現(xiàn)代設計方法期末總結(jié)

1、1、設計是創(chuàng)造性的勞動，設計的本質(zhì)是創(chuàng)新。2、現(xiàn)代設計方法有六個特點,分別是:程式性、創(chuàng)造性、系統(tǒng)性、 優(yōu)化性 、綜合性、 計算機輔助設計（CAD）。3、傳統(tǒng)的分析方法往往把事物分解為許多獨立的互不相干的部分進行研究。由于是孤立、靜止地分析問題，所得的結(jié)論往往是片面的、有局限性的。而系統(tǒng)工程的方法是把事物當作一個整體的系統(tǒng)來研究，從系統(tǒng)出發(fā)，分析各組成部分之間的有機聯(lián)系及系統(tǒng)與外界環(huán)境的關系，是一種較全面的綜合研究方法。4、設計系統(tǒng)是一種信息處理系統(tǒng)。 5、系統(tǒng)工程的觀點，設計系統(tǒng)是一個由時間維、邏輯維和方法維 組成三維系統(tǒng)。時間維：反映按時間順序的設計工作階段； 邏輯維：解決問題的邏輯步驟；

2、方法維：設計過程中的各種思維方法和工作方法。6、設計工作階段時間維 一般工程設計可分為四個階段：1）產(chǎn)品規(guī)劃（明確設計任務）；2）原理方案設計；3）技術設計；4）施工設計。產(chǎn)品規(guī)劃過程中的調(diào)查研究，包括：市場調(diào)研、技術調(diào)研、社會調(diào)研、環(huán)境調(diào)研。產(chǎn)品規(guī)劃階段形成的是可行性研究報告或設計任務書。原理方案設計形成 方案原理圖。 技術設計階段形成 零件草圖等。施工設計階段形成 零件圖、部件裝配圖、全部生產(chǎn)圖紙、設計說明書、工藝文件、使用說明書。7、產(chǎn)品設計的三種類型（1）開發(fā)型設計 針對設計任務提出新的功能原理方案，完成從產(chǎn)品規(guī)劃到施工設計的全過程的設計，此類設計是創(chuàng)新設計。（2）適應型設計 在原理方

3、案基本保持不變的情況下，變化更換部分部件或結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品更廣泛地適應使用要求的設計。（3）變參數(shù)型設計 產(chǎn)品功能、原理方案、結(jié)構(gòu)型式基本確定，通過改變尺寸與性能參數(shù)，滿足不同的工作需要的設計。（測繪與仿制）8、解決問題的合理邏輯步驟是：分析-綜合-評價-決策。評價是篩選的過程二、原理方案設計1、系統(tǒng)功能分析法系統(tǒng)化設計方法，它是將工程設計任務或機械產(chǎn)品看作技術系統(tǒng)，用系統(tǒng)工程方法進行分析和綜合。 2、技術系統(tǒng)以一定技術手段來實現(xiàn)社會特定需求的人造系統(tǒng)。 技術系統(tǒng)的功能就是將輸入的能量、物料和訊號進行有目的的轉(zhuǎn)換或變化后輸出。 技術系統(tǒng)是一個轉(zhuǎn)換裝置。隨時間變化的能量、物料和訊號稱為能量流、物料流

4、和訊號流。 主要傳遞訊號流的技術系統(tǒng) 儀器。 主要傳遞能量流與物料流的技術系統(tǒng) 機器。3、對輸入和輸出的變換所作的抽象描述稱為系統(tǒng)。技術系統(tǒng)的用途或所具有的特定能力稱為系統(tǒng)的功能4、分析系統(tǒng)的總功能常采用“黑箱法”。分析比較系統(tǒng)的輸入和輸出能量、物料和訊號，其差別和關系反映的就是系統(tǒng)的總功能。 黑箱法要求設計者不要首先從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)著手，而應從系統(tǒng)功能出發(fā)設計產(chǎn)品。5、功能分解 分解到直接找到解法的分功能稱為功能元。 功能分析的結(jié)果用功能樹的形式表達 完成分功能的技術實體是功能載體。6、求系統(tǒng)原理解 N=n1n2ninm 式中：m功能元數(shù)； ni第i 種功能元解的個數(shù)。7、功能分析法的設計步驟三、

5、創(chuàng)造性思維和方法1、工程設計的三個基本特征：1）約束性2）多解性3）相對性2、工程技術人員的創(chuàng)造力構(gòu)成所涉及的智力因素主要有觀察力、記憶力、想象力、思考力、表達力和自控能力等 ，非智力因素主要表現(xiàn)為理想信念、興趣愛好、意志、性格等。智力因素是創(chuàng)造力的基礎性因素，非智力因素是創(chuàng)造力的導向、催化和動力因素，也是促進創(chuàng)造力由潛變顯的制約因素。 3、創(chuàng)造性思維的特點：1）獨立性 （獨創(chuàng)性）2）連續(xù)性 （連動性）3）多向性 4）跨越性 5）綜合性 4、創(chuàng)造性思維的類型：1.形象思維與抽象思維 2.發(fā)散思維與集中思維 3.直達思維與旁通思維 4.邏輯思維與非邏輯思維5、創(chuàng)造性基本原理有：1）主動原理2）刺

6、激原理 3）希望原理4）環(huán)境原理5）多多益善原理6）壓力原理6、說明創(chuàng)造技法中“635法”的含義。635法（或克理斯多夫智暴法） 此法是德國的創(chuàng)造學者們根據(jù)德意志民族慣于沉思的性格特點而創(chuàng)行的一種智力激勵法。具體做法是：召集6個人參加會議，每人針對議題在卡片上寫出3種設想方案，時間是5分鐘。然后將卡片相互交流，在第二個5分鐘內(nèi)每人根據(jù)別人的啟發(fā)，再在（別人的）卡片上寫出3種設想。如此循環(huán)，半個小時內(nèi)可交換5次，共得108條方案。 7、說明創(chuàng)造技法中“5W2H法”的含義。（1）Why：為什么要設計該產(chǎn)品。采用何種總體布局。（2）What：該產(chǎn)品有何功能.何種方法設計.是否創(chuàng)新.（3）Who：該產(chǎn)

7、品的用戶是誰。誰來設計。 （4）When：什么時候完成設計,各階段時間怎樣劃分。 （5）Where：該產(chǎn)品用于何處。在何地生產(chǎn)。 （6）How to do：怎樣設計。結(jié)構(gòu)、材料、形態(tài)如何。（7）How much：該設計需要多少錢。生產(chǎn)多少。四、方案評價方法1、評價目標包括三方面的內(nèi)容： （1）技術評價目標 （2）經(jīng)濟評價指標 （3）社會評價目標 2、定量評價時應根據(jù)各目標的重要程度設置加權(quán)系數(shù)加權(quán)系數(shù)是反映目標重要程度的量化系數(shù)，加權(quán)系數(shù)大，意味著重要程度高。一般取各評價目標加權(quán)系數(shù)gi1，且 gi=1 （i 1，2，n）gi= ki/ki（1-n），ki（1-n）=（n2-n）*/2 加權(quán)系

8、數(shù)值可由經(jīng)驗確定或判別表法計算。3、名次記分法 名次記分法是由一組專家對n個方案評價，每人按方案優(yōu)劣排名，并給名次最高n分，名次最低1分，類推。最后把每個方案得分相加，總分高者為佳。 對于評分者意見的一致性程度可用一致性系數(shù)C表達，此系數(shù)在0與1之間，越接近1表示意見越一致，當意見完全一致時，C1。對重要的評價，一致性系數(shù)的范圍應有要求，一般0.7。4、評分法（重要） 目標值是理想值，分值10分；目標值是要求值，分值8分；目標值是允許值，分值0分。 畫評分曲線，求分值 有效值法：Npigi ( i1,2,n ) N-有效值；n-評價目標數(shù)； pi-各評價目標評分值；gi-各評價目標的加權(quán)系數(shù)。

9、 5、技術評價中，技術價 式中：Pmax 評價指標的最高分值（10分制為10，5分制為5） ；pi 各技術評價指標的評分值 gi 各技術評價指標的加權(quán)系數(shù)，gi1。 技術價Wt 1，數(shù)值越大表示方案的技術性能越好。理想方案的技術價為1。 Wt 0.6表示方案在技術上不合格，必須改進。6、技術評價中，經(jīng)濟價式中：H1 理想生產(chǎn)成本； H 實際生產(chǎn)成本。 經(jīng)濟價的值越大，經(jīng)濟效果越好。We 1為理想狀態(tài)，表示實際生產(chǎn)成本等于理想成本，We 0.7意味著實際生產(chǎn)成本高于允許生產(chǎn)成本，在經(jīng)濟上不合格。7、技術經(jīng)濟綜合評價 均值法 W0 （ Wt We ）/ 2 雙曲線法 W0（ Wt We ）0.5相

10、對價W0值大，方案的技術經(jīng)濟綜合性能好，一般應取W0.65。當Wt 、 Ww有一項數(shù)值較小，用雙曲線法能使W明顯出現(xiàn)小值，更便于方案的評價與決策。9、模糊評價就是利用集合與模糊數(shù)學將模糊信息數(shù)值化以進行定量評價的方法。 8、優(yōu)度圖五、價值設計1、價值工程是以功能分析為核心，以開發(fā)創(chuàng)造性為基礎，以科學分析方法為工具，尋求功能與成本最佳比例，以獲得最優(yōu)價值的一種設計方法或管理科學。 VF / C式中：V產(chǎn)品價值； F產(chǎn)品功能； C耗費的成本。2、價值分析對象選擇方法（1）ABC分類法: 意大利經(jīng)濟學家巴雷托（Pareto）提出“不均勻分布理論”，將產(chǎn)品零件分為三類。 A類：占產(chǎn)品零件總數(shù)的1020

11、，其成本占產(chǎn)品成本6070； C類：占產(chǎn)品零件總數(shù)的6070，其成本占產(chǎn)品成本1020； B類：除A、C類零件的其余零件，數(shù)量占零件總數(shù)的比例與其成本占產(chǎn)品成本的比例基本相適應。 A類零件作為價值分析的重點對象。3、產(chǎn)品的成本構(gòu)成 產(chǎn)品的總成本包括生產(chǎn)成本、運行成本和維修保養(yǎng)成本。生產(chǎn)成本又分為設計成本、生產(chǎn)準備成本、材料成本、加工成本和裝配成本。產(chǎn)品由設計到使用壽命結(jié)束的整個過程為產(chǎn)品的壽命周期，產(chǎn)品的總成本也就是它的壽命周期成本。 六、產(chǎn)品系列化設計1、在變型產(chǎn)品設計中，“零件標準化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”是提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，得到多品種多規(guī)格產(chǎn)品的重要途徑之一。變型產(chǎn)品系列一般分為

12、縱系列、橫系列和跨系列三類 （1）縱系列產(chǎn)品 是一組功能相同、解法原理相同、結(jié)構(gòu)相同（或相近）而尺寸、性能參數(shù)不同的產(chǎn)品。如20寸、26寸、28寸的自行車系列。 （2）橫系列產(chǎn)品 是在基型產(chǎn)品基礎上擴展功能的同類型變型產(chǎn)品。如普通自行車基礎上開發(fā)的可變速賽車、適合不同路面的山地車、沙灘車等變型車。 （3）跨系列產(chǎn)品 跨系列產(chǎn)品是具有相近動力參數(shù)的不同類型產(chǎn)品，它們采用相同的基礎件或通用部件。2、表征系統(tǒng)物理特征的無量綱數(shù)群即為相似準則。 (若各參數(shù)單位不相應，其數(shù)值不一定是1)3、對于相似現(xiàn)象，其相似指標等于 1。4、模塊化設計是將產(chǎn)品上同一功能的單元設計成具有不同性能，可以互換的模塊，選用不

13、同模塊，即可組成不同類型，不同規(guī)格的產(chǎn)品。模塊化設計的原則是力求以少數(shù)模塊組成盡可能多的產(chǎn)品，并在滿足用戶要求的基礎上使產(chǎn)品精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。 5、模塊化系列產(chǎn)品分為三類分別是：橫系列模塊化產(chǎn)品、縱系列模塊化產(chǎn)品、跨系列與全系列模塊化產(chǎn)品 橫系列模塊化是指在同一規(guī)格（不改變產(chǎn)品主參數(shù)）的基礎上在變型產(chǎn)品范圍內(nèi)進行模塊化設計，即在基型產(chǎn)品的基礎上，通過變更、增加或減少某些特定模塊而形成變型產(chǎn)品。 縱系列模塊化是在同一類型中對不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進行模塊化設計。所謂不同規(guī)格就體現(xiàn)在主參數(shù)不同上，而主參數(shù)不同的產(chǎn)品動力參數(shù)往往是不同的，比如要求的功率不同、從而導致結(jié)構(gòu)形式或尺寸的不

14、同。 在橫系列模塊化的基礎上兼顧到縱系列，形成了既有橫系列又有縱系列的跨系列模塊化。若在整個橫系列和縱系列即全部系列范圍內(nèi)進行統(tǒng)一的模塊化設計，則稱為全系列模塊化。6、模塊劃分主要按部件進行,優(yōu)點是模塊有較高的獨立性和完整性；便于結(jié)合與分離，容易保證裝配質(zhì)量，生產(chǎn)管理變動較小。缺點是模塊組合經(jīng)常過大，減少了可實現(xiàn)的方案數(shù)；更換模塊增加不必要的經(jīng)濟損失7、模塊化計算機管理系統(tǒng)包括四個子系統(tǒng)，分別是：數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、會話子系統(tǒng)、分析子系統(tǒng)和繪圖子系統(tǒng)。模塊分為:基本模塊，輔助模塊，特殊模塊，適應模塊。結(jié)構(gòu)方案設計應遵守的基本原則：（1）功能和工作原理明確（2）結(jié)構(gòu)解（3）安全可靠2、材料成本折算法

15、例3 一臺中型銑床與一臺起重機材料成本均為15 000元左右，試估算生產(chǎn)成本是否相同。解：由表查出中型機床與起重機的材料成本率分別為 ：m134，m278。 根據(jù)估算公式可得 機床起重機成本估算是產(chǎn)品設計過程中的重要工作，它影響對產(chǎn)品經(jīng)濟性的評價和決策。在設計過程中進行成本估算的目的是對產(chǎn)品及其零部件的經(jīng)濟性進行評價。1.按重量估算法例2 某種套類零件在不同重量下的生產(chǎn)成本見表。試求W 76Kg的此類零件的生產(chǎn)成本。 (重量，生產(chǎn)成本)（4.9,67.62），（11.8,123.91），（29.8，244.36），（109,577.71），（204,938.45）解： （1）求不同重量下的重量

16、成本系數(shù) fW由可得不同重量下的重量成本系數(shù) fW （重量，重量成本系數(shù)），（4.9,13.8），（11.8,10.5），（29.8,8.2），（109,5.3），（204,4.6）（2）隨著重量的增加，重量成本系數(shù)變化較大，因此不能取平均值?？捎勺鲌D法或解析法求出W 76Kg此類零件的重量成本系數(shù)fW。由于76Kg在29.8109之間，故公式中W1=29.8 kg W2=109 kg fW1=8.2 元/ kg fW2=5.3 k元/ kg （3）生產(chǎn)成本 3、相似產(chǎn)品的成本估算例4 標準漸開線齒輪A與B幾何相似，齒數(shù)相同，模數(shù)分別為mA3， mB 8，齒輪B每批生產(chǎn)200件，每件生產(chǎn)成本C

17、B 300元（其中材料成本CmB 100元，加工成本CfB 150元），若齒輪A每批生產(chǎn)120件，求齒輪A每件的生產(chǎn)成本。解：兩齒輪尺寸比 齒輪B的生產(chǎn)準備成本CrB為 通過相似關系求齒輪A的生產(chǎn)成本CA所以，齒輪A每件的生產(chǎn)成本為78元。例6 某零件直徑DA50mm，長度LA200mm，生產(chǎn)成本CA34元，其中材料成本和加工成本分別為CmA12元，CfA18元，每批兩件，現(xiàn)擬生產(chǎn)材料相同，幾何形狀相似直徑DB85mm的B零件50件，試估算B零件每件成本CB。解：長度相似比 A零件的生產(chǎn)準備成本CrA為 B零件的生產(chǎn)成本CB為例5 已知單件生產(chǎn)的單級齒輪減速器中心距A0200mm，箱底座尺寸S0 B0 710500mm，重量W0 500kg，輸入轉(zhuǎn)速n0 3 000 r/min，傳遞功率P0 20kW，生產(chǎn)成本4875元（生產(chǎn)準備成本占20，材料成本占30，加工成本占50），現(xiàn)擬設計制造P 40kW，轉(zhuǎn)速、材料相同，與原機相似的新減速器5臺。試估