1.1 Diseño mecánico y origen del diseño mecánico antiguo
Los descubrimientos arqueológicos modernos en China han confirmado algunas leyendas y registros. En Hemudu, Yuyao, Zhejiang y Ligang, Zhengpei, Henan, se descubrieron herramientas agrícolas exquisitas, como palas de piedra, fabricadas hace siete u ocho mil años. Hay muchos registros sobre el uso y fabricación de máquinas en los antiguos clásicos chinos. Están los "méritos del Emperador Amarillo, Yao y Shun. Cortaron madera en botes, cortaron madera en rayos, pero el poder de cortar leña no pudo evitarse". Los barcos, las herramientas agrícolas y muchos electrodomésticos se inventaron en la antigua China hace más de 4.000 años. hace años que. El hexagrama número 47 "Kui" en "Libro de los cambios" contiene "Kun", que se refiere a un lujoso carruaje decorado con cobre. Zhang Cheng, un erudito de la dinastía Qing, dijo que "los seis clásicos son todos historia". Podemos ver que en los documentos chinos antiguos, los productos mecánicos están estrechamente relacionados con la vida de las personas. El libro "Tao Te Ching" del Período de Primavera y Otoño y el Período de los Reinos Combatientes tiene un dicho que dice que "treinta radios forman un centro, como el sol y la luna", y el carro de bronce número 2 desenterrado de la Tumba de Qin tiene treinta radios. Según las estadísticas, en aquella época los coches utilizaban 30 radios por rueda, pero existían ciertas regulaciones sobre el número de radios. Además, la antigua China también hizo muchos inventos en armas, maquinaria textil, herramientas agrícolas, barcos, etc. Durante las dinastías Qin y Han (221 a. C. a 220 d. C.), el diseño mecánico y la fabricación de China habían alcanzado un nivel técnico muy alto. En ese momento ocupaba una posición de liderazgo en el mundo y ocupaba una posición muy importante en la historia del mundo. Ingeniería Mecánica.
En la antigua China se unificaban los inventos mecánicos, los diseñadores y los fabricantes. Hay muchas celebridades cuyos logros representan el nivel de diseño de la maquinaria china en ese momento. Durante la dinastía Tang, China llevó a cabo intercambios económicos, culturales, científicos y tecnológicos con muchos países, y mantuvo frecuentes intercambios comerciales con el sudeste asiático, el sur de Asia, Arabia y la costa este de África, lo que tuvo un impacto significativo en China y otros países del mundo. Debido al desarrollo del comercio, se requirieron más bienes, lo que mejoró los equipos de producción y logró grandes avances en el diseño mecánico. Fabricación de papel, textiles, agricultura, minería, cerámica, impresión y teñido, armas, etc. Todos han logrado nuevos avances y el nivel de diseño mecánico también ha dado un gran paso. "Meng Qian's Bi Tan", escrito por Shen Kuo de la dinastía Song, registró muchos logros científicos en ese momento y reflejó el nivel científico en ese momento.
Otros países del mundo también tienen muchos logros mecánicos. Sin embargo, la mayoría de estos diseños se basan en la experiencia del diseñador y carecen de los cálculos teóricos necesarios y precisos.
1.2 Diseño mecánico moderno
En el siglo XVII, el auge de la navegación, los textiles, los relojes y otras industrias europeas planteó muchos problemas técnicos. En 1644, se estableció el "Instituto de Filosofía" en Inglaterra, la Sociedad de Investigación Experimental y la Sociedad de Berlín en Alemania, y en 1666 también se establecieron instituciones de investigación en Francia e Italia. Galileo Galilei (1564~1642), un italiano que trabajó en estas instituciones, publicó la ley de caída libre, la ley de inercia, el movimiento de objetos lanzados y realizó experimentos de flexión en dinteles. El inglés Newton propuso las tres leyes del movimiento en 1688. Propuso una fórmula para calcular la resistencia viscosa de los fluidos, sentando las bases de la mecánica clásica. El inglés Hooke estableció la ley de Hooke, y la tensión y la deformación de un cuerpo elástico deben ser proporcionales dentro de un cierto rango. En 1705, Bo trabajó duro para proponer la ecuación diferencial de flexión de la viga, estableciendo y desarrollando la teoría del diseño mecánico moderno sobre la base; de la mecánica clásica (también conocida como teoría del diseño mecánico convencional) proporcionó un fuerte apoyo teórico técnico para el rápido desarrollo de la industria mecánica durante la Revolución Industrial en el siglo XVIII. En 1764, el inglés Watt inventó la máquina de vapor, que proporcionó poderosa energía para las industrias textil, minera, de fundición, de construcción naval, alimentaria, ferroviaria y otras, impulsó la demanda de maquinaria en muchas industrias y condujo al rápido desarrollo de la industria de la maquinaria. . La mecanización ha aumentado rápidamente la productividad y ha entrado en la era de la Revolución Industrial. Este período planteó muchos requisitos para el diseño mecánico. La carga, la velocidad y el tamaño de varias máquinas mejoraron enormemente, por lo que la teoría del diseño mecánico también se desarrolló rápidamente basándose en la mecánica clásica. Mecánica de materiales, elasticidad, mecánica de fluidos y mecánica mecánica.
La mecánica de la fatiga, la teoría de la resistencia a la fatiga, los métodos experimentales de análisis de tensiones, etc. han logrado muchos resultados y han establecido su propio sistema de disciplina.
En 1854, el erudito alemán Laurex publicó el libro "Diseño en la fabricación mecánica", que separó el diseño mecánico que se había disuelto en la mecánica en el pasado y estableció un nuevo sistema científico basado en la mecánica y la fabricación. liberando así la "mecánica" y el "diseño de piezas mecánicas" y convirtiéndose en el contenido básico del diseño mecánico. Sobre esta base, el diseño mecánico se desarrolló rápidamente. Se han logrado una gran cantidad de logros en resistencia a la fatiga, tensión de contacto, mecánica de fractura, fluencia a alta temperatura, lubricación hidrodinámica, cálculo de la resistencia a la fatiga por contacto de engranajes, cálculo de la resistencia a la fatiga por flexión, teoría de la resistencia de los rodamientos, etc. Con la continua aparición de nuevas tecnologías, nuevos materiales y nuevas estructuras, también se han logrado grandes avances. Se ha reducido el tamaño de la máquina, se ha aumentado la velocidad y se ha mejorado el rendimiento. Los métodos de cálculo y la acumulación de datos del diseño mecánico también han logrado grandes avances, reflejando las características de la época.
1.3 Diseño mecánico moderno
Después de la Segunda Guerra Mundial, la mecánica, como base teórica del diseño mecánico, continuó desarrollándose a un ritmo más rápido. La tribología, el análisis de confiabilidad, el diseño de optimización mecánica y el cálculo de elementos finitos, especialmente la rápida popularidad de las computadoras en el diseño mecánico, han mejorado enormemente la velocidad y la calidad del diseño mecánico. La aplicación generalizada de las computadoras en la maquinaria y el aumento de la automatización han dado a las máquinas modernas características distintas. Por lo tanto, en comparación con el pasado, el diseño mecánico ha logrado avances trascendentales en teoría, contenido y métodos. La feroz competencia en el mercado internacional es el enfoque hacia el diseño de maquinaria moderna y el catalizador para su desarrollo. Los países de todo el mundo se están dando cuenta gradualmente del importante papel que desempeña la competencia en los mercados de productos en el desarrollo económico nacional. En la competencia de productos, Alemania se enfrenta a la proliferación de productos estadounidenses con el sello "Made in America" en el mercado alemán. Planea restaurar la reputación de los productos alemanes, hacer que el "Made in Germany" sea popular en todo el mundo y propone el lema. "der eng passist die deconstruction". Aunque Japón va a la zaga de algunos países en algunas investigaciones científicas de vanguardia, se ha desarrollado rápidamente en el diseño de productos. Rápidamente se deshizo de la impresión de que "los productos japoneses no eran buenos" antes de la Segunda Guerra Mundial, los productos producidos en masa que necesitaban los mercados. de varios países y logró enormes beneficios económicos. Estados Unidos y el Reino Unido se han dado cuenta gradualmente de la importancia del diseño de productos. Estados Unidos ha propuesto el lema "Diseño para una ventaja competitiva". Algunas personas dicen que "el siglo XXI será el siglo del diseño". Por tanto, el diseño de productos mecánicos alcanzó un desarrollo sin precedentes durante este período. En la actualidad, el diseño mecánico no es adecuado como rama de la mecánica y debe considerarse como una disciplina técnica paralela a la mecánica.
Los métodos modernos de diseño mecánico se caracterizan por un sistema temático propio y un contenido especial. Su tecnología central tiene tres aspectos:
(1) Tomar la "función" del producto como objetivo central de la instrumentación mecánica. Myers propuso que "los clientes no compren el producto en sí, sino la función del producto" y afirmó claramente que la "función" es la esencia y el alma del producto. Este principio libera enormemente la mente del diseñador. Para lograr una determinada función, se pueden utilizar varios principios y estructuras. Podemos ver en el rápido desarrollo de dispositivos de cronometraje, equipos de copia de archivos y métodos de comunicación en los últimos años que el ingenio de los diseñadores se ha desatado como nunca antes y que las necesidades de la sociedad se han satisfecho de muchas maneras.
(2) La formación y desarrollo de la "ergonomía". El trabajo mecánico suele ser inseparable de las personas, como los automóviles y los aviones, y algunas señales de control dependen de la intervención humana. Se deben considerar la velocidad de reacción del operador y las limitaciones de capacidad, así como la comodidad de transmisión del operador y los pasajeros. Si algún diseñador de armas hubiera considerado al usuario, aunque Ray es convenientemente diestro, también hay un cierto porcentaje de personas que son zurdas (llamadas zurdas o zurdas). Aunque muchos productos se han desarrollado hacia la automatización, muchos productos civiles tienen bajos requisitos de extracción para los usuarios (comúnmente conocidos como "estúpidos"). Pero, después de todo, la competencia de productos mecánicos está diseñada para humanos. Considerar la "ergonomía" es un aspecto importante para mejorar la competitividad del producto. De hecho, "engañar" es actualmente una forma importante de abordar los problemas entre humanos y máquinas.
(3) Establecer un sistema disciplinario sistemático de "diseño industrial". El diseño industrial es el diseño razonable por parte del diseñador de la apariencia, el color, la forma, el tamaño y la proporción del producto para hacerlo más armonioso con las personas y el medio ambiente, logrando así mejores efectos de uso y competitividad.