統(tǒng) 。216。216。216。216。216。216。216。 創(chuàng)新設(shè)計(jì)：迫切需要智能設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)u 智能 CAD系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)216。? 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)? 現(xiàn)代設(shè)計(jì)：部分使用專(zhuān)家系統(tǒng)? 先進(jìn)設(shè)計(jì)u 設(shè)計(jì)分類(lèi)及其與智能設(shè)計(jì)的聯(lián)系216。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)重組u逆向工程快速響應(yīng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)快速響應(yīng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)69智能設(shè)計(jì)技術(shù)智能設(shè)計(jì)技術(shù)u 智能設(shè)計(jì)216。業(yè)務(wù)過(guò)程重組216。利用成熟產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，利用企業(yè)的產(chǎn)品信息資源，最大限度的控制新零件的種類(lèi)和數(shù)量，并在加快整個(gè)生產(chǎn)周期的同時(shí)，有效地控制成本和保證質(zhì)量。將有關(guān)產(chǎn)品制造過(guò)程的信息從實(shí)際制造過(guò)程中抽取出來(lái)，依靠計(jì)算機(jī)的高速大規(guī)模信息處理能力，實(shí)行由計(jì)算機(jī)試驗(yàn) (仿真 )、虛擬制造和智能優(yōu)化組成的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的 軟過(guò)程，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的樣機(jī) (模型 )制作、實(shí)物試驗(yàn)、反復(fù)修正的硬過(guò)程，達(dá)到在產(chǎn)品正式投產(chǎn)之前，就能通過(guò)在計(jì)算機(jī)上的試驗(yàn)、改進(jìn)和優(yōu)化，迅速完成對(duì)產(chǎn)品的性能預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)定型。在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研制和制造過(guò)程中，盡量重用已有的信息資源 (尤其是機(jī)電產(chǎn)品中的成熟零部件 )，對(duì)于那些確實(shí)必須新作的產(chǎn)品信息 (如新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新零部件 )，也盡量通過(guò)先期的開(kāi)發(fā)活動(dòng)加以創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)。企業(yè)在確定產(chǎn)品目標(biāo)后，可以只先進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，即功能設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)分析，然后通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)，尋找最佳的零部件供應(yīng)商和制造商，進(jìn)行跨地區(qū)、跨行業(yè)的合作，實(shí)行生產(chǎn)資源的優(yōu)化組合。216。 在企業(yè)內(nèi)部，應(yīng)改變傳統(tǒng)的以注重規(guī)模和成本為基礎(chǔ)建立起來(lái)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)和組織形式，按照快速響應(yīng)制造的戰(zhàn)略思想，探索一套全新的組織生產(chǎn)方式。66快速響應(yīng)工程的含義快速響應(yīng)工程的含義 216。216。 創(chuàng)新工作方法216。216。? 無(wú)重要新技術(shù)，但在形式上翻新? 含有（開(kāi)發(fā)了）新技術(shù)u 創(chuàng)新與設(shè)計(jì)思維216。W=63u創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù) ?確定約束條件求解結(jié)果： B=4mm,② 穩(wěn)定性約束條件 — 壓應(yīng)力不大于壓桿穩(wěn)定的臨界應(yīng)力 σ k： 求解 ：滿足強(qiáng)度前提下桁架 重量最輕時(shí) 的管徑 D及壁厚 B。母線：主軸回轉(zhuǎn)216。創(chuàng)造性思維法59圓柱面的加工方案圓柱面的加工方案u總體方案216。u方法216。56優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟u設(shè)計(jì)對(duì)象的分析u設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)約束條件的確定u目標(biāo)函數(shù)的建立u合適的優(yōu)化計(jì)算方法的選擇u優(yōu)化結(jié)果分析57優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟 g（ X） =0g（ X） 0g（ X） 0非可行域可行域x1x2054常用優(yōu)化求解方法u遺傳算法u神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法常用優(yōu)化求解方法優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù) ： min F（ X）設(shè)計(jì)變量 ： X=[ x1, x2,… , xn ]T 設(shè)計(jì)約束 ： gu(x)≤0 u=1,2, … ,m hv(x)=0 v=1,2,… ,pn 采用數(shù)值算法u 常用 優(yōu)化方法u 優(yōu)化設(shè)計(jì) 基本步驟u 舉例52u按目標(biāo)函數(shù)數(shù)量：?jiǎn)文繕?biāo)優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化u按設(shè)計(jì)變量數(shù)量 (n)： n=210 小型優(yōu)化 n=1050 中型優(yōu)化 n50 大型優(yōu)化u按約束條件： 無(wú)約束優(yōu)化和有約束優(yōu)化；u求解方法： 準(zhǔn)則法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法 線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃。 約束條件u 優(yōu)化算法的基本思想216。 目標(biāo)函數(shù)216。 方案設(shè)計(jì)216。 工程中的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是在考慮諸多影響因素的條件下，以得到最佳設(shè)計(jì)方案，獲得最佳設(shè)計(jì)參數(shù)值的設(shè)計(jì)過(guò)程。磨損理論：? 磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動(dòng)磨損、氣蝕磨損和沖蝕磨損 (水滴石穿 )機(jī)理等。邊界潤(rùn)滑216。彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑216。應(yīng)用? 超聲馬達(dá)? 軸承設(shè)計(jì)50u摩擦學(xué)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介216。 216。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)冶金礦山、農(nóng)機(jī)、煤礦、電力和建材等五個(gè)行業(yè)，每年因磨損報(bào)廢或更換的備件達(dá) 100多萬(wàn)噸。全世界約有 1／ 2—1 ／ 3的能源以各種形式消耗在摩擦上216。是運(yùn)用摩擦學(xué)的理論、方法、技術(shù)和數(shù)據(jù)，將摩擦和磨損減小到最低程度，從而設(shè)計(jì)出高性能、低功耗、具有足夠可靠性及合適壽命的經(jīng)濟(jì)合理的新產(chǎn)品。摩擦學(xué)研究的目的在于指導(dǎo)機(jī)械及其系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)和使用，以節(jié)約能源和原材料消耗，進(jìn)而達(dá)到提高機(jī)械裝備的可靠性、工作效能和使用壽命的目的。它的基本內(nèi)容是研究工程表面的摩擦、磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題。摩擦學(xué) (Tribology)是研究相互運(yùn)動(dòng)、相互作用表面的摩擦行為對(duì)于機(jī)械及其系統(tǒng)的作用，接觸表面及潤(rùn)滑介質(zhì)的變化，失效預(yù)測(cè)及控制的理論與實(shí)踐。用實(shí)驗(yàn)和其他數(shù)據(jù)處理 (如有限元方法 )手段找出該系統(tǒng)特有的模態(tài)參量或傳遞函數(shù)，并用以對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化，這種處理問(wèn)題的方法就叫作模態(tài)分析法。 將一個(gè)多自由度振動(dòng)系統(tǒng)的固有特性，用一系列所謂模態(tài)參量來(lái)表達(dá)，這些參量的關(guān)系就形成了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。另一方面，還可以把對(duì)系統(tǒng)性能的要求轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的要求，把系統(tǒng)的各種特性用數(shù)學(xué)模型有機(jī)地結(jié)合在 — 起，使綜合設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)。47系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法u傳遞函數(shù)分析法216。 建立可靠的數(shù)學(xué)模型，借助電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用先進(jìn)的科學(xué)計(jì)算方法，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依托，全面分析研究機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在預(yù)期可能的 各種載荷 與周?chē)橘|(zhì)作用下，力與運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)部應(yīng)力以及穩(wěn)定性之間的關(guān)系；216。216。46系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)u概述216。44等分配法： 是將系統(tǒng)中的所有單元分配以相同的可靠度， 計(jì)算簡(jiǎn)單，但未考慮各單元各自特征 串聯(lián)系統(tǒng) ：若系統(tǒng)可靠度為 RS，各單元可靠度均為 Ri，則：并聯(lián)系統(tǒng) :RS＝ 1－（ 1－ Ri） n Ri=1(1Rs)1/n系統(tǒng)可靠性分配45按相對(duì)失效率分配： 使每個(gè)單元允許失效率正比于預(yù)計(jì)失效率。u “冗余技術(shù) ”是系統(tǒng)備份技術(shù)，就是在火箭的關(guān)鍵設(shè)備上裝置 23個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，啟用備份系統(tǒng)可提高火箭的運(yùn)行安全性和可靠性，運(yùn)載火箭大量采用了冗余技術(shù)。43“長(zhǎng)征長(zhǎng)征 2F改改 ”大量采用冗余技術(shù)大量采用冗余技術(shù)u “天宮一號(hào) ”無(wú)論是重量、還是體積，與之前發(fā)射 “神舟 ”系列飛船都有一定的不同。地對(duì)空導(dǎo)彈是一款速度快、高空飛行且能夠進(jìn)行致命打擊的武器，它配備有先進(jìn)制導(dǎo)系統(tǒng)，并具備很強(qiáng)的抗電子干擾能力。通常這些地對(duì)空導(dǎo)彈系統(tǒng)都由網(wǎng)絡(luò)相連，它們能夠使用不同頻率識(shí)破目標(biāo)的 “隱形 ”設(shè)計(jì)。u 例：行星輪機(jī)構(gòu)， 3個(gè)行星輪 2為并聯(lián)系統(tǒng)，則系統(tǒng)可靠度：u Rs=R1?R222?R3=R1?[1(1R2)3] ?R3394041u 中國(guó)大量生產(chǎn)先進(jìn) HQ9地對(duì)空導(dǎo)彈 ()u 當(dāng)前現(xiàn)代化地對(duì)空導(dǎo)彈系統(tǒng)已經(jīng)成為了一種強(qiáng)大的區(qū)域封鎖武器。N個(gè)元件組成的串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度 RS：串聯(lián)系統(tǒng) ：只要一個(gè)元件失效，系統(tǒng)就不能完成規(guī)定功能例 :若 R1=, R2=, R3=,則： RS = R1 *R2 *R3 = * * = 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度比系統(tǒng)中最不可靠的元件可靠度還低系統(tǒng)的可靠度計(jì)算3712┋n并聯(lián)系統(tǒng)： 只有所有元件 全部 失效情況下整個(gè)系統(tǒng)才失效并聯(lián)系統(tǒng)可靠度計(jì)算：若 R1＝ R2＝ … ＝ Rn＝ R時(shí)，則： RS＝ 1－（ 1－ R） n例如： Ri=,n=5時(shí)，則 Rs=1(1Ri)n=1()5=38u 混合系統(tǒng) ： 由串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)組合而成 。可靠度R= P(XY≥0) ?設(shè)零件所受應(yīng)力為 Y，零件強(qiáng)度為 X，須滿足： Z＝ XY≥0?概率密度分布曲線如圖示，其 干涉區(qū)即為零件可能失效區(qū)域，干涉區(qū)越小，可靠性越高。? 平均壽命 不可修復(fù)產(chǎn)品 發(fā)生失效前的工作時(shí)間（ MTTF） 可修復(fù)產(chǎn)品 相鄰兩故障間工作時(shí)間（ MTBF）? 可靠度的許用值 災(zāi)難性的： R（ t） → 1 經(jīng)濟(jì)性的：損失重大時(shí)： R（ t） 損失不大時(shí)， R（ t） 無(wú)后果： R（ t） 可靠性設(shè)計(jì)的常用指標(biāo)34典型的失效率曲線350g(y)f(x)x， y強(qiáng)度f(wàn)(x)應(yīng)力g(y)h(z)μ Zz00 zRPFz0 試驗(yàn)是取得可靠性數(shù)據(jù)主要來(lái)源，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研制階段的問(wèn)題，恰當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法有利于保證和提高產(chǎn)品的可靠性，能夠節(jié)省人力和費(fèi)用。u 可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究 研究產(chǎn)品元件材料老化失效機(jī)理，掌握老化規(guī)律，揭示影響老化因素，建立失效機(jī)理模型。 可靠度分配32可靠性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容u 故障機(jī)理和故障模型研究 建立可靠性 模型? 串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)、備用冗余系統(tǒng)216?？煽啃栽O(shè)計(jì) 就是在滿足產(chǎn)品功能、成本等要求的前提下，使產(chǎn)品可靠地運(yùn)行的設(shè)計(jì)過(guò)程。產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力 ,當(dāng)用數(shù)值來(lái)表示時(shí)，就稱為可靠度。u在關(guān)鍵的核心技術(shù)上，商飛要求防出錯(cuò)概率達(dá)到 10的 9次方，最高的地方，也就是有可能造成機(jī)毀人亡的重大項(xiàng)目是 10的 11次方，達(dá)到每千億個(gè)小時(shí)的保障。大飛機(jī)安全嗎？大飛機(jī)安全嗎？u國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)安全性能如何？經(jīng)測(cè)算，人在各種最精密的儀器間工作出錯(cuò)的概率是 10的 6次方，也就是每百萬(wàn)飛行小時(shí)會(huì)有一次人為失誤，由于這個(gè)人為的失誤，會(huì)釀成飛機(jī)的故障甚至災(zāi)難。u60年代末建立了以強(qiáng)度－應(yīng)力為基礎(chǔ)的 機(jī)械產(chǎn)品可靠性 模型。標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù) 27? 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì) 難題：建模和推理? 計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì) 難題：信息實(shí)時(shí)可靠交換；異構(gòu)環(huán)境下可靠運(yùn)行；通訊方法與手段? 海量信息處理 存儲(chǔ)、管理和檢