《現(xiàn)代設(shè)計方法》大作業(yè)

專業(yè)限選課大作業(yè)

課程名稱：現(xiàn)代設(shè)計方法

姓S：_________套宜_____________________

01級：10機自本2

學號：_________1010111056_______________

2013年10月24日

銅陵學院機械工程學院

機械產(chǎn)品的設(shè)計方法

摘要：學技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代

速度加快。根據(jù)目前國內(nèi)外設(shè)計學者進行機械產(chǎn)品設(shè)計時的主要思維特點，將產(chǎn)品進行不同

的方案設(shè)計、可靠性設(shè)計等各種設(shè)計。

關(guān)鍵詞：機械產(chǎn)品方案設(shè)計方法可靠性設(shè)計計算機輔助軟件

機械產(chǎn)品的設(shè)計方法

Abstract:therapiddevelopmentofsciencetechnology,theproductfunctional

requirementsincreasingly,complexityincreases,lifeperiodshorten,updatespeed.

Accordingtothecurrentdesignofscholarsathomeandabroadwerereviewedandthe

mainthinkingcharacteristicsofmechanicalproductdesign,theproductwithdifferent

design,reliabilitydesignandotherdesign.

Keywords:mechanicalproductschemedesignmethodof

reliabilitydesigncadsoftware

科學技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽

命期縮短，更新?lián)Q代速度加快，出現(xiàn)了一批新的設(shè)計學科和一系列新的

設(shè)計理論與設(shè)計方法，諸如優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、計算機輔助設(shè)計等。

現(xiàn)代設(shè)計是以產(chǎn)品為總目標的一系列種類繁多的現(xiàn)代設(shè)計法和技

術(shù)的綜合運用。生產(chǎn)技術(shù)的需要和先進設(shè)計手段的出現(xiàn)，必須促進設(shè)計

領(lǐng)域的改革和發(fā)展，對于機械設(shè)計來說幾乎是更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)

計方法受到很大沖擊，用科學的設(shè)計方法代替經(jīng)驗的、類比的設(shè)計方法

已勢在必行?？s短設(shè)計周期、提高設(shè)計質(zhì)量、發(fā)展設(shè)計理論、改進設(shè)計

技術(shù)及方法已成為當前機械設(shè)計的必然趨勢。

機械產(chǎn)品的方案設(shè)計方法

1、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計方法從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計任務(wù)

時以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解（如通用零件部件等）

描述設(shè)計任務(wù)，即分解任務(wù)時就考慮每個分任務(wù)是否存在對應(yīng)的產(chǎn)品

解，這樣，能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計任務(wù)中可能存在的矛盾，早

期預(yù)測生產(chǎn)能力、費用，以及開發(fā)設(shè)計過程中計劃的可調(diào)整性，由此提

高設(shè)計效率和設(shè)計的可靠性，同時也降低新產(chǎn)品的成本。

2、基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計方法基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計方法的

主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計領(lǐng)域?qū)?/p>

家的知識和經(jīng)驗，建立相應(yīng)的知識庫及推理機，再利用已存儲的領(lǐng)域知

識和建立的推理機制實現(xiàn)計算機輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計。機械系統(tǒng)的方案

設(shè)計主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗進

行推量和決策，完成機構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實現(xiàn)這一階段的計算機輔助

設(shè)計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。

3、系統(tǒng)化設(shè)計方法系統(tǒng)化設(shè)計方法的主要特點是：將設(shè)計看成由

若干個設(shè)計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設(shè)計要素具有獨立性，各個要素

間存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計要素結(jié)合后，即可實

現(xiàn)設(shè)計系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

4、機械產(chǎn)品的方案設(shè)計通常無法采用純數(shù)學演算的方法進行，也

難以用數(shù)學模型進行完整的描述，而需根據(jù)產(chǎn)品特征進行形式化的描

述，借助于設(shè)計專家的知識和經(jīng)驗進行推理和決策。因此，欲實現(xiàn)計算

機輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計，必須解決計算機存儲和運用產(chǎn)品設(shè)計知識和專

家設(shè)計決策等有關(guān)方面的問題，由此形成基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計方

法。

機械產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計方法

計算機具有運算速度快、數(shù)據(jù)處理準確、存儲量大和具有邏輯判斷功

能等特點，因此，它已經(jīng)成為現(xiàn)代工程設(shè)計中分析、計算、綜合、決

策、數(shù)據(jù)處理、圖形處理和與各種現(xiàn)代設(shè)計法結(jié)構(gòu)的不可替代的重要

工具。這種人機交互式的設(shè)計方法，就是計算機輔助設(shè)計CAD。

產(chǎn)品的生產(chǎn)分設(shè)計與制造兩大部分，設(shè)計過程中除了需求分析及

可行性研究與分析這兩個環(huán)節(jié)很難用計算機實現(xiàn)外，其余從概念設(shè)計

到設(shè)計結(jié)果都可用計算機實現(xiàn)，從而構(gòu)成了CAD過程。制造過程是指

從工藝過程設(shè)計開始，經(jīng)產(chǎn)品裝配直到進入市場為止。在這個過程中，

工藝設(shè)計以及采用數(shù)控機床時的加工編程等，從工藝過程設(shè)計到裝配

的一系列環(huán)節(jié)同樣也可以用計算機實現(xiàn)，由此構(gòu)成了廣義的CAM過

程。在CAM過程中主要包括兩個軟件，一類叫計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)

計(CAPP),另一類叫數(shù)據(jù)編程(NCP)o這兩個過程的計算機化促進

了設(shè)計與制造自動化的程度。必須指出，CAD不是完全的設(shè)計自動化,

實踐證明完全的設(shè)計自動化是非常困難的，為此曾經(jīng)走過彎路。CAD

是將人的主導(dǎo)性和與創(chuàng)造性放在首要地位，同時充分發(fā)揮計算機的

長處，使二者有機地結(jié)合起來，因此人機信息交流及交互工作方式是

CAD系統(tǒng)最顯著的特點。計算和分析軟件主要用于解決工程設(shè)計中的

各種數(shù)值和分析。包括：①數(shù)學計算軟件，如MATLAB、MATHCAD等。

②有限元分析軟件,如I—Deas,SAP-5,ADINA,ANSYS等。目前有限

元分析的理論和方法已日趨成熟，這些軟件還包含了較強的前.、后處

理功能。③優(yōu)化設(shè)計軟件，如IBM公司的0DL、我國的0PB—2等。

目前流行的數(shù)據(jù)庫管理軟件很多，如FoxPro、Oracle、Access等，

它們都屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，常用于商業(yè)和事物管理中。適用

于CAD工程數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)必須是管理量大、類型及關(guān)系很復(fù)雜的

數(shù)據(jù)，且信息模式是動態(tài)的。目前流行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)很難滿足上

述要求。因此，在設(shè)計時要根據(jù)需要選擇和編制適用數(shù)據(jù)庫和接口程

序

在機械設(shè)計過程中，經(jīng)常需要查閱一些手冊和文獻資料，以獲

得有關(guān)的計算公式和大量數(shù)據(jù)，例如零部件的標準和規(guī)范，材料的機

械性能，許用應(yīng)力和各種計算系數(shù)等經(jīng)驗數(shù)據(jù)或?qū)嶒炃€與圖表。在

傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，主要靠設(shè)計人員手工查取，十分繁瑣和費時一。鑒

于計算機具有大量存儲與迅速檢索的功能，可以快速、精確無遺漏地

處理各種大小數(shù)據(jù)文件，在現(xiàn)代設(shè)計方法中，通常將設(shè)計所需要的計

算公式、計算方法和過程以及大量數(shù)據(jù)、表格或線圖以程序、文件和

數(shù)據(jù)庫等方式預(yù)先存入計算機的外存和內(nèi)存中，以便設(shè)計時由計算機

按照設(shè)計的需要自動檢索，依靠計算機完成大量繁瑣的事務(wù)性工作，

使設(shè)計師有更多的時間和精力從事創(chuàng)造性設(shè)計。

常規(guī)的機械設(shè)計是基于安全概念的“合格設(shè)計”各種兒何參數(shù)能夠保

證零件安全就認為合格，但這不一定是最優(yōu)的。近年來，由于優(yōu)化理

論的發(fā)展和電子計算機廣泛應(yīng)用在機械設(shè)計中，采用優(yōu)化設(shè)計方法，

可以綜合考慮多方面的復(fù)雜因素，在各種約束條件的限制下，尋求滿

足預(yù)定目標的最優(yōu)化方案和最佳參數(shù)。這樣，在縮短設(shè)計周期的同時,

大大提高了設(shè)計質(zhì)量，有效地確保所要求的技術(shù)經(jīng)濟指標

結(jié)論：機械產(chǎn)品的設(shè)計方法要遵循產(chǎn)品的一般性設(shè)計原則，即在保證

產(chǎn)品目的、功能、性能和使用壽命前提下盡量降低成本，機械產(chǎn)品的

現(xiàn)代設(shè)計方法并不是盲目追求“高、精、尖”，而是在充分滿足用戶

要求的基礎(chǔ)上努力以最新的技術(shù)手段，最廉價材料或元器件，最簡單

的結(jié)構(gòu)，最低的消耗向用戶提供最滿意的產(chǎn)品。

參考文獻：

m《現(xiàn)代設(shè)計方法》梅順齊何雪明主編華中科技大學出版社；

[2]《管理百業(yè)談現(xiàn)代科技對現(xiàn)代設(shè)計發(fā)展的作用》作者：李

凡1997年第17卷第5期

【3】張建民.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京理工大學出版社,

2006