机械设计技术的发展分为那几个阶段?

发布网友发布时间：2022-05-06 15:13

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热心网友时间：2022-07-01 03:55

设计是人们根据预定目标来产生满足要求的信息的一种活动。信息的表达形式有图形、文字、数据、符号等。技术是人类改造世界所采用的手段，是人的因素（知识、能力）与物化因素（工具、设备）的统一。设计技术是指从事设计活动所形成的作业程序、方法和技能，以及所用的工具和设备。根据设计技术的特征，可以将机械设计技术的发展分为五个阶段：

（1）直觉设计（远古—1500年）。自人类开始制造工具，就存在了设计活动。在古代，设计技术和制造技术体现在同一工匠个体上（图4-3）。他们或是从自然现象得到启示，或是凭借长期劳动所获得的直观感觉来设计和制作产品。

（2）经验设计（1501—1849年）。工匠开始利用力学原理组成各种装置时，简单工具逐渐向传统机械发展。18世纪中期发生第一次产业*，使机械技术出现了设计与制造的分工。19世纪初，机械学从力学中独立出来。19世纪后期，机械工程学逐渐成为一门独立学科。机械学是机械工程学的理论基础。由于当时的机械制造尚未形成一个学科体系，所以机械学可作为机械工程学的简称。当时的设计技术主要体现在机械学所研究的基本机构和基础零件之中。设计主要是依靠设计者个人的才能和经验，其局限性和随意性很大，如图4-4所示。

图4-3　工匠在设计中

图4-4　早期织布机（3）半经验设计（1850—1949年）。1851年第一届世界博览会后，出现了大量复杂的机械产品，如图4-5所示。19世纪中期发生第二次产业*，使设计技术在理论和实践上都有明显提高。德国出版《理论运动学》，表明人们对设计的认识第一次从特性上升到个性。20世纪初出现的图纸设计法，使成本大大降低。20世纪初标准化开始有组织地活动，提高了设计的效率和质量，如图4-6所示。人们通过对关键零、部件的试验和对各种专业产品设计质量的研究，减少了设计的盲目性。但是，该阶段还未将设计本身作为一门学科来研究，设计还存在较大的经验性和局限性。

图4-5　1870年设计的胜家缝纫机

图4-6　奥斯汀车（4）半自动设计（1950—1989年）。该阶段的显著特点是对设计工具的革新和对设计方法的深入研究。20世纪50年代电子计算机用于科学计算，60年代出现了计算机自动绘图，1970年美国推出CAD系统，1971年日本出版了《设计工程学丛书》，1977年德国出版了《设计学》，这表明人们对设计的认识再次从特性上升到共性。20世纪80年代，计算机实现了信息处理自动化，设计者主要从事决策工作，且往往需要群体合作来完成设计，如图4-7所示的汽车和拖拉机便是由设计师和工程师共同完成。该阶段逐渐形成了机械设计工程学。

图4-7　罗维设计的机械（5）自动化设计（1990年至今）。20世纪90年代，形成了建立在决策自动化基础上的计算机集成制造系统（CIMS）。决策自动化本质上是对知识处理和使用的自动化。在该阶段，设计过程中大量的一般性决策及信息处理可以由计算机完成，设计者可以仅作关键性决策。采用虚拟现实技术设计的波音777飞机，如图4-8所示，就是世界上第一架无图纸、无样机升空的飞机。

图4-8　波音777飞机制造过程