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1、湖北工业大学大学自学考试本科毕业生论文 论文题目: 浅议远程机械设计 考生姓名： 雷凌峰 专 业: 电子信息工程 准考证号： xxxxxxxxxxxxx 通讯地址： 湖北工业大学工程技术学院 邮政编码： 430081 联系电话 xxxxxxxxxxx 日 期： 2012 年 4 月 21 日 湖北工业大学大学自考办制摘要一 机械设计发展概述传统设计方法是主要采用封闭的收敛设计思维，进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析，并将负荷、应力进行集中处理，对计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计以手工设计为主，使用简单工具，进行人工计算绘图。除此，传统设计是一种串行设计，即一个零件从设计到
2、生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。所以，一种产品从设计到正式投产要花很多时间，这样开发周期长，且串行设计过程中，各个环节之间缺乏信息沟通，经常导致工作人员之间的合作不协调。近年来，由于计算机网络技术、Web技术和数据库技术的出现和飞速发展，给现代机械设计注入了新的生机活力，机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于Web的远程设计就是在这种条件下产生的，它使得各制造企业可以充分利用Internet和Web的国际互联性和资源共享性，建立企业间的动态联盟或虚拟设计小组，通过分散组合在各地域企业的技术优势，发挥各个企业的局部特长，所以不同专业的技术人员可以不受地域的限制，在一个统一
3、且易于访问的平台下进行异地的合作与设计，实现信息的交流与共享，进而快速发展出所需产品，提高产品设计的一次成功率。作为现代设计的一个重要组成部分，远程机械设计是一个多学科、多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等许多知识领域。从机械设计的角度来看，主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来看，应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布，使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序，供设计使用的数据库和知识库等，所以要研究网络环境下设计资源的的获取与调用，设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等，为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基
4、础和借鉴。二、 国内外远程机械设计发展（1） 远程设计的概念和意义 远程设计让设计人员通过浏览器输入设计参数，服务器自动给进行选择和计算，根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和和机械设计技术在在工程设计上的应用，其缩短了产品的设计周期和节省了设计成本，真正意义上释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比，远程设计具有以下优点：缩短产品的开发周期；避免重复开发；降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层B/S网络计算模式的出现，极大地降低了客户端软硬件的配置要求；因为远程设计一般都提供给用户进行交流和讨论的平台，这不仅加强了个领域专家之间信息的共享和交换
5、，而且还大大提高了产品设计的一次成功率。（2） 远程设计的国内外研究现状在国外领域，有关远程协同设计的研究和应用起步比较早，主要有：上世纪80年代中期，麻省理工学院学者就从事了这方面的研究，首次提出T计算机支持的协同工作的概念。20世纪90年代中期，美国伯克利加州大学的集成制造实验开展了一个名为Cybercut的研究项目，建立了世界上第一个关于WWW的设计和制造系统。英国建立Edinburgh Engineering Virtual Library网站，提供工程设计、制造需要等各种信息，建立了基于Web的虚拟制造中心，提高了企业特别是中小企业的市场竞争力。美国的微软公司和Unigraphics
6、 Solutions公司联合研究面向产品全生命周期基于知识的协同设计支持网络环境“Design Knowledge Network”,减少了时间，降低了成本，快速获取全球设计知识基础的同时，进行产品创新设计。英国Liverpool等大学研究并且应用人工智能和Internet提供滚动轴承的网络化设计服务。（3）在国内，这方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有：西安交通大学润滑理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与并建立了国内第一个支持产品协同设计的网站现代产品设计与研究开发网络，旨在推进现代设计，主要提供设计知识的获取，参加的单位还有清华大学、机械科学研究院、华中理工大
7、学、重庆大学、上海交通大学等国内许多著名的高校和科研院所。清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于Web的异地合作设计研究系统Cdesign，其采用了Client/Serveer构架，客户与服务器之间通过VAW来实现。上海先进制造工程技术研究中心与上海飞机制造公司开发了一个基于Internet/Web的异地设计和制造系统，利用它进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。可是远程设计由于刚刚起步，像其它新兴技术一样还不够完善随着CAD技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展，远程设计的内容必将越来越丰富，功能原来越强大，所提供的服务也越来越完善。三、远程设计系统的技
8、术研究任何系统的总体结构模式的确定是系统在设计初步阶段要完成的一项要完成的重要任务。它的总体结构模式是系统的基础，只有确定了系统的结构模式才能进行下一步的设计与开发。而且应用软件的架构是建立在计算模式基础之上的，所以，必须先对网络计算模式进行分析。计算机网络技术的发展过程中先后出现了大型机为中心的计算模式和客户机/服务器计算模式。对两种计算模式进行研究和分析，CS模式和B/S模式比较，具有以下优点：界面风格统一、可移植；跨平台性，B/S模式的系统较US模式的系统有更好的跨平台性，客户端可位于任意的软、硬件平台；易于管理和维护。四、 远程设计系统的支撑技术基于Web的远程设计是一项涉及多学科多功
9、能的综合功能，其中包括现代设计技术、Web技术、数据库技术、计算机编程技术、多媒体技术和图形浏览技术等。关键词：远程机械；设计；研究Abstract One .A mechanical design development in the paper The traditional design method is mainly adopts closed convergence design thinking and experience in design calculations analogy only static analysis, and will load stress cent
10、rally treated to calculation error of the data by increasing safety coefficient of traditional design practice by hand, the design is given priority to, the use of simple tools, artificial calculation drawing in addition to this, the traditional design is a serial design, namely a parts from design
11、to production is a stage of the work is done before moving on to the next stage of the work so, a product from design to formally put into production to spend a lot of time, this development cycle is long, and serial design process, each link of lack of information communication between, often leads
12、 to staff the cooperation between the not harmonious. , mechanical design gradually to the digital network based on Web development direction of the remote design is in this condition of generation, it makes the manufacturing enterprise can make full use of the Internet and Web international Interne
13、t sex and resource sharing, set up enterprise dynamic union or between the virtual design team, by dispersing combination with regional enterprise technical advantage, each enterprises local specialty play, so different professional technology personnel may not be of geographical constraints, in a u
14、nified and easy access to different lans cooperation and design, realization of information exchange and sharing, and rapid development the needed products, improving product design a success. As the modern design is an important part of a remote machine design is more than a discipline technical fi
15、eld of study, involving mechanical engineering and computer technology, many knowledge field from mechanical design point of view, the main research design of process modeling design optimization theory from computer technology perspective, how should study of existing design resources organization
16、and release, make these resources can be easily the designers to different query and call these resources include all kinds of professional calculation programs for design of database and use knowledge base, etc, so want to study design resources under the network environment of the acquisition and
17、calls, design process design personnel information between communication and feedback etc, to remote in the design of distributed resources access and provide the basis and reference for the call.Two. The remote machine design development at home and abroadi. the remote design concept and significan
18、ce The remote design let design personnel through the browser input design parameters, and server automatically to choose and calculation, according to certain parameters to return to the specifications of the products or graphics design technology is remote modern computer technology and network te
19、chnology and mechanical design technology in the engineering design of the application of the shortened product design cycle and save the design cost, in the real sense released engineering and technical personnel and the traditional mechanical design, compared to the remote design has the following
20、 advantages: shortened product development cycles; To avoid repeated development; Reduced the enterprise funds and personnel input. Especially in recent years, three layers of B/S network calculation mode emerges, greatly reduce the client software and hardware configuration requirements; Because th
21、e remote design often offer to the user for discussion and exchange platform, which not only strengthen a field of information sharing between experts and exchange, but also greatly improve the product design a success.ii. the research situation remote design1. The field in foreign countries, the re
22、mote collaborative design of research and application started early, mainly has: the mid 1980 s, MIT scholars to be engaged in the research, the author put forward T computer supported cooperative work concept of the middle of the 1990s, the United States at the university of California, Berkeley in
23、tegrated manufacturing experiment carried out a group called Cybercut research projects, form the worlds first about the design and manufacturing system WWW Britain establish Edinburgh Engineering Virtual Library website, provide Engineering design and manufacture all kinds of information needs, bas
24、ed on the introduction of Virtual manufacturing center, improve the enterprises, especially small and medium-sized enterprise market competitiveness. American Microsoft and Unigraphics Solutions company joint research oriented to the product life cycle based on Knowledge collaborative Design support
25、 Network environment Design Knowledge Network, reduce the time, reduced cost, quick global Design Knowledge base and at the same time, products innovation Design Liverpool university research such as Britain and application of ai and provide Internet of rolling bearing Network Design services.2. In
26、China, the research of this aspect mainly concentrated in the institutions of higher learning and scientific research institutes, which mainly has: xi an jiaotong university lubrication theory and bearing research institute give priority to many of Chinas enterprises and research institutes to parti
27、cipate in and established the first national support product of collaborative design modern product design and research website development network, aimed at promoting the modern design, mainly provides design knowledge acquisition, attended by unit and tsinghua university mechanical science researc
28、h institute in chongqing university of huazhong university of science and technology of Shanghai jiaotong university, domestic many famous universities and research institutes tsinghua university precision instruments and tribological member of state key laboratory developed based on Web design rese
29、arch system of different ground cooperation Cdesign, and its use of the Client/Serveer structure, the customer and the server through VAW to achieve between. Shanghai advanced manufacturing engineering technology research center and the Shanghai aircraft manufacturing company development based on In
30、ternet/Web design and manufacturing system of different, use it for enterprise border-crossing across the collaborative product design and manufacturing but remote because design has just started, like other emerging technologies is still not perfect with CAD technology, computer network technology
31、database technology and the development of artificial intelligence, remote design content will more and more rich, the stronger the original function, provide the services also more and more perfect.Three. Remote and design the system of technology researchAny system of general structure of the mode
32、l is determined in the initial stage design system to complete a to complete the important task of the general structure of the it mode is a system foundation, only determine the structure of the system model to the next step of design and development and application software architecture is establi
33、shed on the basis of the calculation mode, so, must first network computing model analysis of the development of the computer network technology has appeared in the process of computation model of the mainframe as the center and client/server computing model of two calculation model for research and
34、 analysis, CS mode and B/S model comparison, has the following advantages: the style is unified interface can be transplantation; Cross-platform-ability, B/S mode system than US mode system has better cross-platform-ability, the client can be located in any of the soft hardware platform; Easy to man
35、age and maintain.Four. Remote design system support technologyBased on the introduction of remote design is a multi-disciplinary multi-functional comprehensive functions, including modern design technology Web technology database technology computer programming technology multimedia technology and g
36、raphics browsing technology, etc. Keywords: remote machinery; Design; research目 录中文摘要.1英文摘要.4一.机械设计发展概述.91机械设计发展的三个阶段.91.1机械设计起源和古代机械设计.91.2 近代机械设计.101.3 现代机械设计.112我国机械设计现状.12二国内外远程机械设计发展.131.远程设计的概念和意义.132.远程设计的国内外研究现状.15三.远程设计系统的技术研究.181.计算机网络的形成与发展主要经历四个过程.182.计算机网络的概念.19四远程设计系统的支撑技术.21结束语.26参考文献
37、. .27机械设计发展概述1机械设计发展的三个阶段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直到现在为现代设计阶段。如果按其内容来分，可分为：直觉设计阶段，经验设计阶段和理论设计阶段。两种划分是一一对应的，是从不同角度来划分机械设计的发展史。每一个阶段在设计理论，方法和制造工艺方面都有明显的特色。下面就按时间来划分，把机械设计发展史划分为三个阶段来论述。1.1机械设计起源和古代机械设计我国近代的考古发现证明了一些传说和记载。在浙江余姚河姆渡，河南郑裴李岗等遗址中都发现
38、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，对于古代使用，制造机械的情况有许多记载。周易“系辞下”中有“黄帝，尧，舜氏作，刳木为舟，剡木为楫，剡楫之力以济不通”，“服牛乘马，引以致远”，“断木为杵，掘地为舀”。由此可见，在4000多年以前，我国古代已经发明了车，船，农具和许多生活用具。在周易第47卦“困”的卦辞中有“困于金车”，金车指用铜装饰起来的豪华马车。清代学者章诚说“六经皆史”，在我国古代文献中随处可以见机械产品与人民生活密切的联系，在我国春秋战国时代的著作道德经中有“三十辐共一毂，像日月也”的说法，而在秦陵发掘出来的二号铜车马，车融会贯通就有30个车辐。虽然据统计，当时的
39、车每个车轮用30个轮辐，但是对轮辐的数目已经有了一定的规则。此外，我国古代在武器，纺织机械，农具，船舶等方面也有许多发明，到秦汉时期（公元前221至公元220年）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选地位，在世界机械工程史上占有十分重要的位置。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。唐代的时侯我国与许多国家开展了经济，文华和科学技术的交流，与东南亚，南亚，阿拉伯，非洲东海岸贸易频繁，对中国和世界其它的一些国家有很大的影响。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
40、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，宋代沈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。世界其它的国家也有不少机械的成果。但这些设计多是凭设计者的经验完成的缺乏必要的，有一定精度的理论的计算。1.2 近代机械设计17世纪欧洲的航海，纺织，钟表等工业的兴起，提出了许多技术部题，1644年英国组成了“哲学学院”，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里略（15641642）发表了自由落体定律，惯性定律，抛物体运动，还进行过梁的弯曲实验；英国人牛顿提出了到家动的三大定律，168
41、8年，他提出了计算流体黏度阻力的公式，奠定了古典力学的基础；英国人虎克建立了在一定范围内弹性体的应力 - 应变成正比的虎克定律；1705年伯努力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气机，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的发展，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
42、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溶在力学中的机械设计学独立出来，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的内容。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了大量的成果，新工艺，新材科的，新结构的不断涌现没什么械设计的水平也取得了很大的
43、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。1.3 现代机械设计第二次世界大战以后，作为机械设计的理论基础的机械学继续以更加迅猛的速度发展，摩擦学，可靠性分析，机械优化设计，有限元计算，尤其是计算机在机械设计中迅速推广，使机械设计的速度和质量都有大幅的提高。在机械中广泛运用计算机和自动化程度的提高，使现代的具有明显的特色。因此，机械设计在理论，内容和方法方面与过去相比都有了划时代的发展。而国际市场的激烈竞争，是现代机械设计的方法和发展的催化剂。世界各国逐渐认识到产品市场竞争对各国经济发展的重要作用。在产品竞争中，德国临于印有“M
44、ADE IN USA”的美国产品充斥德国市场，计划努力恢复德国产品的信誉，使“MADE IN GERMANY”风靡世界，提出了“关键在于设计”（Der Engpass ist die Knostrution)的口号。日本虽然在某尖端科学研究方面走在了一些国家的后面，但是，在产品设计的方面发展很快，迅速摆脱了二次世界大战以前“东洋货不好”的印象，大量生产各国市场上需要的产品，取得了巨大的经济效益。美国，英国也逐渐认识到产品设计的重要性，美国提出了“为竞争的优势而设计”(Designing for Compentitive Advance)的口号，有人说“21世纪将是设计的世纪”。因些，机械产品设
45、计在这一时期获得了空前的发展。机械设计目前已经不宜作为机械学的一个分支，而应该认为是与机械学并立的一门技术科学了。现代机械设计方法的特征是，它具有自己的学科体系和专门的内容。其核心技术有3个方面：(1)以产品的“功能”作为机械计的核心目标。美国麦尔斯提出了“顾客购买的不是产品的本身，而是产品所具有的功能”，明解地说明了“功能”是产品的本质和灵魂。这一原理的提出大大地解放了设计师的思想，为了实现某一功能，可以采用各种不同的原理和结构。我们可以从近年来的计时装置，文件复制设备，通讯方法等方面的飞速发展看出，设计师的聪明才智得到了空前的发挥，多方面的满足了社会的需要。（2）“人机学”的形成和发展。机
46、械的工作往往与人是不可分的，如汽车，飞机有些操纵的信号要靠人输入。必须考虑操纵者的反映速度和能力限制，还必须考虑操纵者和乘客的传舒适性。如有一些武器设计者已经考虑使用者中，虽然磊部分是作右手方便的，但是习惯于用左手的（称为左利手或左撇子）也占有一定的百分率。虽然许多产品已经向自动化发展，许多民用产品对使用者的拔术要求日益降低（俗称 “傻瓜化”）。但是机械产品竞毕竟是为了人类设计的。考虑“人机学”是提高产品的竞争能力的重要方面。实际上“傻瓜化”就是当前处理人机问题的一个重要的途径。（3）建立系统的“工业设计”学科体系。工业设计是设计者使产品在外观，色彩，形状，尺寸比例等方面的合理设计，使产品与人，环境更协调，以得到更好的使用效果与况争力。2我国机械设计现状我国在现代机械设计方面起步较晚，中国机械工程学会于1983年5月才召开了“第一次机械设计方法学讨论会”，但经过了多年的努力，我国在现代设计方法的研究方面已经取得了可喜的成绩，现在的中国可以自豪地称为“世界的工厂”，“MADE IN CHINA”已经是世界闻名了。但是相对于世界上先进的国家来说，我国的机械设计还是相当的落后的，具体表现为：（1）对客观设计过程研究，了解不够。尚
