機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)概論

1、v本課程共分七章本課程共分七章v第一章第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)概述機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)概述v第二章第二章 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理與方法機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理與方法v第三章第三章 機(jī)械功能原理設(shè)計(jì)機(jī)械功能原理設(shè)計(jì)v第四章第四章 實(shí)用化設(shè)計(jì)及其技術(shù)方法實(shí)用化設(shè)計(jì)及其技術(shù)方法v第五章第五章 商品化設(shè)計(jì)商品化設(shè)計(jì)v第六章第六章 評價(jià)與決策評價(jià)與決策v第七章第七章 設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn).v第第712周共周共48學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) v其中課堂講授其中課堂講授42，總結(jié)復(fù)習(xí)，總結(jié)復(fù)習(xí)2，機(jī)動，機(jī)動2，考試，考試v考試時(shí)間：考試時(shí)間：07.01.05，19:0021:00v. 重要性重要性 v隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，產(chǎn)品設(shè)計(jì)

2、在隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在整個(gè)生命周期內(nèi)占有越來越重要的位置。通常，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本只占整個(gè)生命周期內(nèi)占有越來越重要的位置。通常，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本只占產(chǎn)品總成本的產(chǎn)品總成本的5%，而往往決定，而往往決定70%80%的產(chǎn)品總成本。我們所處的產(chǎn)品總成本。我們所處的二十一世紀(jì)是市場經(jīng)濟(jì)國際化、全球一體化的世紀(jì)，產(chǎn)品競爭是國的二十一世紀(jì)是市場經(jīng)濟(jì)國際化、全球一體化的世紀(jì)，產(chǎn)品競爭是國際化的競爭，競爭日益加劇。為了適應(yīng)這一需要，世界各國普遍重視際化的競爭，競爭日益加劇。為了適應(yīng)這一需要，世界各國普遍重視提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，以增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力。提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，以增強(qiáng)產(chǎn)品競

3、爭力。v產(chǎn)品設(shè)計(jì)的根本目的就是要產(chǎn)品設(shè)計(jì)的根本目的就是要?jiǎng)?chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品，滿足市場需求和占領(lǐng)更大市場。，滿足市場需求和占領(lǐng)更大市場。產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身是創(chuàng)造性的勞動，設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新。因此，重視創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身是創(chuàng)造性的勞動，設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新。因此，重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)是增加機(jī)械產(chǎn)品競爭力的根本途徑。設(shè)計(jì)是增加機(jī)械產(chǎn)品競爭力的根本途徑。v2. 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的主要步驟機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的主要步驟v對于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的不同理解，從本質(zhì)上說是由于對設(shè)計(jì)的內(nèi)涵有不對于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的不同理解，從本質(zhì)上說是由于對設(shè)計(jì)的內(nèi)涵有不同的認(rèn)識和對設(shè)計(jì)理論有不同的理解。同的認(rèn)識和對設(shè)計(jì)理論有不同的理解。v設(shè)計(jì)過程的模型國

4、內(nèi)外已有很多的論述，歸納起來主要有三種：設(shè)計(jì)過程的模型國內(nèi)外已有很多的論述，歸納起來主要有三種：v 一是一是Pahl和和Beitz認(rèn)為：機(jī)械設(shè)計(jì)分為明確任務(wù)、概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和認(rèn)為：機(jī)械設(shè)計(jì)分為明確任務(wù)、概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段1。v 二是二是Koller認(rèn)為：機(jī)械設(shè)計(jì)分為產(chǎn)品規(guī)劃、功能設(shè)計(jì)、定性設(shè)計(jì)和定量設(shè)認(rèn)為：機(jī)械設(shè)計(jì)分為產(chǎn)品規(guī)劃、功能設(shè)計(jì)、定性設(shè)計(jì)和定量設(shè)計(jì)等四個(gè)階段計(jì)等四個(gè)階段2。v 三是三是鄒慧君教授提出：機(jī)械設(shè)計(jì)分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和改鄒慧君教授提出：機(jī)械設(shè)計(jì)分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)設(shè)計(jì)等四個(gè)階段進(jìn)設(shè)計(jì)等四個(gè)階段3。v總之

5、，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中十分重視的步驟是功能設(shè)計(jì)、定性設(shè)計(jì)?？傊?，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中十分重視的步驟是功能設(shè)計(jì)、定性設(shè)計(jì)。v什么叫設(shè)計(jì)？什么叫設(shè)計(jì)？v至今人們有著不同的理解和解釋。但不弄清設(shè)計(jì)的內(nèi)涵至今人們有著不同的理解和解釋。但不弄清設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與實(shí)質(zhì)，就不可能對設(shè)計(jì)過程的特征、規(guī)律、原理原則、與實(shí)質(zhì)，就不可能對設(shè)計(jì)過程的特征、規(guī)律、原理原則、方法步驟等等，有一個(gè)清晰的認(rèn)識，更不會將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法步驟等等，有一個(gè)清晰的認(rèn)識，更不會將現(xiàn)代設(shè)計(jì)法作為一門多元交叉的橫斷學(xué)科去加以總結(jié)研究，從而法作為一門多元交叉的橫斷學(xué)科去加以總結(jié)研究，從而在根本上就不可能將整個(gè)設(shè)計(jì)提到更高的水平。但首先在根本上就不可能將整個(gè)設(shè)計(jì)提

6、到更高的水平。但首先必須建立現(xiàn)代廣義設(shè)計(jì)觀，即對設(shè)計(jì)、廣義、現(xiàn)代三個(gè)必須建立現(xiàn)代廣義設(shè)計(jì)觀，即對設(shè)計(jì)、廣義、現(xiàn)代三個(gè)術(shù)語有一個(gè)正確的觀點(diǎn)。術(shù)語有一個(gè)正確的觀點(diǎn)。 v一、設(shè)計(jì)的內(nèi)涵一、設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 v 英文英文Design(設(shè)計(jì)設(shè)計(jì))，起源于拉丁語，起源于拉丁語Designare。由。由De（記下）與（記下）與Signare（符號、記號、圖形等）兩詞組成。因此，（符號、記號、圖形等）兩詞組成。因此，Design的最初的最初含義為含義為將符號、記號、圖形之類記下來將符號、記號、圖形之類記下來的意思。隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)的意思。隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)不斷向深度和廣度發(fā)展，以至人類活動展，

7、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)不斷向深度和廣度發(fā)展，以至人類活動的一切領(lǐng)域幾乎都離不開設(shè)計(jì)。的一切領(lǐng)域幾乎都離不開設(shè)計(jì)。v 面對種類繁多、形式多樣的設(shè)計(jì)，日本川添登在他的面對種類繁多、形式多樣的設(shè)計(jì)，日本川添登在他的什么是什么是設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一書中，通過對人、社會、自然三者間的相互關(guān)系分析后提一書中，通過對人、社會、自然三者間的相互關(guān)系分析后提出，有三類設(shè)計(jì)：出，有三類設(shè)計(jì)：傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)（Communication Design)v 產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì) (Product Design)v 環(huán)境設(shè)設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)設(shè)計(jì) （Environmental Design)v 如圖如圖11所示。所示。圖圖11 三類設(shè)計(jì)

8、的相互關(guān)系三類設(shè)計(jì)的相互關(guān)系人的個(gè)體，通過復(fù)雜的組織機(jī)構(gòu)加以集合，組成人的個(gè)體，通過復(fù)雜的組織機(jī)構(gòu)加以集合，組成社會，進(jìn)而構(gòu)成當(dāng)今的世界。社會，進(jìn)而構(gòu)成當(dāng)今的世界。人們用語言、文字、人們用語言、文字、圖形、符號等等用來構(gòu)通人們的思想。圖形、符號等等用來構(gòu)通人們的思想。整個(gè)社會整個(gè)社會就是依靠這類信息的傳遞表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其功能的。就是依靠這類信息的傳遞表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其功能的。因此人與社會之間通過傳遞設(shè)計(jì)相聯(lián)系。因此人與社會之間通過傳遞設(shè)計(jì)相聯(lián)系。自然界自然界既是人們生活、工作、活動既是人們生活、工作、活動的場所，又為人們提供賴以生存的的場所，又為人們提供賴以生存的一切必要條件。人與自然界的關(guān)系一切必要條

9、件。人與自然界的關(guān)系是索取與提供的矛盾。人們通過是索取與提供的矛盾。人們通過產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)品設(shè)計(jì)不斷加強(qiáng)、提高自身的機(jī)能不斷加強(qiáng)、提高自身的機(jī)能以便更好地利用、開發(fā)、改造自然，以便更好地利用、開發(fā)、改造自然，使之更好地為人類服務(wù)。使之更好地為人類服務(wù)。社會：人的個(gè)體，通過復(fù)雜的組織機(jī)構(gòu)加以集合，社會：人的個(gè)體，通過復(fù)雜的組織機(jī)構(gòu)加以集合，進(jìn)而構(gòu)成當(dāng)今的世界。語言、文字、圖形、符號進(jìn)而構(gòu)成當(dāng)今的世界。語言、文字、圖形、符號等等用來構(gòu)通人們的思想。整個(gè)社會就是依靠這等等用來構(gòu)通人們的思想。整個(gè)社會就是依靠這類信息的傳遞表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其功能的。因此人與社類信息的傳遞表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其功能的。因此人與社會之間通過傳

10、遞設(shè)計(jì)相聯(lián)系。會之間通過傳遞設(shè)計(jì)相聯(lián)系。圖圖11 三類設(shè)計(jì)的相互關(guān)系三類設(shè)計(jì)的相互關(guān)系這三類設(shè)計(jì)既有差別又這三類設(shè)計(jì)既有差別又不能絕然分開。傳遞表不能絕然分開。傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)中涉達(dá)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)中涉及到產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)及到產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中涉及到傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)中涉及到傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)，如各種顯示裝置的計(jì)，如各種顯示裝置的設(shè)計(jì)和環(huán)境設(shè)計(jì)（如工設(shè)計(jì)和環(huán)境設(shè)計(jì)（如工作位置、空間環(huán)保等設(shè)作位置、空間環(huán)保等設(shè)計(jì)）。當(dāng)代一些環(huán)境設(shè)計(jì)）。當(dāng)代一些環(huán)境設(shè)計(jì)往往也包含有傳遞表計(jì)往往也包含有傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，如長江達(dá)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，如長江大橋橋頭堡的造型設(shè)計(jì)。大橋橋頭堡的造型設(shè)計(jì)。v 由此可見，通過人由此可見，

11、通過人社會社會自然三者關(guān)系，將廣義設(shè)計(jì)分為三種類型有其一自然三者關(guān)系，將廣義設(shè)計(jì)分為三種類型有其一定的科學(xué)道理，但是這種分類法對現(xiàn)代設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、特點(diǎn)、實(shí)質(zhì)和形式以及所定的科學(xué)道理，但是這種分類法對現(xiàn)代設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、特點(diǎn)、實(shí)質(zhì)和形式以及所采用的設(shè)計(jì)方法等方面均未能清晰地表達(dá)出來。采用的設(shè)計(jì)方法等方面均未能清晰地表達(dá)出來。v 如果避開傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)中那些較為特殊的設(shè)計(jì)，例如廣告、路標(biāo)等設(shè)計(jì)，如果避開傳遞表達(dá)設(shè)計(jì)中那些較為特殊的設(shè)計(jì)，例如廣告、路標(biāo)等設(shè)計(jì)，那么根據(jù)系統(tǒng)論原理，整個(gè)設(shè)計(jì)基本上可按圖那么根據(jù)系統(tǒng)論原理，整個(gè)設(shè)計(jì)基本上可按圖12所示來劃分。所示來劃分。v人人機(jī)器機(jī)器工作工作環(huán)境組成了一個(gè)完整的

12、總系統(tǒng)，彼此之間相互作用影響。由環(huán)境組成了一個(gè)完整的總系統(tǒng)，彼此之間相互作用影響。由此可得到四種類型的設(shè)計(jì)：環(huán)境設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)。此可得到四種類型的設(shè)計(jì)：環(huán)境設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)。 1.環(huán)境設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì) 環(huán)境設(shè)計(jì)包括區(qū)域規(guī)劃，環(huán)境設(shè)計(jì)包括區(qū)域規(guī)劃，房屋、道路、橋梁等等設(shè)計(jì)，為人房屋、道路、橋梁等等設(shè)計(jì)，為人們提供工作、學(xué)習(xí)、生活、活動空們提供工作、學(xué)習(xí)、生活、活動空間。這類設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是帶有間。這類設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是帶有“戰(zhàn)略戰(zhàn)略”意義的、一次性設(shè)計(jì)施工，設(shè)計(jì)優(yōu)意義的、一次性設(shè)計(jì)施工，設(shè)計(jì)優(yōu)劣的判斷準(zhǔn)則為對客觀情況發(fā)生變劣的判斷準(zhǔn)則為對客觀情況發(fā)生變化時(shí)的適應(yīng)性如何，而

13、這種客觀情化時(shí)的適應(yīng)性如何，而這種客觀情況的變化往往事先很難詳細(xì)預(yù)料。況的變化往往事先很難詳細(xì)預(yù)料。 圖圖12v2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所謂所謂系統(tǒng)是指具有特定功能的、相互間有著有機(jī)聯(lián)系的若干個(gè)要系統(tǒng)是指具有特定功能的、相互間有著有機(jī)聯(lián)系的若干個(gè)要素素 所組成的一個(gè)獨(dú)立整體所組成的一個(gè)獨(dú)立整體。系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是指這類整體的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可分為。系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是指這類整體的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可分為兩種：兩種：v一種為一種為流系統(tǒng)流系統(tǒng)，有一組輸入流（為物質(zhì)流、能量流、信息流）通過提供統(tǒng)一性，有一組輸入流（為物質(zhì)流、能量流、信息流）通過提供統(tǒng)一性共同的要素（如子系統(tǒng)，機(jī)器、設(shè)備或裝置等）進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)換，最后變?yōu)橐唤M共同的

14、要素（如子系統(tǒng)，機(jī)器、設(shè)備或裝置等）進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)換，最后變?yōu)橐唤M輸出流。如供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，一個(gè)工藝流程，一條生產(chǎn)流水線輸出流。如供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，一個(gè)工藝流程，一條生產(chǎn)流水線等等均屬該種流系統(tǒng)。等等均屬該種流系統(tǒng)。v另一種為另一種為結(jié)合系統(tǒng)結(jié)合系統(tǒng)。它由兩組或兩組以上的、自成系統(tǒng)的要素組成，各組要素。它由兩組或兩組以上的、自成系統(tǒng)的要素組成，各組要素有各自的輸入流并產(chǎn)生各自的輸出流，通過各要素的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總有各自的輸入流并產(chǎn)生各自的輸出流，通過各要素的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總功能。例如一輛汽車，有它的傳動系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、冷功能。例如一輛汽車，

15、有它的傳動系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等等，各系統(tǒng)有各自的輸入和輸出量，這些系統(tǒng)卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等等，各系統(tǒng)有各自的輸入和輸出量，這些系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合便組成一輛汽車，實(shí)現(xiàn)汽車的總功能。的有機(jī)結(jié)合便組成一輛汽車，實(shí)現(xiàn)汽車的總功能。v 這兩種系統(tǒng)在性質(zhì)上有所不同。流系統(tǒng)中各組成要素間的連接，相對而言這兩種系統(tǒng)在性質(zhì)上有所不同。流系統(tǒng)中各組成要素間的連接，相對而言呈呈“柔性柔性”連接，而結(jié)合系統(tǒng)各要素間的連接呈連接，而結(jié)合系統(tǒng)各要素間的連接呈“剛性剛性”連接。因此，前者的連接。因此，前者的系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往包括提出流系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求，各種流的流程綜合，各組成要

16、系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往包括提出流系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求，各種流的流程綜合，各組成要素的位置布置及接口設(shè)計(jì)等等，但不包括各要素的設(shè)計(jì)。圖素的位置布置及接口設(shè)計(jì)等等，但不包括各要素的設(shè)計(jì)。圖13為一典型的流為一典型的流系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖 v圖圖13 流系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程流系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 提出流系統(tǒng)功能提出流系統(tǒng)功能提出流系統(tǒng)要求提出流系統(tǒng)要求物質(zhì)流功能綜合物質(zhì)流功能綜合工藝流程工藝流程機(jī)器位置綜合機(jī)器位置綜合機(jī)器流程圖機(jī)器流程圖能流功能綜合能流功能綜合能量流程圖能量流程圖信息流功能綜合信息流功能綜合信息流程圖信息流程圖接口設(shè)計(jì)1接口設(shè)計(jì)32流系統(tǒng)設(shè)計(jì)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器設(shè)計(jì)機(jī)器設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)v 產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)

17、計(jì)是指由許多零部件甚至是分系統(tǒng)集裝而成的整體以實(shí)是指由許多零部件甚至是分系統(tǒng)集裝而成的整體以實(shí)現(xiàn)一種或一組功能的這類設(shè)計(jì)，包括結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。例如發(fā)動機(jī)，現(xiàn)一種或一組功能的這類設(shè)計(jì)，包括結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。例如發(fā)動機(jī)，汽車，電動機(jī)，泵。這類設(shè)計(jì)的特點(diǎn)一般較復(fù)雜。方案構(gòu)思，總體設(shè)汽車，電動機(jī)，泵。這類設(shè)計(jì)的特點(diǎn)一般較復(fù)雜。方案構(gòu)思，總體設(shè)計(jì)，零件的材料，尺寸、結(jié)構(gòu)形狀，加工要求以及零件間的裝配位置計(jì)，零件的材料，尺寸、結(jié)構(gòu)形狀，加工要求以及零件間的裝配位置等方面的變化往往對產(chǎn)品的性能，質(zhì)量，成本影響很大。因此，設(shè)計(jì)等方面的變化往往對產(chǎn)品的性能，質(zhì)量，成本影響很大。因此，設(shè)計(jì)人員需花很大的努力才能得到

18、滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。人員需花很大的努力才能得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。v 零件設(shè)計(jì)零件設(shè)計(jì)是指不能再分解的、由單一材料組成的單元體的設(shè)計(jì)。是指不能再分解的、由單一材料組成的單元體的設(shè)計(jì)。大多數(shù)情況，針對不同的產(chǎn)品，這類零件需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。根據(jù)整個(gè)產(chǎn)大多數(shù)情況，針對不同的產(chǎn)品，這類零件需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。根據(jù)整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求不難確定對這些零件的設(shè)計(jì)要求。此外，常用零件的設(shè)品的設(shè)計(jì)要求不難確定對這些零件的設(shè)計(jì)要求。此外，常用零件的設(shè)計(jì)，多設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)件或通用件，設(shè)計(jì)時(shí)只需要注意規(guī)格的選擇及互換計(jì)，多設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)件或通用件，設(shè)計(jì)時(shí)只需要注意規(guī)格的選擇及互換性要求。性要求。 v通過上述人通過上述人機(jī)機(jī)環(huán)境間的相互關(guān)系的分析

19、，將絕大多數(shù)設(shè)計(jì)歸為四種類型，這樣環(huán)境間的相互關(guān)系的分析，將絕大多數(shù)設(shè)計(jì)歸為四種類型，這樣就比較清楚地揭示了各種設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、性質(zhì)、特點(diǎn)、要求及其與設(shè)計(jì)方法之間的關(guān)就比較清楚地揭示了各種設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、性質(zhì)、特點(diǎn)、要求及其與設(shè)計(jì)方法之間的關(guān)系。在實(shí)際中，由于設(shè)計(jì)項(xiàng)目不同，設(shè)計(jì)類型的側(cè)重是不同的。有的側(cè)重于環(huán)境設(shè)系。在實(shí)際中，由于設(shè)計(jì)項(xiàng)目不同，設(shè)計(jì)類型的側(cè)重是不同的。有的側(cè)重于環(huán)境設(shè)計(jì)，有的側(cè)重于流系統(tǒng)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，也有的涉及全部設(shè)計(jì)類型。但不管哪類設(shè)計(jì)，計(jì)，有的側(cè)重于流系統(tǒng)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，也有的涉及全部設(shè)計(jì)類型。但不管哪類設(shè)計(jì)，都涉及到三大要素：人、機(jī)器和環(huán)境。這里的機(jī)器是指都涉及到三大要素：人、機(jī)器和環(huán)

20、境。這里的機(jī)器是指廣義的機(jī)器廣義的機(jī)器，包括工具、用，包括工具、用具、設(shè)備、設(shè)施等。人、機(jī)器與環(huán)境構(gòu)成了完整的系統(tǒng)。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從這種系統(tǒng)具、設(shè)備、設(shè)施等。人、機(jī)器與環(huán)境構(gòu)成了完整的系統(tǒng)。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從這種系統(tǒng)角度來考慮。又由于人與機(jī)器在設(shè)計(jì)中所占的側(cè)重不同，產(chǎn)生了兩種基本設(shè)計(jì)指導(dǎo)角度來考慮。又由于人與機(jī)器在設(shè)計(jì)中所占的側(cè)重不同，產(chǎn)生了兩種基本設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想：見圖思想：見圖14圖圖14 兩種設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想示意圖兩種設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想示意圖v以人為中心，以人為中心，逐步向機(jī)器、逐步向機(jī)器、環(huán)境擴(kuò)展（見環(huán)境擴(kuò)展（見圖圖1 4b）。）。圖圖14a是以機(jī)是以機(jī)器為中心，逐步器為中心，逐步向人，環(huán)境擴(kuò)展，向人，環(huán)

21、境擴(kuò)展，這是廣大工程技這是廣大工程技術(shù)人員所習(xí)用的術(shù)人員所習(xí)用的設(shè)計(jì)思路；設(shè)計(jì)思路；從理論上講，只要真正從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來考慮，這兩種設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想均是正從理論上講，只要真正從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來考慮，這兩種設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想均是正確的，只是針對不同的矛盾采用不同的思想方法而已。確的，只是針對不同的矛盾采用不同的思想方法而已。v一般的設(shè)計(jì)過程不管大到一個(gè)機(jī)電產(chǎn)品（或系統(tǒng)），小到一支自動鉛筆，整個(gè)設(shè)一般的設(shè)計(jì)過程不管大到一個(gè)機(jī)電產(chǎn)品（或系統(tǒng)），小到一支自動鉛筆，整個(gè)設(shè)計(jì)總是在一定的時(shí)間和空間內(nèi)，按自身的規(guī)律進(jìn)行的。這個(gè)過程如圖計(jì)總是在一定的時(shí)間和空間內(nèi)，按自身的規(guī)律進(jìn)行的。這個(gè)過程如圖15所示。所示。圖圖15

22、設(shè)計(jì)一般過程框圖設(shè)計(jì)一般過程框圖從人需求出發(fā)從人需求出發(fā)提出設(shè)計(jì)任務(wù)提出設(shè)計(jì)任務(wù)調(diào)查研究調(diào)查研究掌握信息掌握信息提出明確、詳提出明確、詳細(xì)的設(shè)計(jì)要求細(xì)的設(shè)計(jì)要求方案構(gòu)思初方案構(gòu)思初步評價(jià)方案步評價(jià)方案選擇模型選擇模型確定參數(shù)確定參數(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)信息交流信息交流制造方案制造方案硬件化硬件化批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)投入使用投入使用樣機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)評定設(shè)計(jì)評定 沒有客觀的需求，就沒有設(shè)計(jì)任務(wù)，因此一切設(shè)計(jì)起源于客觀的需求，又歸宿于滿足這沒有客觀的需求，就沒有設(shè)計(jì)任務(wù)，因此一切設(shè)計(jì)起源于客觀的需求，又歸宿于滿足這種需求。設(shè)計(jì)的過程就是將提供的資源轉(zhuǎn)化為技術(shù)裝置以滿足客觀需求的過程。在這過程種需求。設(shè)計(jì)

23、的過程就是將提供的資源轉(zhuǎn)化為技術(shù)裝置以滿足客觀需求的過程。在這過程中，各個(gè)步驟之間存在著嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，既不能顛倒，也不能隨意跳越。產(chǎn)品投入使用中，各個(gè)步驟之間存在著嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，既不能顛倒，也不能隨意跳越。產(chǎn)品投入使用后，該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)暫告一段落。隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品的競爭、銷售地點(diǎn)的不同，原來能后，該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)暫告一段落。隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品的競爭、銷售地點(diǎn)的不同，原來能滿足需求的產(chǎn)品，可能會變成不能滿足客觀需要，于是對產(chǎn)品又要進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)、進(jìn)行新滿足需求的產(chǎn)品，可能會變成不能滿足客觀需要，于是對產(chǎn)品又要進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)、進(jìn)行新的循環(huán)。產(chǎn)品就是經(jīng)過這種反復(fù)循環(huán)，不斷改進(jìn)、更新、升級甚至換代，呈

24、螺旋型向前發(fā)的循環(huán)。產(chǎn)品就是經(jīng)過這種反復(fù)循環(huán)，不斷改進(jìn)、更新、升級甚至換代，呈螺旋型向前發(fā)展的。在一次設(shè)計(jì)過程中，為了獲得滿意的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在各個(gè)步驟間也存在著各種循環(huán)。展的。在一次設(shè)計(jì)過程中，為了獲得滿意的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在各個(gè)步驟間也存在著各種循環(huán)。因此設(shè)計(jì)又是一種根據(jù)各種信息反復(fù)作出判斷的過程。但圖因此設(shè)計(jì)又是一種根據(jù)各種信息反復(fù)作出判斷的過程。但圖15未能生動地反映出設(shè)計(jì)過未能生動地反映出設(shè)計(jì)過程如何在時(shí)間與空間范圍內(nèi)運(yùn)動，更未能形象地反映出設(shè)計(jì)過程與各種知識軟件間的關(guān)系，程如何在時(shí)間與空間范圍內(nèi)運(yùn)動，更未能形象地反映出設(shè)計(jì)過程與各種知識軟件間的關(guān)系，從而未能進(jìn)一步揭示設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)。從而未能進(jìn)一

25、步揭示設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)。v所謂所謂設(shè)計(jì)形態(tài)設(shè)計(jì)形態(tài)是指設(shè)計(jì)過程所表現(xiàn)的形是指設(shè)計(jì)過程所表現(xiàn)的形式、狀態(tài)?？捎脠D式、狀態(tài)?？捎脠D16可以形象地表達(dá)可以形象地表達(dá)出產(chǎn)品設(shè)計(jì)與時(shí)間的關(guān)系。出產(chǎn)品設(shè)計(jì)與時(shí)間的關(guān)系。v在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，“詳細(xì)設(shè)計(jì)要求詳細(xì)設(shè)計(jì)要求”是后面設(shè)計(jì)、制造加工、設(shè)計(jì)鑒定及用是后面設(shè)計(jì)、制造加工、設(shè)計(jì)鑒定及用戶是否嘗試的依據(jù)，它像一個(gè)圓筒一樣戶是否嘗試的依據(jù)，它像一個(gè)圓筒一樣籠罩著后面各項(xiàng)工作。這樣，我們不難籠罩著后面各項(xiàng)工作。這樣，我們不難設(shè)想設(shè)計(jì)要求實(shí)際上起著一種邊界的作設(shè)想設(shè)計(jì)要求實(shí)際上起著一種邊界的作用，將用，將整個(gè)設(shè)計(jì)整個(gè)設(shè)計(jì)“空間空間”分為內(nèi)外兩部分為內(nèi)外兩

26、部分分：內(nèi)部內(nèi)部為設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的各個(gè)過程，其為設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的各個(gè)過程，其任務(wù)是使資源轉(zhuǎn)為任務(wù)是使資源轉(zhuǎn)為“硬件硬件”以滿足需求，以滿足需求，這是設(shè)計(jì)的最終目的，故稱這一內(nèi)部空這是設(shè)計(jì)的最終目的，故稱這一內(nèi)部空間為間為設(shè)計(jì)核心設(shè)計(jì)核心；v外部外部為支持設(shè)計(jì)所需的各種為支持設(shè)計(jì)所需的各種“軟件軟件”，它包括自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、社會科學(xué)它包括自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、社會科學(xué)等必要的知識、經(jīng)驗(yàn)及技能。設(shè)計(jì)的過等必要的知識、經(jīng)驗(yàn)及技能。設(shè)計(jì)的過程，實(shí)際上就是一方面遵循設(shè)計(jì)自身的程，實(shí)際上就是一方面遵循設(shè)計(jì)自身的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動，另一方面隨時(shí)隨地調(diào)用規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動，另一方面隨時(shí)隨地調(diào)用外部軟件進(jìn)行反復(fù)信息交流的過程。外

27、部軟件進(jìn)行反復(fù)信息交流的過程。圖1 設(shè)計(jì)進(jìn)展模式v 上述設(shè)計(jì)形態(tài)是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程剖析得出的，對于環(huán)境設(shè)計(jì)，上述設(shè)計(jì)形態(tài)是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程剖析得出的，對于環(huán)境設(shè)計(jì)，流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)同樣適用，只是設(shè)計(jì)核心的內(nèi)涵有所不同。流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)同樣適用，只是設(shè)計(jì)核心的內(nèi)涵有所不同。因此，這種設(shè)計(jì)形態(tài)具有一定的普遍性。因此，這種設(shè)計(jì)形態(tài)具有一定的普遍性。v 總之，總之，設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是：根據(jù)客觀需求，通過人們創(chuàng)造性思維，是：根據(jù)客觀需求，通過人們創(chuàng)造性思維，經(jīng)過反復(fù)判斷，作出決策并用各種設(shè)計(jì)模型使之定量化，借此將提經(jīng)過反復(fù)判斷，作出決策并用各種設(shè)計(jì)模型使之定量化，借此將提供的資源（人、物、信

28、息）轉(zhuǎn)化為技術(shù)裝置、設(shè)施或系統(tǒng)（包括社供的資源（人、物、信息）轉(zhuǎn)化為技術(shù)裝置、設(shè)施或系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）以滿足人類與社會的功能要求，并取得最滿意的社會與經(jīng)會系統(tǒng)）以滿足人類與社會的功能要求，并取得最滿意的社會與經(jīng)濟(jì)效益。濟(jì)效益。v 一個(gè)設(shè)計(jì)人員若想更好地勝任當(dāng)今的設(shè)計(jì)工作，不僅要充分了一個(gè)設(shè)計(jì)人員若想更好地勝任當(dāng)今的設(shè)計(jì)工作，不僅要充分了解掌握設(shè)計(jì)核心部分的內(nèi)在特點(diǎn)、規(guī)律、原理、原則，步驟與方法，解掌握設(shè)計(jì)核心部分的內(nèi)在特點(diǎn)、規(guī)律、原理、原則，步驟與方法，了解掌握外部設(shè)計(jì)軟件的各種知識，并且還必須具備科學(xué)思維方法，了解掌握外部設(shè)計(jì)軟件的各種知識，并且還必須具備科學(xué)思維方法，分析、綜合判斷各種信

29、息的能力，集各種知識和技能于整個(gè)設(shè)計(jì)中分析、綜合判斷各種信息的能力，集各種知識和技能于整個(gè)設(shè)計(jì)中的才能。的才能。v一、廣義化是科學(xué)綜合性、交叉性的必然結(jié)果一、廣義化是科學(xué)綜合性、交叉性的必然結(jié)果v社會科學(xué)與技術(shù)科學(xué)的復(fù)雜性，引起綜合解題與交叉解題的必然性，這種綜合社會科學(xué)與技術(shù)科學(xué)的復(fù)雜性，引起綜合解題與交叉解題的必然性，這種綜合與交叉又導(dǎo)致了科學(xué)技術(shù)、概念、方法、名詞的廣義化。目前與交叉又導(dǎo)致了科學(xué)技術(shù)、概念、方法、名詞的廣義化。目前“工程工程”“”“設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)”等詞已擴(kuò)大理解為包括社會問題；等詞已擴(kuò)大理解為包括社會問題；“法法”字已不僅指方法，還包括法規(guī)、規(guī)律、字已不僅指方法，還包括法規(guī)、規(guī)

30、律、途徑、步驟等等；途徑、步驟等等；“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”不僅指數(shù)字，實(shí)際上是指一切信息的紀(jì)錄（包括圖不僅指數(shù)字，實(shí)際上是指一切信息的紀(jì)錄（包括圖形、法則、數(shù)值、消息等）；形、法則、數(shù)值、消息等）；“機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)”一詞現(xiàn)已理解為機(jī)械、電氣、液壓、氣一詞現(xiàn)已理解為機(jī)械、電氣、液壓、氣動、小五金部件等；名詞術(shù)語的廣義化，也說明了只有跨行業(yè)、垮學(xué)科才能解動、小五金部件等；名詞術(shù)語的廣義化，也說明了只有跨行業(yè)、垮學(xué)科才能解決一項(xiàng)工程問題的必然趨向。決一項(xiàng)工程問題的必然趨向。v優(yōu)化方法過去往往被理解為數(shù)學(xué)規(guī)劃的最優(yōu)化方法，其實(shí)，這是一種誤解，實(shí)優(yōu)化方法過去往往被理解為數(shù)學(xué)規(guī)劃的最優(yōu)化方法，其實(shí)，這是一種誤解，實(shí)際包括

31、數(shù)學(xué)方法、計(jì)算機(jī)方法、試驗(yàn)方法、方法論、設(shè)計(jì)觀等都與優(yōu)化有關(guān)，際包括數(shù)學(xué)方法、計(jì)算機(jī)方法、試驗(yàn)方法、方法論、設(shè)計(jì)觀等都與優(yōu)化有關(guān)，所以我們從開拓事業(yè)出發(fā)，為了達(dá)到真正的全域優(yōu)化，必須提倡所以我們從開拓事業(yè)出發(fā)，為了達(dá)到真正的全域優(yōu)化，必須提倡“廣義優(yōu)化廣義優(yōu)化”，它是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的目標(biāo)。它是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的目標(biāo)。v另外，優(yōu)化域內(nèi)的優(yōu)化與非優(yōu)化域內(nèi)的優(yōu)化同等重要，因?yàn)榇罅康默F(xiàn)象是在非另外，優(yōu)化域內(nèi)的優(yōu)化與非優(yōu)化域內(nèi)的優(yōu)化同等重要，因?yàn)榇罅康默F(xiàn)象是在非優(yōu)化域內(nèi)，真正在優(yōu)化城內(nèi)的情況為數(shù)不多的。因此，要減少在非優(yōu)化域內(nèi)的優(yōu)化域內(nèi)，真正在優(yōu)化城內(nèi)的情況為數(shù)不多的。因此，要減少在非優(yōu)化域內(nèi)的失誤，盡然找不到最優(yōu)點(diǎn)

32、，也要趨近于最適宜的區(qū)間。失誤，盡然找不到最優(yōu)點(diǎn)，也要趨近于最適宜的區(qū)間。 v二、廣義化飛躍的條件二、廣義化飛躍的條件v1傳統(tǒng)的事物與系統(tǒng)是非常牢固的穩(wěn)態(tài)閉式系統(tǒng)，因此，只有首先傳統(tǒng)的事物與系統(tǒng)是非常牢固的穩(wěn)態(tài)閉式系統(tǒng)，因此，只有首先使這些系統(tǒng)變成開式的動態(tài)系統(tǒng)，才有可能廣義化、交叉化；使這些系統(tǒng)變成開式的動態(tài)系統(tǒng)，才有可能廣義化、交叉化；v2穩(wěn)態(tài)閉式系統(tǒng)具有強(qiáng)大的自回歸力，只有遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài)平衡點(diǎn)，才能穩(wěn)態(tài)閉式系統(tǒng)具有強(qiáng)大的自回歸力，只有遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài)平衡點(diǎn)，才能進(jìn)入飛躍能量級最高的邊緣點(diǎn)、交叉點(diǎn)、空白點(diǎn)，從而產(chǎn)生突破；進(jìn)入飛躍能量級最高的邊緣點(diǎn)、交叉點(diǎn)、空白點(diǎn)，從而產(chǎn)生突破；v3事物發(fā)展呈非線性動態(tài)方

33、程的多種解，即具有多種結(jié)果的可能，事物發(fā)展呈非線性動態(tài)方程的多種解，即具有多種結(jié)果的可能，所以必須抓住某一關(guān)鍵變量波動的機(jī)遇，獲得優(yōu)化的定解。但要做所以必須抓住某一關(guān)鍵變量波動的機(jī)遇，獲得優(yōu)化的定解。但要做到這一點(diǎn)必須眼觀六路，正如雙眼視覺靈敏度比單眼不僅高到這一點(diǎn)必須眼觀六路，正如雙眼視覺靈敏度比單眼不僅高610倍，倍，而且具有立體感一樣，我們必須吸收更多的而且具有立體感一樣，我們必須吸收更多的“論論”進(jìn)行廣義化飛躍，進(jìn)行廣義化飛躍，肯定地說：肯定地說：“三論三論”要比系統(tǒng)論要比系統(tǒng)論“一論一論”高明，高明，“十一論十一論”則比則比“三論三論”又開闊得多，人們只有歡迎更多的又開闊得多，人們只

34、有歡迎更多的“論論”，才能適應(yīng)與解，才能適應(yīng)與解決日新月異的科學(xué)進(jìn)程與社會發(fā)展。決日新月異的科學(xué)進(jìn)程與社會發(fā)展。v三、廣義化若干范疇三、廣義化若干范疇v1術(shù)語革命化術(shù)語革命化：人類的科學(xué)史也是一部術(shù)語的產(chǎn)生和演化的歷史，：人類的科學(xué)史也是一部術(shù)語的產(chǎn)生和演化的歷史，“術(shù)語術(shù)語”是人類認(rèn)是人類認(rèn)識自然與社會的深度與廣度的標(biāo)志。從價(jià)格到剩余價(jià)值、從以太到量子、從通訊到信識自然與社會的深度與廣度的標(biāo)志。從價(jià)格到剩余價(jià)值、從以太到量子、從通訊到信息、從設(shè)計(jì)方法到現(xiàn)代設(shè)計(jì)法學(xué)、從語言學(xué)到計(jì)算語言學(xué)等，都深刻地反映了自然與息、從設(shè)計(jì)方法到現(xiàn)代設(shè)計(jì)法學(xué)、從語言學(xué)到計(jì)算語言學(xué)等，都深刻地反映了自然與社會革命。

35、趕時(shí)髦與采用新術(shù)語、新方法就會自然地得到新成果的觀點(diǎn)是庸人之見。社會革命。趕時(shí)髦與采用新術(shù)語、新方法就會自然地得到新成果的觀點(diǎn)是庸人之見。v2視野擴(kuò)大化視野擴(kuò)大化：科學(xué)革命往往從擴(kuò)大視野引起，從：科學(xué)革命往往從擴(kuò)大視野引起，從“膜膜”的作用到滲透、反滲透的膜的作用到滲透、反滲透的膜技術(shù)、筑路不用石、運(yùn)動不用機(jī)械等等，都是視野擴(kuò)大化的結(jié)果。技術(shù)、筑路不用石、運(yùn)動不用機(jī)械等等，都是視野擴(kuò)大化的結(jié)果。v3學(xué)科復(fù)合化學(xué)科復(fù)合化：現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展與成果許多來自技術(shù)復(fù)合、房子與環(huán)境復(fù)合、住舍與電：現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展與成果許多來自技術(shù)復(fù)合、房子與環(huán)境復(fù)合、住舍與電腦復(fù)合、多種功能復(fù)合、硬件與軟件復(fù)合、產(chǎn)業(yè)之間的復(fù)合、

36、技術(shù)科學(xué)與人文科學(xué)復(fù)腦復(fù)合、多種功能復(fù)合、硬件與軟件復(fù)合、產(chǎn)業(yè)之間的復(fù)合、技術(shù)科學(xué)與人文科學(xué)復(fù)合等等。單一學(xué)科的作用愈來愈受到限制，跨學(xué)科與交叉學(xué)科的貢獻(xiàn)愈來愈大。合等等。單一學(xué)科的作用愈來愈受到限制，跨學(xué)科與交叉學(xué)科的貢獻(xiàn)愈來愈大。v4解題全域化解題全域化：解題指解決問題的方法、方案、途徑，這本身反映了廣義化，不僅指：解題指解決問題的方法、方案、途徑，這本身反映了廣義化，不僅指解數(shù)學(xué)題，更主要的指解廣義題。在現(xiàn)代廣義設(shè)計(jì)中，解題僅僅達(dá)到一個(gè)目標(biāo)、少量解數(shù)學(xué)題，更主要的指解廣義題。在現(xiàn)代廣義設(shè)計(jì)中，解題僅僅達(dá)到一個(gè)目標(biāo)、少量指標(biāo)是完全不夠的，追求的是全局上的廣義優(yōu)化，這樣才能滿足人類的需要。指

37、標(biāo)是完全不夠的，追求的是全局上的廣義優(yōu)化，這樣才能滿足人類的需要。v 運(yùn)用交叉化、廣義化的飛躍，就能開創(chuàng)微觀與宏觀領(lǐng)域廣義設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的新局面。運(yùn)用交叉化、廣義化的飛躍，就能開創(chuàng)微觀與宏觀領(lǐng)域廣義設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的新局面。v一、一、 分類分類 通常按機(jī)器使用性能分類，如分為通常按機(jī)器使用性能分類，如分為萬能機(jī)械萬能機(jī)械、專用機(jī)械專用機(jī)械與與專門化機(jī)專門化機(jī)械械，或分為工作母機(jī)、工藝機(jī)械、施工機(jī)械等。，或分為工作母機(jī)、工藝機(jī)械、施工機(jī)械等。v隨著機(jī)械化、自動化的發(fā)展，當(dāng)前機(jī)械的分類，出現(xiàn)了依據(jù)隨著機(jī)械化、自動化的發(fā)展，當(dāng)前機(jī)械的分類，出現(xiàn)了依據(jù)“生物空間生物空間”三三坐標(biāo)即坐標(biāo)即智能度智能度（感覺、記憶

38、、學(xué)習(xí)、判斷等）、（感覺、記憶、學(xué)習(xí)、判斷等）、機(jī)能度機(jī)能度（通用性、變通性（通用性、變通性等）、等）、物理能度物理能度（力、速度、可靠性、均一性、連續(xù)工作能力等）來加以劃（力、速度、可靠性、均一性、連續(xù)工作能力等）來加以劃分。一般機(jī)械屬于一元機(jī)械（只考慮物理能度），機(jī)械手、自動機(jī)與數(shù)控機(jī)分。一般機(jī)械屬于一元機(jī)械（只考慮物理能度），機(jī)械手、自動機(jī)與數(shù)控機(jī)械等屬于二元機(jī)械，機(jī)器人則屬于三元機(jī)械。械等屬于二元機(jī)械，機(jī)器人則屬于三元機(jī)械。v二、二、 組成組成 二元機(jī)械有下列幾部分組成：二元機(jī)械有下列幾部分組成：v1執(zhí)行機(jī)構(gòu)：常用油缸與油馬達(dá)、氣缸與氣動馬達(dá)、交直流伺服電機(jī)、脈沖執(zhí)行機(jī)構(gòu)：常用油缸與油

39、馬達(dá)、氣缸與氣動馬達(dá)、交直流伺服電機(jī)、脈沖電機(jī)、電磁鐵與電液脈沖馬達(dá)等；電機(jī)、電磁鐵與電液脈沖馬達(dá)等；v2控制系統(tǒng)：常用插件、穿孔帶、插銷板、磁帶、磁鼓與凸輪鼓等；控制系統(tǒng)：常用插件、穿孔帶、插銷板、磁帶、磁鼓與凸輪鼓等；v3檢測與反饋系統(tǒng)：檢測與反饋系統(tǒng)：按介質(zhì)分為按介質(zhì)分為電、氣、機(jī)與液壓等；電、氣、機(jī)與液壓等；按信號分為按信號分為模擬式、模擬式、數(shù)字式與開關(guān)式等；數(shù)字式與開關(guān)式等；按信號量分為按信號量分為電壓、電流、壓力、位移與脈沖等。電壓、電流、壓力、位移與脈沖等。v內(nèi)部信息傳感器內(nèi)部信息傳感器，模擬式的有電位計(jì)、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器與差動變壓器，模擬式的有電位計(jì)、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器

40、與差動變壓器等；數(shù)字式的有脈沖發(fā)生器、編碼器與磁尺、霍爾元件等；開關(guān)式的有限位等；數(shù)字式的有脈沖發(fā)生器、編碼器與磁尺、霍爾元件等；開關(guān)式的有限位開關(guān)、接近開關(guān)與光電開關(guān)等。開關(guān)、接近開關(guān)與光電開關(guān)等。 v外部信息傳感器外部信息傳感器，接觸式的有壓力傳感器、集電器、微型多點(diǎn)開關(guān)等；無觸點(diǎn)，接觸式的有壓力傳感器、集電器、微型多點(diǎn)開關(guān)等；無觸點(diǎn)式的有電磁接近開關(guān)、光學(xué)開關(guān)、超聲開關(guān)與流體開關(guān)等；最新型的為圖像識式的有電磁接近開關(guān)、光學(xué)開關(guān)、超聲開關(guān)與流體開關(guān)等；最新型的為圖像識別（可用鏡子反射電子按收與多應(yīng)變片多通道接觸反映等）。別（可用鏡子反射電子按收與多應(yīng)變片多通道接觸反映等）。v機(jī)械手與數(shù)控機(jī)

41、械主要以電子部分為中心，液壓部分主要是執(zhí)行的手足。其液機(jī)械手與數(shù)控機(jī)械主要以電子部分為中心，液壓部分主要是執(zhí)行的手足。其液壓系統(tǒng)主要對液壓源的要求（過濾、溫度控制與配置等）較高。壓系統(tǒng)主要對液壓源的要求（過濾、溫度控制與配置等）較高。v機(jī)械手的液壓系統(tǒng)特點(diǎn)如下機(jī)械手的液壓系統(tǒng)特點(diǎn)如下：v1力減輕手臂的重量，活塞桿中間常為流道，以便防止管道密布；力減輕手臂的重量，活塞桿中間常為流道，以便防止管道密布；v2液壓源可單獨(dú)自成體系或借助整機(jī)的油壓源；液壓源可單獨(dú)自成體系或借助整機(jī)的油壓源；v3失電時(shí)應(yīng)為卡緊與上升位置；失電時(shí)應(yīng)為卡緊與上升位置；v4一般不要求調(diào)速，所以泵的流量要選擇恰當(dāng)；一般不要求調(diào)速

42、，所以泵的流量要選擇恰當(dāng)；v5壓力多取壓力多取3MPa左右，不大于左右，不大于6MPa；v6緩沖是很重要的，因?yàn)橛卸ㄎ灰?。緩沖是很重要的，因?yàn)橛卸ㄎ灰?。v數(shù)控機(jī)械的液壓系統(tǒng)數(shù)控機(jī)械的液壓系統(tǒng)主要是高要求的液壓源與電液脈沖馬達(dá)的結(jié)合，沒有多少主要是高要求的液壓源與電液脈沖馬達(dá)的結(jié)合，沒有多少中間元件，因?yàn)樽兯?、換向都是由步進(jìn)電機(jī)的電信號控制，機(jī)械部件往往只作中間元件，因?yàn)樽兯?、換向都是由步進(jìn)電機(jī)的電信號控制，機(jī)械部件往往只作支撐與連接元件。支撐與連接元件。v根據(jù)對現(xiàn)有機(jī)械的分析，根據(jù)對現(xiàn)有機(jī)械的分析，現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)具有下列四大要求：現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)具有下列四大要求：v1三性統(tǒng)籌三性統(tǒng)籌：即可靠

43、性、適用性（包括先進(jìn)性）與經(jīng)濟(jì)性加以統(tǒng)一的辯證的：即可靠性、適用性（包括先進(jìn)性）與經(jīng)濟(jì)性加以統(tǒng)一的辯證的考慮，而以可靠地滿足工作性能為基準(zhǔn)，反對不切實(shí)際地強(qiáng)調(diào)先進(jìn)，反對不講考慮，而以可靠地滿足工作性能為基準(zhǔn)，反對不切實(shí)際地強(qiáng)調(diào)先進(jìn)，反對不講求經(jīng)濟(jì)效益；求經(jīng)濟(jì)效益；v2人機(jī)配合人機(jī)配合：即一定要把人的因素考慮進(jìn)來，為用戶服務(wù)，為使用者著想；：即一定要把人的因素考慮進(jìn)來，為用戶服務(wù)，為使用者著想；v3四位一體四位一體：即四種傳動（機(jī)械、電氣、液壓、氣動）要有機(jī)地匹配，各得：即四種傳動（機(jī)械、電氣、液壓、氣動）要有機(jī)地匹配，各得其所，發(fā)揮專長；廣義的其所，發(fā)揮專長；廣義的“機(jī)機(jī)”包括氣、液、光電系統(tǒng)

44、，可簡稱為包括氣、液、光電系統(tǒng)，可簡稱為“機(jī)電一體機(jī)電一體化化”；v4多方兼顧多方兼顧：即設(shè)計(jì)、制造、管理、使用、維修、保養(yǎng)要全面地綜合分析，：即設(shè)計(jì)、制造、管理、使用、維修、保養(yǎng)要全面地綜合分析，貫穿到一臺產(chǎn)品中去。貫穿到一臺產(chǎn)品中去。v要滿足這些要求，參數(shù)變量可以說是成百的，甚至更多，所以現(xiàn)有常規(guī)設(shè)計(jì)法要滿足這些要求，參數(shù)變量可以說是成百的，甚至更多，所以現(xiàn)有常規(guī)設(shè)計(jì)法（或稱古典法、經(jīng)典法、慣用法）已不能滿足具體的發(fā)展需要。常規(guī)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)（或稱古典法、經(jīng)典法、慣用法）已不能滿足具體的發(fā)展需要。常規(guī)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)公式法、近似系數(shù)法、類比歸納法、規(guī)范手冊法等雖然簡單，但顯示其保守驗(yàn)公式法、近似系數(shù)法

45、、類比歸納法、規(guī)范手冊法等雖然簡單，但顯示其保守與不符實(shí)際動態(tài)情況，在光怪陸離的多變參數(shù)面前，它完全無能為力。與不符實(shí)際動態(tài)情況，在光怪陸離的多變參數(shù)面前，它完全無能為力。v現(xiàn)代設(shè)計(jì)與分析方法在這種新形勢下必然發(fā)展起來。現(xiàn)代設(shè)計(jì)與分析方法在這種新形勢下必然發(fā)展起來。v在生產(chǎn)實(shí)踐中，工程設(shè)計(jì)的類型是很多的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械工業(yè)中只有在生產(chǎn)實(shí)踐中，工程設(shè)計(jì)的類型是很多的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械工業(yè)中只有40的的機(jī)械是已經(jīng)設(shè)計(jì)過的，它們具備一定的設(shè)計(jì)資料，而另有機(jī)械是已經(jīng)設(shè)計(jì)過的，它們具備一定的設(shè)計(jì)資料，而另有60的機(jī)械還未曾的機(jī)械還未曾設(shè)計(jì)過，沒有設(shè)計(jì)資料，許多老的機(jī)械則大量的需要更新?lián)Q代。由于重新設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過，

46、沒有設(shè)計(jì)資料，許多老的機(jī)械則大量的需要更新?lián)Q代。由于重新設(shè)計(jì)參照的原始條件不同，所以進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)常會遇到下列三種不同類型：參照的原始條件不同，所以進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)常會遇到下列三種不同類型：v1開發(fā)性設(shè)計(jì)開發(fā)性設(shè)計(jì)：是在不知道設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)原理的情況下，從對產(chǎn)品的抽象：是在不知道設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)原理的情況下，從對產(chǎn)品的抽象要求出發(fā)設(shè)計(jì)出質(zhì)和量方面都能滿足要求的產(chǎn)品。最初蒸汽機(jī)的設(shè)計(jì)就屬于開要求出發(fā)設(shè)計(jì)出質(zhì)和量方面都能滿足要求的產(chǎn)品。最初蒸汽機(jī)的設(shè)計(jì)就屬于開發(fā)性設(shè)計(jì)。發(fā)性設(shè)計(jì)。v2適應(yīng)性設(shè)計(jì)適應(yīng)性設(shè)計(jì)：在總的方案原理基本保持不變的情況下對已有產(chǎn)品進(jìn)行局部：在總的方案原理基本保持不變的情況下對已有產(chǎn)品進(jìn)行局部

47、變更，使它適應(yīng)于在質(zhì)和量方面的某種附加要求。這里，局部方案原理是有所變更，使它適應(yīng)于在質(zhì)和量方面的某種附加要求。這里，局部方案原理是有所變化的，如在汽油發(fā)動機(jī)中設(shè)計(jì)汽油噴射裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽化器，以滿足節(jié)約變化的，如在汽油發(fā)動機(jī)中設(shè)計(jì)汽油噴射裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽化器，以滿足節(jié)約燃料的設(shè)計(jì)就屬于適應(yīng)性設(shè)計(jì)。燃料的設(shè)計(jì)就屬于適應(yīng)性設(shè)計(jì)。v3變異性設(shè)計(jì)變異性設(shè)計(jì)：在方案原理和功能結(jié)構(gòu)都不變的情況下，改變現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)：在方案原理和功能結(jié)構(gòu)都不變的情況下，改變現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)配置和尺寸，使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求，比如由于傳遞扭矩或速構(gòu)配置和尺寸，使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求，比如由于傳遞扭矩或速比發(fā)

48、生變化而重新設(shè)計(jì)減速器的傳動系統(tǒng)和尺寸的設(shè)計(jì)就屬于變異性設(shè)計(jì)。比發(fā)生變化而重新設(shè)計(jì)減速器的傳動系統(tǒng)和尺寸的設(shè)計(jì)就屬于變異性設(shè)計(jì)。v在其他科學(xué)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)也不外乎這三種類型，這樣多變的設(shè)計(jì)類型，要求我們在其他科學(xué)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)也不外乎這三種類型，這樣多變的設(shè)計(jì)類型，要求我們在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中摸索一套普遍的規(guī)律，以便遵循這種理性化的法則，較好的達(dá)到在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中摸索一套普遍的規(guī)律，以便遵循這種理性化的法則，較好的達(dá)到最終的設(shè)計(jì)目的。最終的設(shè)計(jì)目的。v什么是現(xiàn)代設(shè)計(jì)？現(xiàn)代設(shè)計(jì)有什么基本特征？這是工什么是現(xiàn)代設(shè)計(jì)？現(xiàn)代設(shè)計(jì)有什么基本特征？這是工程設(shè)計(jì)界所關(guān)心的一個(gè)議題。由于機(jī)械工程是工程系程設(shè)計(jì)界所關(guān)心的一個(gè)議題。

49、由于機(jī)械工程是工程系統(tǒng)中比較典型而又具代表性，所以我們以機(jī)械工程設(shè)統(tǒng)中比較典型而又具代表性，所以我們以機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域?yàn)槠饰鰧ο筇剿饕幌卢F(xiàn)代設(shè)計(jì)的一般特征。計(jì)領(lǐng)域?yàn)槠饰鰧ο筇剿饕幌卢F(xiàn)代設(shè)計(jì)的一般特征。序號序號比較內(nèi)容比較內(nèi)容傳統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)性質(zhì)設(shè)計(jì)性質(zhì)面向問題偏重于技術(shù)面向問題偏重于技術(shù)面向功能目標(biāo)，將技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境因素面向功能目標(biāo)，將技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境因素結(jié)合在一起統(tǒng)籌考慮，具有工程性，雖重視設(shè)結(jié)合在一起統(tǒng)籌考慮，具有工程性，雖重視設(shè)計(jì)內(nèi)容亦強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)程管理。計(jì)內(nèi)容亦強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)程管理。設(shè)計(jì)進(jìn)程設(shè)計(jì)進(jìn)程戰(zhàn)略進(jìn)程和戰(zhàn)術(shù)步序上有隨戰(zhàn)略進(jìn)程和戰(zhàn)術(shù)步序上有隨意性意性強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)

50、進(jìn)程及其步序的模式化（層次、條理強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)程及其步序的模式化（層次、條理和邏輯性）。和邏輯性）。設(shè)計(jì)手段設(shè)計(jì)手段電算器（過去為算尺）、圖電算器（過去為算尺）、圖板加手冊，個(gè)體手工作業(yè)板加手冊，個(gè)體手工作業(yè)充分利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、自動繪圖和數(shù)充分利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、自動繪圖和數(shù)據(jù)庫管理，集團(tuán)分工協(xié)作。據(jù)庫管理，集團(tuán)分工協(xié)作。設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)方式以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、規(guī)范依據(jù)為主以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、規(guī)范依據(jù)為主 強(qiáng)調(diào)預(yù)測與信號分析及創(chuàng)造性的相互配合。強(qiáng)調(diào)預(yù)測與信號分析及創(chuàng)造性的相互配合。設(shè)計(jì)部署設(shè)計(jì)部署只限于從方案到工作圖這個(gè)只限于從方案到工作圖這個(gè)階段階段除常規(guī)的設(shè)計(jì)外，還要考慮從用戶需求（市場除常規(guī)的設(shè)計(jì)外

51、，還要考慮從用戶需求（市場預(yù)測）到設(shè)計(jì)評價(jià)（可行性研究）及制造階段預(yù)測）到設(shè)計(jì)評價(jià)（可行性研究）及制造階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性修改以及試運(yùn)轉(zhuǎn)和使用維修的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性修改以及試運(yùn)轉(zhuǎn)和使用維修經(jīng)驗(yàn)的反饋。經(jīng)驗(yàn)的反饋。設(shè)計(jì)思維設(shè)計(jì)思維面向結(jié)構(gòu)方案的面向結(jié)構(gòu)方案的“收斂性思收斂性思維維”面向整機(jī)總功能目標(biāo)的面向整機(jī)總功能目標(biāo)的“發(fā)散性思維發(fā)散性思維”設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法采用少數(shù)的驗(yàn)證性分析以滿采用少數(shù)的驗(yàn)證性分析以滿足限定的約束條件足限定的約束條件多元性方法直接綜合使其在各種條件下實(shí)現(xiàn)方多元性方法直接綜合使其在各種條件下實(shí)現(xiàn)方案與全域優(yōu)化目標(biāo)。案與全域優(yōu)化目標(biāo)。設(shè)計(jì)對象設(shè)計(jì)對象局限在元件和結(jié)構(gòu)局限在元件和結(jié)

52、構(gòu)更注重機(jī)械系統(tǒng)的全局構(gòu)成，包括造型藝術(shù)更注重機(jī)械系統(tǒng)的全局構(gòu)成，包括造型藝術(shù)設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)工況避開復(fù)雜問題只按確定工況避開復(fù)雜問題只按確定工況與靜態(tài)考慮與靜態(tài)考慮研究動態(tài)的隨機(jī)工況、模糊性與其他一系列設(shè)研究動態(tài)的隨機(jī)工況、模糊性與其他一系列設(shè)計(jì)中復(fù)雜問題的深化細(xì)解計(jì)中復(fù)雜問題的深化細(xì)解設(shè)計(jì)評價(jià)設(shè)計(jì)評價(jià)采用單項(xiàng)與人為的準(zhǔn)則（如采用單項(xiàng)與人為的準(zhǔn)則（如強(qiáng)度、剛度、成本等）強(qiáng)度、剛度、成本等）采用科學(xué)的模糊綜合評價(jià)采用科學(xué)的模糊綜合評價(jià)v總之，現(xiàn)代設(shè)計(jì)是指：總之，現(xiàn)代設(shè)計(jì)是指：v1二十世紀(jì)九十年代前后初步成熟且在今后一個(gè)相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)繼續(xù)二十世紀(jì)九十年代前后初步成熟且在今后一個(gè)相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)繼續(xù)發(fā)展與研

53、究的設(shè)計(jì)與分析方法學(xué)（發(fā)展與研究的設(shè)計(jì)與分析方法學(xué)（時(shí)域特征時(shí)域特征）；）；v2.在盲目的、經(jīng)驗(yàn)的、感性的、類比的基礎(chǔ)上，上升到自覺的、科在盲目的、經(jīng)驗(yàn)的、感性的、類比的基礎(chǔ)上，上升到自覺的、科學(xué)的、理性的、邏輯的設(shè)計(jì)與分析方法學(xué)（學(xué)的、理性的、邏輯的設(shè)計(jì)與分析方法學(xué)（哲理特征哲理特征）；）；v3能大幅度地提高設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性與快速性的設(shè)計(jì)與分析方能大幅度地提高設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性與快速性的設(shè)計(jì)與分析方法學(xué)（法學(xué)（質(zhì)量特征質(zhì)量特征）；）；v4在穩(wěn)態(tài)分析基礎(chǔ)上考慮多變量動態(tài)特性以廣義優(yōu)化為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)且在穩(wěn)態(tài)分析基礎(chǔ)上考慮多變量動態(tài)特性以廣義優(yōu)化為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)且運(yùn)用自動設(shè)計(jì)工具的設(shè)計(jì)與分析方法學(xué)（運(yùn)

54、用自動設(shè)計(jì)工具的設(shè)計(jì)與分析方法學(xué)（目標(biāo)與手段特征目標(biāo)與手段特征）。）。v3.1 設(shè)計(jì)發(fā)展簡史設(shè)計(jì)發(fā)展簡史v由于機(jī)械設(shè)計(jì)方法學(xué)是在機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此其早期由于機(jī)械設(shè)計(jì)方法學(xué)是在機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此其早期的歷史實(shí)際上就是機(jī)械設(shè)計(jì)的歷史。自從有了人類，便伴隨有設(shè)計(jì)。的歷史實(shí)際上就是機(jī)械設(shè)計(jì)的歷史。自從有了人類，便伴隨有設(shè)計(jì)。在漫長的歷史長河中，設(shè)計(jì)工作大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：在漫長的歷史長河中，設(shè)計(jì)工作大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：v一、直覺設(shè)計(jì)階段一、直覺設(shè)計(jì)階段v大量的出土文物和歷史記載表明，我們的祖先最早利用自然材料制作石器、大量的出土文物和歷史記載表明，我們的祖先最早利用自然材料

55、制作石器、棍棒，建造房屋，興修水利。為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)以及防御野獸的侵襲和他棍棒，建造房屋，興修水利。為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)以及防御野獸的侵襲和他部落的掠奪，人們進(jìn)一步學(xué)會了制作弓、箭、杠桿、轆轤、輪車、風(fēng)車、水部落的掠奪，人們進(jìn)一步學(xué)會了制作弓、箭、杠桿、轆轤、輪車、風(fēng)車、水力機(jī)械、畜力機(jī)械等等。當(dāng)時(shí)人們或是從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或是全力機(jī)械、畜力機(jī)械等等。當(dāng)時(shí)人們或是從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或是全憑直觀感覺來設(shè)計(jì)制作工具、機(jī)械。最初只知道這些工具能省力，提高工效，憑直觀感覺來設(shè)計(jì)制作工具、機(jī)械。最初只知道這些工具能省力，提高工效，但不知其所以然。這就驅(qū)使一些人去分析研究各種現(xiàn)有工具和裝置

56、的工作機(jī)但不知其所以然。這就驅(qū)使一些人去分析研究各種現(xiàn)有工具和裝置的工作機(jī)理，并將其與數(shù)學(xué)結(jié)合起來，逐步產(chǎn)生了力學(xué)和機(jī)械學(xué)。這就為改進(jìn)設(shè)計(jì)方理，并將其與數(shù)學(xué)結(jié)合起來，逐步產(chǎn)生了力學(xué)和機(jī)械學(xué)。這就為改進(jìn)設(shè)計(jì)方法提供了必要的理論基礎(chǔ)。法提供了必要的理論基礎(chǔ)。v自十七世紀(jì)數(shù)學(xué)與力學(xué)結(jié)合后，人們開始運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)公自十七世紀(jì)數(shù)學(xué)與力學(xué)結(jié)合后，人們開始運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)公式來解決設(shè)計(jì)中的一些問題，如材料、結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和強(qiáng)式來解決設(shè)計(jì)中的一些問題，如材料、結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算，機(jī)器功率及成本計(jì)算等等。十八世紀(jì)工業(yè)革命后，度計(jì)算，機(jī)器功率及成本計(jì)算等等。十八世紀(jì)工業(yè)革命后，當(dāng)時(shí)的創(chuàng)造發(fā)明像雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。十九

57、世紀(jì)是科技當(dāng)時(shí)的創(chuàng)造發(fā)明像雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。十九世紀(jì)是科技發(fā)展史上一個(gè)重要時(shí)期。但是，當(dāng)時(shí)還不可能提供更多的發(fā)展史上一個(gè)重要時(shí)期。但是，當(dāng)時(shí)還不可能提供更多的設(shè)計(jì)理論與方法來指導(dǎo)人們的設(shè)計(jì)，借助圖紙來設(shè)計(jì)是到設(shè)計(jì)理論與方法來指導(dǎo)人們的設(shè)計(jì)，借助圖紙來設(shè)計(jì)是到二十世紀(jì)初才出現(xiàn)的。這一階段設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是主要依靠個(gè)二十世紀(jì)初才出現(xiàn)的。這一階段設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是主要依靠個(gè)人的才能和經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用一些基本設(shè)計(jì)計(jì)算理論借助類比、人的才能和經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用一些基本設(shè)計(jì)計(jì)算理論借助類比、模擬和試湊等設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行的。一般而言，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)只模擬和試湊等設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行的。一般而言，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)只能滿足基本的功能要求，在成本，性能，質(zhì)量

58、諸方面都有能滿足基本的功能要求，在成本，性能，質(zhì)量諸方面都有很大局限性。它的完善周期長，一個(gè)產(chǎn)品從發(fā)明到實(shí)際應(yīng)很大局限性。它的完善周期長，一個(gè)產(chǎn)品從發(fā)明到實(shí)際應(yīng)用往往需要幾十年甚至上百年的演變過程。用往往需要幾十年甚至上百年的演變過程。v一、半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段的進(jìn)展與特點(diǎn)一、半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段的進(jìn)展與特點(diǎn)v二十世紀(jì)來，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)法替代了試湊法，大大提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，二十世紀(jì)來，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)法替代了試湊法，大大提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，減少了設(shè)計(jì)中的浪費(fèi)。隨著科技的進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)手段的加強(qiáng)，在進(jìn)一步提高減少了設(shè)計(jì)中的浪費(fèi)。隨著科技的進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)手段的加強(qiáng)，在進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)水平方面，取得了如下進(jìn)展。設(shè)

59、計(jì)水平方面，取得了如下進(jìn)展。v1.加強(qiáng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論和各種專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)理的研究加強(qiáng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論和各種專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)理的研究，如材料應(yīng)力應(yīng)變，如材料應(yīng)力應(yīng)變，摩擦磨損理論，零件失效與壽命的研究，內(nèi)燃機(jī)原理與設(shè)計(jì)，機(jī)床、刀具摩擦磨損理論，零件失效與壽命的研究，內(nèi)燃機(jī)原理與設(shè)計(jì)，機(jī)床、刀具設(shè)計(jì)等等，從而為設(shè)計(jì)提供了大量信息，如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、圖表、圖冊、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)等等，從而為設(shè)計(jì)提供了大量信息，如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、圖表、圖冊、設(shè)計(jì)手冊等等。手冊等等。v2加強(qiáng)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)研究加強(qiáng)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)研究。整機(jī)設(shè)計(jì)成功與否往往決定于關(guān)鍵零部。整機(jī)設(shè)計(jì)成功與否往往決定于關(guān)鍵零部件。根據(jù)船舶、飛機(jī)設(shè)計(jì)所采用的模型風(fēng)浪試驗(yàn)、

60、風(fēng)洞試驗(yàn)的成功試驗(yàn)，件。根據(jù)船舶、飛機(jī)設(shè)計(jì)所采用的模型風(fēng)浪試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)的成功試驗(yàn)，五十年代后期，人們開始加強(qiáng)了關(guān)鍵零部件的模擬試驗(yàn)，大大提高了設(shè)計(jì)五十年代后期，人們開始加強(qiáng)了關(guān)鍵零部件的模擬試驗(yàn)，大大提高了設(shè)計(jì)速度和成功率。速度和成功率。v3加強(qiáng)了加強(qiáng)了“三化三化”研究研究，即零件標(biāo)準(zhǔn)化，部件通用化，產(chǎn)品系列化。后，即零件標(biāo)準(zhǔn)化，部件通用化，產(chǎn)品系列化。后來又提出設(shè)計(jì)組合化。這便進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量，降低了產(chǎn)品來又提出設(shè)計(jì)組合化。這便進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量，降低了產(chǎn)品的成本。的成本。v由于加強(qiáng)了設(shè)計(jì)理論和方法的研究，與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比，其特點(diǎn)是大大減少由于加強(qiáng)了設(shè)計(jì)理論和方法的研究