现代设计方法.ppt

目录 四 现代设计方法的展望三 消防水炮设计过程中可能用到的现代设计方法二 消防水炮国内外研究现状一 消防水炮简介2024/5/21 周二1一 消防水炮简介1.用途特点 消防水炮以水作介质，远距离扑灭火灾的灭火设备。该炮适用于石油化工企业、储罐区、飞机库、仓库、港口码头、车库等场所，更是消防车理想的车载消防炮。2.结构消防水炮主要由炮座、炮身、炮头和现场控制器组成。它结合微控技术、红外传感探测技术、机械转动控制技术、图像传输技术，自动寻找着火点精确定位并有效快速扑灭火源；根据着火点远近自动进行直流柱状或喷雾散花式射水，有效灭火同时保护到人身及财物安全；具有现场手动操作控制及图像显示功能；2024/5/21 周二2LOGO2024/5/21 周二3注释文字样式可根据其他消防报警系统的联动信号进行强制启动探测火源；采用红外双波段探测技术在有效探测火源的同时提高抗环境干扰的能力；并可进行地面灵敏度参数设置及调试。a.性能特点 1、流量大，射程远，扑灭早期火灾更迅速；2、转动机构具有离合功能有效保护电机；3、带有电动操作柱状/雾状喷嘴；4、双波段探测有效提高抗干扰能力；5、具有现场手动人工操控功能；6、具有图像传输现场画面功能；7、具有与其他消防报警系统联动功能；8、现场地面灵敏度参数设置，方便调试；图1 传统消防炮此处添加公司信息9、可远距离控制，最远可达1200米；10、重量轻，结构紧凑，维修简便。b.技术参数流量流量(L/S)射程射程(M)工作压力工作压力(Mpa)重量重量(Kg)连接法兰连接法兰202048480.8-1.00.8-1.03535DN80DN8025255050303055554040606050506565606070700.9-1.20.9-1.24545DN100DN10070707575808080802024/5/21 周二此处添加公司信息4LOGO2024/5/21 周二53.消防水炮分类 消防炮灭火系统主要按四种方式划分：（1）按系统启动方式，可以分为远控消防炮灭火系统和手动消防炮灭火系统；（2）按应用方式，可分为移动式消防炮灭火系统和固定式消防炮灭火系统；（3）按消防炮喷射介质，可分为水炮系统、泡沫炮系统和干粉炮系统；（4）按驱动动力装置的不同，可分为气控炮系统、液控炮系统和电控炮系统。图2传统消防炮图3 阿密龙3643 型电控两用消防炮此处添加公司信息二国内外消防水炮研究状况 据记载，我国唐代开始用油布缝制的水袋来运水灭火，宋代人成功地用唧筒灭火，尽管其射程和喷水量有限，但同泼水和投掷水袋相比已经是一个很大的进步了。18实际，西方国家制造出了以内燃机为动力的消防车、消防泵等，这表明人类的灭火水平又跃上了一个新台阶。19世纪中叶，西方国家的工程师就发明了早期的自动喷水灭火装置和火灾自动报警装置。20世纪50年代以后，给类性能先进的火灾自动报警和自动灭火系统、防拍烟设备、灭火剂、防火建筑材料和构件等消防技术产品，被大量开发出来，并在实际工程中等到了广泛的应用。1、研究现状2024/5/21 周二此处添加公司信息6LOGO7 作为一门新兴的学科，消防工程的研究领域正在不断拓展，研究成果不断增加。从目前的发展趋势来看。目前正在以下几方面展开研究和发展：（1）消防设计观念的更新。（2）计算机火灾模化技术的开发与应用。（3）火灾自动探测报警技术的创新。（4）新型灭火剂和阻燃剂的开发和应用。（5）消防队伍装备的专业化、系列化和智能化。（6）消防管理技术的信息化和网络化。本文正是朝这消防观念着手，在并联机构领域展开对消防炮的研究和运用2、国内外先进的消防炮列举 PSY型移动式消防炮 图4 国内布里斯移动消防炮图5 国外2024/5/21 周二此处添加公司信息LOGO2024/5/21 周二8三 消防水炮在设计过程中可能用到的现代设计方法1、机械设计的常用现代设计方法1.1专业的现代设计方法 由机械设计和计算机专业人员共同开发的计算机软件，能够反映和描述机械产品在实际工况下的各种损伤、失效和破坏的机理，可以定量分析和计算机械零件和机械的动态行为，并形成固定的设计程序，这就是专业的现代设计方法，如：振动分析和设计，摩擦学设计，热力学传热设计，强度、刚度设计，温度场分析等等。这些软件都是在传统的设计方法基础上，应用计算机技术开发出来的。例如：用ProM软件分析机械装置的动态特性，用ANSYS软件分析应力都是这方面很好的例子，为准确判断装置的可靠性和选择设计参数奠定了基础。此处添加公司信息2024/5/21 周二91.2、通用的现代设计方法 为了满足机械产品性能的高要求，在机械设计中大量采用计算机技术进行辅助设计和系统分析，这就是通用的现代设计方法。常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、CAD等。这些方法并不只是针对机械产品去研究，还有其自身的科学理论和方法。1.2.1优化设计 机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用，其基本思想是根据机械设计的理论，方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数规划要求的数学模型，然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。它是机械设计理论与优化数学、电子计算机相互结合而形成的一种现代设计方法。此处添加公司信息2024/5/21 周二101.2.2 仿真与虚拟设计 计算机仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并在不同条件下对模型进行动态运行实验的一门综合性技术。而虚拟技术的本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。这种方法不但缩短产品开发周期，也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。1.2.3 有限元设计 这种方法是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。它不仅能用于工程中此处添加公司信息LOGO2024/5/21 周二11复杂的非线行问题、非稳态问题的求解，而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。1.2.4 模糊设计 它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。机械设计中就存在大量的模糊信息。如机械零部件设计中，零件的安全系数往往从保守观点出发，取较大值而不经济，但在其允许的范围内存在很大的模糊区间。机械产品的开发在各阶段常会遇到各种模糊问题，虽然这些问题的特点、性质及对计策的要求不尽相同，但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特点是，可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析，得出综合的数量化指标，作为选择决断的依据。此处添加公司信息LOGO2024/5/21 周二122 消防水炮设计过程中可能用到的设计方法图6 并联消防炮的工作草图2.1 分析机构的自由度螺旋理论 通过公式得到机构的自由度数，但对自由度的类型却不得而知，也就不能得出机构运动的方式。因此还需利用螺旋理论对其自由度进行分析。2.2 机构位置分析ADAMS仿真 机构运动学分析主要包括机构的位置分析、速度分析和加速度分析三部分。而位置分析又是运动分析中最基本的任务，也是机构速度分析、加速度分析、此处添加公司信息LOGO2024/5/21 周二13动力学分析、误差分析、工作空间分析的基础。机构的位置分析是求解机构的输入构件与输出构件之间的位置变化关系。此时为了得到机构所能够到达的空间，用ADAMS进行运动仿真。用户可以通过可视化界面，利用ADAMS 可实现在计算机上建立和测试虚拟样机，并模拟机械系统的运动过程，了解复杂机械系统设计的运动性能。2.3 消防炮的尺寸分析最优化设计 由于消防炮的设计目前没有统一的国际标准，根据国内的消防炮尺寸设计、制造工艺、使用情况同时考虑未来消防炮发展的趋势。因此在设计消防炮尺寸时为了克服多种约束且使的机构尺寸达到最优，将用到最优化设计方法。图7并联消防炮的样机模型此处添加公司信息2.4 机构的选材模糊设计 消防水炮在设计完之后需要选材制造，而在材料的选择过程中由于机械设计中就存在大量的模糊信息。如机械零部件设计中，零件的安全系数往往从保守观点出发，取较大值而不经济，但在其允许的范围内存在很大的模糊区间。因此在可以用到模糊设计方法将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析，得出综合的数量化指标，作为选择决断的依据。2.5 机构的制造并行设计其核心是在产品设计的初始阶段就考虑到产品生命周期中的各种因素，包括设计、分析、制造、装配、检验、维护、质量、成本、进度与用户需求等，强调多学科小组、各有关部门协同工作，强调对产品设计及其相关过程并地、集成地、一体化地进行设计，使产品开发一次成功，缩短产品开发周期，提高产品质量。在消防水炮的设计过程中一样可以用到并行设计方法。2024/5/21 周二此处添加公司信息14LOGO2024/5/21 周二可编辑四 现代设计方法的展望1、现代设计技术具有以下特点：一是智能化。大型复杂机械的设计必须完成“分析分解综合”的过程。其中包含了大量创造性思维过程和智能活动。二是经济性，市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求越来越高。三是并行性。必须超前考虑后续过程，实现DFM、DFA以压缩废品、库存的消耗，确保上述经济性。四是集成化。即树立人一机一体化、机一电一体化、硬件软件一体化观念，综合多方面测试分析数据指导、评价设计，融多种现代科技成果和技术，特别是CAD技术于机械产品之中。15LOGO2024/5/21 周二 五是精确性。这是机械工程产品复杂度、综合性提高的必然结果，现代先进的计算技术、计算理论和计算分析工具的使用也使之得以迅速提高。六是动态性。不仅分析设计对象要从动态的观点出发，设计组织的合作协调也具有动态性，后者要求设计数据集成、设计系统无缝连接。2 现代机械设计的发展趋势21智能化基于范例推理和约束满足的设计方法的广泛应用，促成了智能CAD技术的产生。将人工智能与CAD技术相结合，进一步提高了CAD系统的创造力。具有一定智能的专家系统主要用于方案综合和设计评价，近年来还出现了适合机械设计多解性的模糊设计以及模糊评判方法。此处添加公司信息16LOGO2024/5/21 周二可编辑基于现代机械设计所具有的智能化，集成化特点，CAD技术只有与人工智能、专家系统等技术充分结合，才能实现本身的智能化，进而促进计算机系统间的集成。当前，计算机已成为通用的设计工具，可建立模型来描述机械产品的各种工况，通过智能化处理，为产品设计提供了高效的设计方案。22绿色化 如今，人们已经意识到环境与发展密切相关，因此绿色设计的理念应运而生。绿色设计，指通过高效利用能源和资源而获得绿色产品的设计，具体而言，即在产品设计的整个过程中，将产品的环境属性列在首位，满足环境要求的同时，保证产品的基本功能、质量和经济性。绿色产品指既具有特定功能，又对人体踺康和周围环境没有危害的产品。绿色设计是人类享受健康美好生活、实现可持续发展的必然要求，也是未来技术发展的趋势，其意义在于它可以减少企业的投资风险，提高工作效率和产品的市场竞争力。17LOGO2024/5/21 周二可编辑23系统和定量化 现代机械设计是将传统设计中的经验、类比法设计提高到逻辑的、理性的，系统的新设计方法。即将机械产品看作是一个总系统，利用计算机技术，实现人、机和环境的相互协调。具体而言，把总系统分解为若干个子系统，采用现代设计的各种理论和方法，协调各子系统的匹配，达到系统化的目标。传统设计方法采用静态分析，仅凭经验取值，只能定性分析，无法动态定量设计，不能反映实际工况。但机械产品其功能的完成是在随机动态下进行的，因此实现机械设计的定量是未来的发展方向。现代机械设计充分考虑材料强度、零部件的损伤，运用有限元法和数学规划法实现动态、可靠的设计，既缩短了开发周期，又确保了一次设计的成功率。182024/5/21 周二可编辑3、结语 现代机械设计方法与传统的设计相比，发生了巨大的变化，其优势在干博取纵各科之长，综合运用并加以整体优化。现代机械设计方法以设计方法学为基础，利用计算机技术，提高设计质量，缩短设计周期，降低研制费用，保证一次设计成功率，增强机械产品的竞争力。现代机械设计的发展趋势表现为智能化、绿色化，系统和定量化。随着计算机技术、检测技术和控制技术的快速发展，现代机械设计的内容进一步扩展，设计出的产品将更加新颖和实用。192024/5/21 周二可编辑Thank you!20