第五章 其他現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用

第六章其他現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用隨著設(shè)計(jì)方法學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等新學(xué)科的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新技術(shù)，如并行設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)、穩(wěn)健設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、模糊設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、動態(tài)設(shè)計(jì)和疲勞設(shè)計(jì)等。隨著網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的帶來，全球式經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加速，跨地域的聯(lián)合設(shè)計(jì)將成為主要的設(shè)計(jì)方法。第一節(jié)常用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡介6.1.創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是為了使設(shè)計(jì)者更充分地發(fā)揮創(chuàng)造力，更好地利用最新科技成果，設(shè)計(jì)出更具有競爭力的新穎產(chǎn)品。6.1.1創(chuàng)造性思維與創(chuàng)造力思維是人腦對所接受和已儲存的來自客觀世界的信息進(jìn)行有意識或無意識、直接的或間接的加工處理，從而產(chǎn)生新信息的過程。1.過程存儲準(zhǔn)備階段懸想加工階段頓悟階段2.創(chuàng)造力及創(chuàng)造活動創(chuàng)造力是指在創(chuàng)造活動中表現(xiàn)出來的能力。它涉及智能和知識因素。6.1.2創(chuàng)造原理1．綜合創(chuàng)造原理綜合創(chuàng)造原理是指將研究對象的各個(gè)部分、各個(gè)方面和各種因素聯(lián)系起來加以考慮，從整體上把握事物的本質(zhì)和規(guī)律的一種思維法則。2.分離創(chuàng)造原理分離創(chuàng)造原理是把某一創(chuàng)造對象進(jìn)行科學(xué)的分解或離散，使主要問題從復(fù)雜現(xiàn)象中暴露出來，從而理清創(chuàng)造者的思路，以便抓住主要矛盾或?qū)で竽撤N設(shè)計(jì)特色。3.移植創(chuàng)造原理移植創(chuàng)造是指吸取、借用某一領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)成果，引用或滲透到其他領(lǐng)域，以變革或改進(jìn)已有事物或開發(fā)產(chǎn)品。4.還原創(chuàng)造原理還原創(chuàng)造原理是指創(chuàng)造者回到驅(qū)使人們創(chuàng)造的最基本的出發(fā)點(diǎn)或歸宿，進(jìn)行創(chuàng)新思考的一種創(chuàng)造模式。5.價(jià)值優(yōu)化原理把價(jià)值看作某一功能與實(shí)現(xiàn)這一功能所需成本的比，提高產(chǎn)品價(jià)值就是用低成本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能。。

6.1.3常用創(chuàng)新技法1．群體集智法2．系統(tǒng)探求法1）5W2H法2）特性列舉法3．聯(lián)想類比法1）聯(lián)想發(fā)明法2）綜攝類比法4．組合類比法6.1.4新產(chǎn)品構(gòu)思方式可分為5類：品質(zhì)分析需求分析關(guān)聯(lián)分析發(fā)展趨勢分析群體創(chuàng)造力6.2功能分析法步驟：明確任務(wù)——總功能分析——功能分解——功能元求解——功能原理解——最佳功能原理方案6.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)6.3.1概述

CAD是指使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)一支持設(shè)計(jì)工作的各項(xiàng)技術(shù)活動。微機(jī)CAD將成為今后CAD發(fā)展方向。6.3.2CAEE/CAPP/CAM/PDM/MRP-LL/EPR/CIMSCAE——計(jì)算機(jī)輔助工程CAM——計(jì)算機(jī)輔助制造CAPP——計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（前兩者的聯(lián)系橋梁）PDM——產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理MPR-II——制造資源規(guī)劃ERP——企業(yè)資源規(guī)劃CIM/CIMS——現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)6.3.3CAD系統(tǒng)的支撐軟件圖形支撐軟件三維造型軟件分析軟件及優(yōu)化軟件工程數(shù)據(jù)庫管理軟件及數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)接口軟件6.3.4CAD技術(shù)的發(fā)長方向1．參數(shù)化設(shè)計(jì)2．智能CAD

智能CAD是指在CAD系統(tǒng)中運(yùn)用了專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)?；谔卣鞯脑O(shè)計(jì)特征是構(gòu)造零件的最基本的單元要素，它能以較高的抽象級別、不需要解釋的方式來表示一個(gè)產(chǎn)品。相關(guān)性設(shè)計(jì)相關(guān)性設(shè)計(jì)是為設(shè)計(jì)工作提供了極大的方便，系統(tǒng)會自動地更新與用戶所修改的部分有關(guān)系的內(nèi)容。裝配設(shè)計(jì)和管理CAD系統(tǒng)的集成化面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法CAD系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相互滲透、密切結(jié)合的產(chǎn)物，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中起著越來越重要的作用。6.4動態(tài)分析法

6.4.1內(nèi)容實(shí)際產(chǎn)品往往是由一定數(shù)量的零件通過各種方式聯(lián)接而成的機(jī)械系統(tǒng)，這時(shí)需要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)分析。用黑箱法對此進(jìn)行分析：首些要建立對象的數(shù)學(xué)模型，通常用復(fù)域中的傳遞函數(shù)、頻域中的頻率特性及時(shí)域中的微分特性來描述其數(shù)學(xué)模型。理論基礎(chǔ)：模態(tài)分析和模態(tài)綜合理論主要方法：有限元分析方法、模型實(shí)驗(yàn)方法及傳遞函數(shù)分析法。6.4.2測試信號分析種類：硬件手段和軟件手段6.4.3傳遞函數(shù)法傳遞函數(shù)法是動態(tài)分析設(shè)計(jì)法研究的中心內(nèi)容。

6.4.4模態(tài)分析法對于復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)性態(tài)分析，通常需要建立一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)動力學(xué)模型，即一個(gè)復(fù)雜的微分方程組。因此采用模態(tài)分析法，是用實(shí)驗(yàn)和其他數(shù)據(jù)處理手段找出系統(tǒng)特有的模態(tài)參量或傳遞函數(shù)，并用以對系統(tǒng)的動態(tài)特性進(jìn)行分析、預(yù)測、評價(jià)和優(yōu)化的方法。內(nèi)容：系統(tǒng)固有特性分析，動力響應(yīng)分析。6.5快速響應(yīng)設(shè)計(jì)及其技術(shù)1.快速響應(yīng)設(shè)計(jì)追求新產(chǎn)品的快速響應(yīng)設(shè)計(jì)，加快產(chǎn)品的試制、試驗(yàn)和定型，以快速形成生產(chǎn)里，需要盡量利用制造自動化的各種新技術(shù)，如RP（快速成形）和VM（虛擬制造）2.變型設(shè)計(jì)它是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的一種方法，這種方法特別強(qiáng)調(diào)對企業(yè)產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化重組，通過對企業(yè)現(xiàn)有成熟產(chǎn)品的變型再設(shè)計(jì)，使企業(yè)的寶貴信息資源得到盡可能多的重用，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，以贏得市場?；痉椒ǎ合嗨圃O(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)3.反求工程反求工程以設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為技術(shù)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識和創(chuàng)新思維，對已有的產(chǎn)品進(jìn)行解剖、分析、重構(gòu)和再創(chuàng)造。所謂反求工程是將數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取的實(shí)物樣件表面或表面及內(nèi)腔數(shù)據(jù)，輸入專門的數(shù)據(jù)處理軟件或帶有數(shù)據(jù)處理能力的三維CAD軟件進(jìn)行處理和三維重構(gòu)，在計(jì)算機(jī)上復(fù)現(xiàn)實(shí)物樣機(jī)的幾何形狀，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行原樣復(fù)制、修改或重設(shè)計(jì)，該方法主要用于對難以精確表達(dá)的曲面形狀或未知設(shè)計(jì)方法的構(gòu)件形狀進(jìn)行三維重構(gòu)和再設(shè)計(jì)。。5.快速成型快速成型是近年來形成的一種全新技術(shù)，它完全擺脫傳統(tǒng)“去除材料”加工方法，而是采用全新的“增加材料”加工法，將復(fù)雜的三維加工分解成簡單的二維加工的組合。6.6虛擬設(shè)計(jì)（單獨(dú)專題）

VD設(shè)計(jì)6.7并行設(shè)計(jì)并行設(shè)計(jì)是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)與相關(guān)過程進(jìn)行集成的一種系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。換言之，并行設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段側(cè)重于同時(shí)考慮產(chǎn)品全生命周期的各種主要性能指標(biāo)，從而避免在產(chǎn)品研制后期出現(xiàn)不必要的返工與重復(fù)性工作。6.8綠色設(shè)計(jì)

6.8.1基本概念

1．產(chǎn)品的生命周期綠色設(shè)計(jì)是面向全生命周期的設(shè)計(jì)，從不同的角度有不同的劃分方式。按設(shè)計(jì)角度分有：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品生命周期和綠色設(shè)計(jì)的生命周期。前者主要包括：從環(huán)境中提取原材料、加工成產(chǎn)品，并流通給消費(fèi)者使用。為了消除或減輕環(huán)境污染，產(chǎn)品制造企業(yè)不得不越來越多地思考如何通過再循環(huán)和重復(fù)利用來適當(dāng)?shù)靥幹卯a(chǎn)品，并把產(chǎn)品廢棄問題，如回收和拆卸作為設(shè)計(jì)需求納入其設(shè)計(jì)過程。

步驟：原材料獲取階段綠色產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造階段產(chǎn)品的分配和使用階段產(chǎn)品維護(hù)和服務(wù)階段廢氣淘汰產(chǎn)品的回收，重用和處理處置階段2．綠色產(chǎn)品綠色產(chǎn)品是在其生命周期全過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率高，能源消耗最低的產(chǎn)品。3．綠色設(shè)計(jì)的概念通常也稱為生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)或環(huán)境意識設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)過程劃分：1）產(chǎn)品提高2）產(chǎn)品再設(shè)計(jì)3）產(chǎn)品功能創(chuàng)新4）產(chǎn)品系統(tǒng)創(chuàng)新可以看出，綠色設(shè)計(jì)是一個(gè)從部分到系統(tǒng)，從簡單到復(fù)雜、從漸進(jìn)創(chuàng)新到根本創(chuàng)新的