摘要:第4章 現代機械設計方法的發展及其特點 1 現代機械設計方法的發展 許多科技工作者為了提高產品的設計質量，進行 了大量的研究工作。對各種設計方法進行了深人的研 究，在許多產品的設計中，取得了很好的效果。如果 在這個基礎上，將宏觀研究與微觀研究很好結
第4章 現代機械設計方法的發展及其特點
(責任編輯：laugh521521)
1 現代機械設計方法的發展
許多科技工作者為了提高產品的設計質量，進行
了大量的研究工作。對各種設計方法進行了深人的研
究，在許多產品的設計中，取得了很好的效果。如果
在這個基礎上，將宏觀研究與微觀研究很好結合起
來，將在設計理論與方法的研究上有更大的突破。就
目前國內外的研究狀況來看，產品的設計理論與方法
正在向圖33.4-1所示的幾個主導方向發展[3].這些
設計法各有各的特點和適用范圍。但是這些設計方法
是以單一設計理論方法為基礎，所以對單一設計方法
現代機械設計方法的發展：
在科學發展觀和自主創新思想指導下的設計理論與方法
研究工作的深化是搞好綜合設計法的基礎。在現有研
究成果的基礎上，所研究的設計理論與方法應該更加
突出地按照科學發展觀的基本要求加以實施;方法應
該更有效地提高產品質量、降低成本和保證使用壽
命;應該考慮如何縮短設計和制造周期，更廣泛采用
信息化技術;應該針對更復雜機械系統和更高難度
(如非線性系統等)的問題進行研究，應該在最大范
圈內來滿足用戶對產品廣義質盤的要求;等等。
現代機械設計方法的發展趨勢框圖如圖33.4-1
所示.詳情見表33.4-1.
現代機械設計方法的發展：
在科學發展觀和自主創新思想指導下的設計理論與方法
在科學發展觀指導下的經濟發展應該遵循協調、德定、持續和高速發展的落本原則，在科學發展觀指
導下的產品設計理論與方法，自然也應遵循這一原則。環境的污染降低到最小程度;能抓的消耗達到最
少，而且所取得的功效達到最高。這樣，人類與自然界始終處于協調與和諧地發展過程中，綠色設計是
綠色制造的延伸，也是科學發展觀中特別強調的研究方向。人類社會發展過程必然會遇到人類與自然之
間出現相互矛盾的情況，人口的不斷增加、資源總是的相對局限性和短缺、生產過程對人類與環境所造
成的污染，自然而然地出現人與自然之間的不協調性和矛盾。“綠色設計”是通過產品的設計來考慮人
類杜會與自然界在發展過程中趨于協調與和諧，既要考慮保護自然環境和資撅的合理利用，還要考慮保
護社會環境、生產環境，更要考慮勞動者及使用者的身心健康。綠色設計可以在較大范圈內實現上述目
標，這可使資稼獲得合理和有效的利用。
創新設計也是在科學發展觀指導下或新的設計思想和觀念指導下的設計理論與方法，它不僅要貫申在
綠色設計的益個過程中，飯撅不斷地給綠色設計增加活力.用創新設計的思想來完成綠色設什的全部內
容，也要在其他各種設計方法中加以貫徹，創新設計的荃礎是實踐，必須大大加強包含實踐環節在內的
各種創新活動。
面向產品質量、成本或壽命的設計理論與方法
在這類設計法中有三次設計法、全性能優化設計法、功能質量展開的設計法‘如QFD設計法等)、全
生命周期優化設計等。三次設計法包括系統設計、參數設計和容差設計，這里所指的是設計工作的三方
面主要內容，在20世紀70年代提出的設計法應該說是先進的;全性能優化設計法強調的是產品的性
能，功能優化設計法所強調的是功能的優化，這種方法有它的優點;全生命周期優化設計的主要目標是
產品的壽命。以上這些方面各有優點，實施的好壞完全取決于設計者的經驗和能力。在參考這些方法的
基礎上，我們提出了墓于系統工程中的全功能和全性能優化綜合設計法.
為加快設計進度和實現設計智能化的設計理論與方法
并行設計、協同設計、網絡設計及智能設計等設計理論與方法，對于加快設計進度，縮短設計周期具
有重要的作用。在科學技術高速發展的今天，縮短產品的生產周期和產品的交貨期，對于爭取產品在國
內外的市場競爭中具有十分重要的意義。
針對復雜機械系統和非線性問題的設計理論和方法
①以復雜機械系統為研究對象的設什理論與方法:目前對復雜的機電輛合系統從理論上還要進行深人
研究。對于強栩合復雜機械系統、多目標、多約束的機械系統，均需建立新的設什理論與計算方法.
②以非線性動力學為基礎的設計理論與方法:由于目前大型高速旋轉機械蛋里發生毀機事故，這些事
故的發生多數是由非線性因素引起的，因此，以提高產品結構性能為主要目標，使機械獲得優良的動力
學特性，防止嚴熏事故的發生，對大型旋轉機械非線性動力學問題的研究迫在眉捷。建立以非線性振
動、非線性動力有限元和非線性多體系統動力學為墓礎的非線性動態設計理論與方法是十分必要的.
單一目標和多目標設計法研究工作的深化
除前面所述的研究方向外，由于產品設計的理論與方法很多，例如，從設計思想和觀念方面來看，有
概念設計、創新設計、綠色設計等，從設計的內容來看，有機構設計、結構設計、摩擦學設計、傳動設
計等;從設計方法來看，有優化設計、智能設計、網絡設計、數字化設計等。這些方法對提高產品質量
或加快設計進度等均會發揮其更要的作用。對這些單一目標或多目標設計法的研究，仍有其十分廣寬的
發展空間，這些方法研究的深化可為以這些方法為蕃礎的綜合設計法的應用與發展提供必要的理論基礎。
面向產品廣義質量或產品全功能和性能的綜合設計法
面向產品廣義質量或產品全功能和性能的綜合設計法
設計方法論正面向產品功能或性能的總體化方向發展，它是以產品的廣義質泛為目標，即在最大范圍
內來滿足用戶對產品廣義質盈的要求�？偣δ芎腿阅芫C合設計法是功能優化、動態優化、智能優化和
可視優化為一體的廣義優化的設計方法，由于單一方法通常只考慮產品質全或產品性能的某一方面或某
些方面。因此，產品總功能和全性能優化綜合設計法將幾種設計法綜合在一起，以便在較大范圍內來滿
足用戶對產品廣義質盆的要求。該種綜合設計法具體包含以下幾個方面的內容:
①以滴足產品功能為主要目標的功能優化設計:任何產品都有其功能要求，要根據產品的功能，即以
改變產品幾何形態、物理形J態、化學組成、信息狀況、生理機能等對產品進行功能優化設計，以便達到
工效的實用，在此基礎上，對主要參數和工作過程進行智能控制和優化，使產品技術指標更加優越.
②以提高產品結構性能為主要目標的動態優化設計:產品的結構性能包括工作安全可靠、結構緊湊、
有足夠的壽命、造型藝術、對環境無害、設計經濟等方面，通過產品的靜動態設計和可靠性設計，特別
是對于大型高速旋轉機械，還要考慮非線性動力學間題，這種動態優化設計，即動態設計和可靠性設計
都是保證產品結構性能的必要手段和措施。此外，還要考慮產品外形的造型藝術等.
③以提高產品工作性能為主要目標的智能優化設計:以提高產品工作性能為主要目標，使產品獲得良
好的工作指標(或技術性能)，即產品的工作穩定性、工效實用性、性能優越性和操作宜人性等。智能
化設計是要設計出具有一定“智能”程度的產品，因而它不僅是手段，而且也是目標。這和一般書本
中定義的智能化設計有所不同。具體內容包括工作狀態的智能監測、參數的智能控制及優化、工作過程
的智能控制及優化、故障的智能診斷等。智能優化設計通常是以非線性動力學理論和控制理論(包括非
穩態過程、滯后過程)為基礎，以廣義優化為手段.
④以提高產品工藝性能及廣義質貴為目標的可視優化設計:以提高產品性能為主要目標，即檢驗產品
制造、裝配和工作過程的可行性和合理性。通過裝配可視化和工作過程可視化，可以對所設計產品的制
造工藝性、零部件的規范性、設備可裝配性和可維修性等進行檢驗，獲得相應的反饋信息，進而對設計
中不合理部分進行修改�？梢晝灮O計和虛擬設計有所不同，它不僅是一種手段，同時為提高產品設計
質A發揮作用，因而也是一個追求的目標。它包括幾何圖形可視化、機器或機構運動過程可視化、機械
系統動力學狀態的可視化、機械及其系統的各種工作過程的可視化等.
(責任編輯：laugh521521)
上一篇：現代設計理論與方法的分類
下一篇： 現代設計與傳統設計的比較
| 文章分享： |
|
