先進制造技術(shù) 課件 第二章 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)

先進制造技術(shù)第2章現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)2.1現(xiàn)代設(shè)計方法概述2.2優(yōu)化設(shè)計2.3計算機輔助設(shè)計技術(shù)2.4逆向工程2.5可靠性設(shè)計2.6綠色設(shè)計2.1.1現(xiàn)代設(shè)計特征與內(nèi)涵2.1.2現(xiàn)代設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)2.1現(xiàn)代設(shè)計方法概述2.1.1現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)內(nèi)涵

現(xiàn)代設(shè)計就是以滿足應(yīng)市產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時間、成本/價格綜合效益最優(yōu)為目的，以計算機輔助設(shè)計技術(shù)為主體，以知識為依托，以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段，研究，改進，創(chuàng)造產(chǎn)品活動過程所用到的技術(shù)群體的總稱。1.設(shè)計方法現(xiàn)代化2.設(shè)計手段計算機化3.現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是多種設(shè)計技術(shù)、理論與方法的交叉與綜合4.向全壽命周期設(shè)計發(fā)展5.現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)實現(xiàn)了設(shè)計過程的并行化、智能化6.由單純考慮技術(shù)因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟和社會因素，注意考慮市場、價格、安全、美學(xué)、資源、環(huán)境等方面的影響7.管理水平的提高8組織模式的開放1.主要技術(shù)特征2.1.2現(xiàn)代設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)2.2.1優(yōu)化設(shè)計流程與建模2.2.2優(yōu)化計算方法2.2.3優(yōu)化設(shè)計方法典型實例2.2優(yōu)化設(shè)計2.2優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計（OptimalDesign）是20世紀60年代隨著計算機的廣泛使用而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代設(shè)計方法，它是最優(yōu)化技術(shù)和計算機技術(shù)在計算領(lǐng)域中應(yīng)用的結(jié)果。優(yōu)化設(shè)計能為工程及產(chǎn)品設(shè)計提供一種重要的科學(xué)設(shè)計方法，使得在解決復(fù)雜設(shè)計問題時，能從眾多的設(shè)計方案中尋得盡可能完善的或最適宜的設(shè)計方案，因而采用這種設(shè)計方法能大大提高設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。2.2.1優(yōu)化設(shè)計流程與建模2.2.1優(yōu)化計算方法優(yōu)化計算方法算法名稱原理與優(yōu)缺點一維優(yōu)化算法黃金分割法(0.618法)區(qū)間消減法原理簡單、有效、成熟的一維直接搜索方法，應(yīng)用廣泛二次插值算法函數(shù)逼近二次插值法不需要導(dǎo)數(shù)三次插值算法函數(shù)逼近需要導(dǎo)數(shù)無約束優(yōu)化方法坐標輪換法(降維法)-直接法它將一個多維無約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一系列一維優(yōu)化問題來求解，即依次沿著坐標軸的方向進行一維搜索，求得極小點計算穩(wěn)定，可靠性好，變成容易，收斂速度較慢，不用導(dǎo)數(shù)牛頓法此法為梯度法的進一步發(fā)展，它的搜索方向是根據(jù)目標函數(shù)的負梯度和二階偏導(dǎo)數(shù)矩陣來構(gòu)造的使用導(dǎo)數(shù)，利用多元函數(shù)的極值原理，尋求合理搜索方向，迭代次數(shù)較少；當用差分法求近似導(dǎo)數(shù)值時，存在誤差干擾，計算的可靠性和穩(wěn)定性較差約束優(yōu)化方法遺傳算法模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法

懲罰函數(shù)法(間接解法)是將一個約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一系列的無約束優(yōu)化問題來求解構(gòu)造無約束極值子問題的解法，方法比較簡單，計算效率較低復(fù)合形法(直接解法)是求解約束優(yōu)化問題的一種重要的直接解法，在可行域構(gòu)造初始復(fù)合形，對該復(fù)合形各頂點的目標函數(shù)值進行比較，構(gòu)成新復(fù)合形，逼近最優(yōu)點方法直觀易懂，計算效率較低

多目標優(yōu)化方法主要目標法假設(shè)按照設(shè)計準則建立了多個分目標函數(shù)，根據(jù)這些準則的重要程度，構(gòu)成一個新的單目標優(yōu)化問題單目標問題的最優(yōu)解作為所求多目標問題的相對最優(yōu)解；目標函數(shù)較多時，計算量大，確定有效解復(fù)雜統(tǒng)一目標法將各個分目標函數(shù)按照某種關(guān)系建立一個統(tǒng)一的目標函數(shù)，包括目標規(guī)劃、乘數(shù)法、加權(quán)線性組合法等通過單目標函數(shù)的最優(yōu)解確定有效解集1）單級直齒圓柱齒輪傳動減速器的優(yōu)化設(shè)計

假設(shè)單級直齒圓柱齒輪減速器的傳動比i=5，輸入扭矩T1=2674Nm，在保證承載能力的條件下，要求確定該減速器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使減速器的自重最輕。大齒輪選用四孔輻板式結(jié)構(gòu)，小齒輪選用實心輪結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖2.3所示，圖中△1=280mm，△2=320mm。2.2.3優(yōu)化設(shè)計方法典型實例(a)傳動圖

(b)小齒輪

(c)大齒輪步驟1：數(shù)學(xué)模型的建立

由上可得，減速器的齒輪與軸的體積之和為步驟2：設(shè)計變量的確定

步驟3：目標函數(shù)的建立

步驟4：約束條件的確定

傳遞動力的齒輪，要求齒輪模數(shù)一般應(yīng)大于2mm，故得步驟5：優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型

綜上所述，可得該優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型為2.3計算機輔助設(shè)計技術(shù)2.3.1計算機輔助設(shè)計的系統(tǒng)組成與技術(shù)優(yōu)勢2.3.2計算機輔助設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)2.3.3計算機輔助設(shè)計與其他技術(shù)集成2.3.4計算機輔助設(shè)計的發(fā)展趨勢2.3.5計算機輔助設(shè)計的工程舉例2.3.1計算機輔助設(shè)計內(nèi)涵與發(fā)展機械產(chǎn)品CAD技術(shù)可以在面向機械產(chǎn)品的整個設(shè)計過程中，將設(shè)計經(jīng)驗、知識形式化、數(shù)字化并以顯示的方式保存下來并且采用符合設(shè)計思維的知識模型和知識處理技術(shù)以延伸、啟發(fā)和提高設(shè)計者的設(shè)計能力。計算機輔助設(shè)計優(yōu)勢具體體現(xiàn)優(yōu)勢具體實現(xiàn)提升機械設(shè)計制造效率將計算機輔助技術(shù)運用到機械設(shè)計制造過程中,能很好的互補了以往機械設(shè)計制造相應(yīng)的缺點，實現(xiàn)對于設(shè)計、制造以及計算等三者的改善優(yōu)化機械設(shè)計制造工藝實現(xiàn)對機械特定性質(zhì)與運作條件進行充分的衡量，采取行業(yè)產(chǎn)品對應(yīng)的專業(yè)化軟件對產(chǎn)品設(shè)計及制造流程進行優(yōu)化，進而達到彌補其存在問題的效果，促進了機械設(shè)計能夠快速并且高效率實現(xiàn)提升機械設(shè)計制造質(zhì)量能夠大幅度的增加機械設(shè)計制造效能和品質(zhì),保障了制造的機械產(chǎn)品具有優(yōu)質(zhì)的特性2.3.2計算機輔助設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)1.參數(shù)化與變量化設(shè)計

所謂參數(shù)化設(shè)計，就是在工程設(shè)計中，用可變參數(shù)而不是固定尺寸表達零件形狀或部件裝配關(guān)系，可以完成零件的形狀或裝配關(guān)系的修改。2.

特征分析與建模技術(shù)

(1)特征分類；(2)特征描述；(3)特征建模參數(shù)化設(shè)計原理圖

特征分類圖特征建模分類分類具體描述交互式特征定義(InteractiveFeatureDifinition)

首先利用現(xiàn)有的幾何造型系統(tǒng)建立產(chǎn)品的幾何模型；用戶直接通過圖形來提取定義特征的幾何要素；將特征參數(shù)或精度、技術(shù)要求、材料熱處理等信息作為屬性添加到幾何模型中，建立產(chǎn)品的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征識別(FeatureRecognition)

建立幾何模型后，通過專門的程序，利用實體建模信息，自動處理幾何數(shù)據(jù)庫，搜索并提取特征信息從而產(chǎn)生特征模型；基于特征的設(shè)計(DesignbyFeature)

利用預(yù)定義的標準特征或用戶自定義的特征存儲到特征庫；以它為基本建模單元建立特征模型從而完成產(chǎn)品設(shè)計；此方法使用范圍廣，數(shù)據(jù)易于共享，應(yīng)用范圍大；2.3.3計算機輔助設(shè)計與其他技術(shù)集成1.CAD設(shè)計結(jié)果建立了所設(shè)計對象的基本三維數(shù)字化模型。

2.為了使產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)環(huán)節(jié)也能有效地利用CAD設(shè)計結(jié)果，充分利用已有的信息資源，提高綜合生產(chǎn)效率，須3.將CAD技術(shù)與其他CAX技術(shù)（X指產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)控編程、工裝設(shè)計等）、優(yōu)化設(shè)計、有限元分析、模擬仿真、虛擬設(shè)計、工程數(shù)據(jù)庫等）進行有效的集成，包括CAD/CAM技術(shù)的集成、CAD與CIMS等其他功能系統(tǒng)的集成。序號其他CAX技術(shù)要點1CAD/CAE1)CAD用于幾何建模，而CAE技術(shù)用于性能分析；進行三維建模和裝配，利用計算機有限元方法進行設(shè)計計算，并進行后續(xù)的運動仿真和模擬計算以及虛擬樣機制造與虛擬裝配設(shè)計，可以在設(shè)計階段通過極小的代價和時間，進行產(chǎn)品的優(yōu)化和改進設(shè)計；2)各種商業(yè)化CAD軟件（Pro/E、UG、Solidworks、Catia等）與CAE軟件（ANSYS、Nastran、Fluent和ABAQUS等）己經(jīng)在機械行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用；3)利用數(shù)據(jù)交換接口將CAD幾何模型輸入CAE系統(tǒng)（如ANSYS、NASTRON等）、對模型進行必要的數(shù)據(jù)修復(fù)、對模型中局部細小特征進行簡化、定義載前與添加邊界約束條件、進行單元網(wǎng)格剖分等前處理過程；方程求解及可視化后處理；2CAD/CAM1)曲面建模技術(shù)、曲面與實體集成技術(shù)、實體建模技術(shù)、大型組件設(shè)計技術(shù)等；2)PDM與CAD/CAPP的技術(shù)集成技術(shù)：當前和今后一個時期，主要集中在封裝、接口和集成技術(shù)；3）數(shù)字化設(shè)計與虛擬制造的無縫連接：基于CAD技術(shù)和以計算機支持的仿真技術(shù)，形成虛擬環(huán)境，虛擬制造過程、虛擬產(chǎn)品、虛擬企業(yè)，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高一次成功率；4)數(shù)字化設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)化3CAD/CAPP1）產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造和管理的整個過程，各過程之間的關(guān)聯(lián)性要求越來越高，因此對系統(tǒng)集成化程度的要求也越高；2)加工工藝設(shè)計系統(tǒng)；3)可視化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng):提供可視化的裝配工藝設(shè)計工具，解決設(shè)計與裝配對象在研發(fā)過程中難以；4)基于PDM平臺的工藝設(shè)計系統(tǒng)4CAFD計算機輔助夾具設(shè)計(CAFixtureDesign-CAFD)包含的4個研究方面(安裝規(guī)劃，裝夾規(guī)劃，夾具構(gòu)形設(shè)計，夾具性能評價)；基于人工智能包括知識和專家系統(tǒng)的應(yīng)用，算法，推理及功能分析方法等的應(yīng)用)的計算機輔助夾具設(shè)計研究

CAD與其他技術(shù)集成應(yīng)用舉例1汽車產(chǎn)品的數(shù)字化開發(fā)建立在CAD技術(shù)的基礎(chǔ)之上，CAD技術(shù)的發(fā)展使三維設(shè)計和虛擬裝配成為現(xiàn)實；逆向工程技術(shù)(RE)極大地縮短了從造型到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換周期；CAE技術(shù)使結(jié)構(gòu)分析和運動校核可以在設(shè)計階段完成，避免了反復(fù)試驗和試制；CAM技術(shù)使設(shè)計數(shù)據(jù)直接用于加工，大大縮短了產(chǎn)品的制造周期。這些技術(shù)的廣泛采用使汽車產(chǎn)品開發(fā)發(fā)生了根本性的變革，使汽車產(chǎn)品也可以按照不斷變化的客戶需求進行及時響應(yīng)，開發(fā)一個全新車型的周期已經(jīng)從4～5年縮短到18個月左右。數(shù)字樣車(DMU)安全測試應(yīng)用舉例2電動汽車創(chuàng)新先行者蔚來汽車選擇了3DEXPERIENCE平臺及其提供的電動交通運輸加速器行業(yè)解決方案，作為其企業(yè)級研發(fā)（R&D）工作的基礎(chǔ)平臺；工程師能夠在任何時間、任何地點快速訪問完整的車輛數(shù)據(jù)，并驗證車輛的數(shù)字工程樣機，僅靠一個系統(tǒng)就能完成所有工作；通過中國、美國和歐洲的地區(qū)團隊之間的協(xié)作，以更快的速度設(shè)計和推出新車型；通過3DEXPERIENCE系統(tǒng)，能夠在3D環(huán)境下直觀地開展設(shè)計和審核工作，可以采用直接、簡單、快速的方式與其他團隊進行協(xié)作；從概念設(shè)計到ES8的推出，蔚來汽車僅用了三年時間；三維環(huán)境下快速定位、優(yōu)化設(shè)計方案整車級的空間瀏覽、刨切、測量及DMU2.4.1逆向工程概念2.4.2逆向工程研究內(nèi)容2.4.3逆向工程工作流程與關(guān)鍵技術(shù)2.4.4逆向工程應(yīng)用舉例2.4逆向工程2.4.1逆向工程概念逆向工程是以產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代設(shè)計理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運用各種領(lǐng)域工程技術(shù)人員的設(shè)計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維，通過對已有產(chǎn)品進行測量和重構(gòu)模型，在探索和熟悉設(shè)計圖紙的基礎(chǔ)上，運用產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)對產(chǎn)品的修復(fù)和再設(shè)計，達到設(shè)計創(chuàng)新、產(chǎn)品更新及產(chǎn)品開發(fā)的目的。正向工程逆向工程2.4.2逆向工程研究內(nèi)容逆向工程應(yīng)考慮零部件和產(chǎn)品的數(shù)量、大小、復(fù)雜性、材料、表面處理、幾何形狀等方面的要求。逆向工程的一般過程分三個階段，分別是零部件和產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集、點處理和模型開發(fā)。數(shù)據(jù)采集-接觸式掃描、非接觸式掃描；數(shù)據(jù)處理與模型重建；模型開發(fā)；數(shù)據(jù)采集方式接觸式掃描是采用帶有接觸探針的掃描設(shè)備自動跟蹤零部件和產(chǎn)品表面的輪廓，見圖2.15。目前的市場上，接觸探針掃描設(shè)備基于三坐標測量機技術(shù)，其公差范圍為+0.01～0.02mm；非接觸式掃描是在不接觸零部件和產(chǎn)品表面的情況下采集數(shù)據(jù)，見圖2.16。非接觸式設(shè)備通過激光、光學(xué)和電荷耦合器件(CCD)傳感器來采集零部件和產(chǎn)品表面點數(shù)據(jù)。非接觸式掃描設(shè)備可在較短的時間內(nèi)獲取大量點數(shù)據(jù)，其公差可以控制在±0.025～0.2mm以內(nèi)接觸式掃描非接觸式掃描2.4.3逆向工程的工作流程與關(guān)鍵技術(shù)1.逆向工程對象的分析(1)逆向工程對象的功能原理分析；(2)逆向工程對象的材料分析；

(3)逆向工程對象的加工裝配工藝分析；(4)逆向工程對象的精度分析(5)逆向工程對象的造型分析

(6)逆向工程對象的系列化和模塊化分析2.逆向工程數(shù)據(jù)處理技術(shù)(1)點云簡化；(2)點云分離；(3)點云的補缺；(4)點云的多視圖對齊3.模型曲面構(gòu)建技術(shù)(1)特征曲線構(gòu)建；(2)輪廓描摹構(gòu)建；(3)結(jié)構(gòu)線提煉法構(gòu)建；4.曲面光順技術(shù)(1)平均值過濾法；(2)中間值過濾法；(3)高斯過濾法；應(yīng)用舉例1.首先采用非接觸激光掃描儀等數(shù)據(jù)采集設(shè)備對零件樣本模型進行表面幾何參數(shù)采集，獲取零件表面點云數(shù)據(jù)；2.對采集的點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括噪聲清除、缺陷修補、坐標校正、數(shù)據(jù)拼合等；3.構(gòu)建曲面型面，包括截面剖分、截面數(shù)據(jù)點獲取、截面曲線擬合、構(gòu)建曲面型面、曲面型面平滑光順、構(gòu)建型面邊界曲線等；4.建立零件三維實體模型，包括曲面型面及其他表面；5.將三維實體模型轉(zhuǎn)換為STL格式文件，供給快速原型機加工，得到零件實體模型，以供模具開發(fā)等其他應(yīng)用2.5.1可靠性的定義2.5.2可靠性設(shè)計主要內(nèi)容2.5.3系統(tǒng)的可靠性設(shè)計2.5.4可靠性設(shè)計在機械工程的應(yīng)用2.5可靠性設(shè)計2.5.1可靠性的定義1.可靠性定義

在“可靠性維修性保障性術(shù)語”中對可靠性進行了定義：“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。

產(chǎn)品的可靠性，是與規(guī)定的條件有關(guān)的。

規(guī)定的條件是指產(chǎn)品所處的環(huán)境條件、負荷條件及工作方式等。環(huán)境條件包括氣候環(huán)境（溫度、濕度、氣壓、輻射、霉菌、霧、風(fēng)、沙、工業(yè)氣體等）和機械環(huán)境（沖擊、碰撞、振動、離心、、跌落、搖擺、引線疲勞、變頻振動等)。

負荷條件包括所加電壓、電流的大小和它所處的電場條件等。工作方式可分為連續(xù)工作和間斷工作等。2.可靠性分類(1)基本可靠性和任務(wù)可靠性；(2)固有可靠性與使用可靠性；(3)工作可靠性與不工作可靠性；(4)軟件可靠性；(5)儲存可靠性；2.5.2可靠性的研究內(nèi)容1.系統(tǒng)可靠性指標2.系統(tǒng)可靠性模型3.系統(tǒng)可靠性預(yù)測4.系統(tǒng)可靠性分配5.系統(tǒng)可靠性設(shè)計6.系統(tǒng)故障模式影響及危害性分析7.系統(tǒng)故障樹分析8.人機系統(tǒng)可靠性1）系統(tǒng)可靠性指標：根據(jù)系統(tǒng)的區(qū)別，選取適合系統(tǒng)的可靠性指標。2）系統(tǒng)可靠性模型：用統(tǒng)計分析的方法使故障(失效)機理模型化，

建立計算用的可靠度模型或故障模型。3）系統(tǒng)可靠性預(yù)測：在設(shè)計開始時，通過合適手段所獲得的數(shù)據(jù)得

出比較確切的可靠性指標，并加以驗證。4）系統(tǒng)可靠性分配：可采用優(yōu)化設(shè)計方法將系統(tǒng)可靠性指標值分配

給各個零部件，以求得到最大經(jīng)濟效益下的各零部件可靠性指標

值的最合理匹配。5）系統(tǒng)可靠性設(shè)計：必須通過各種具體的可靠性設(shè)計有效地消除隱

患和薄弱環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性。6）系統(tǒng)故障模式影響及危害性分析：通過對各個零件的分析，找出

系統(tǒng)中潛在的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵的零部件，采取必要的措施，以避

免不必要的損失和傷亡。7）系統(tǒng)故障樹分析：以故障事件作為頂事件，找到發(fā)生故障的所有

直接因素和原因，逐級排查，找到最原始的直接因素。8）人機系統(tǒng)可靠性：研究人與機器的功能分配，盡量防止產(chǎn)生人的

不安全行為和機器的不安全狀態(tài)，做到安全生產(chǎn)。可靠性設(shè)計常用指標：（1）可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度。假定規(guī)定時間為??，產(chǎn)品壽命為??，如果某產(chǎn)品壽命??比規(guī)定時間??長(??>??)，則稱此產(chǎn)品在規(guī)定時間??內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定功能?？煽慷群瘮?shù)R(t)

在一批產(chǎn)品中，各個產(chǎn)品壽命有可能??>??，也可能??≤??，這是一個隨機事件，產(chǎn)品可靠性的定義可近似用下式表示：

??(??)=??(??>??)(2)失效率：是指工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。

(3)平均壽命：對于不可修復(fù)的產(chǎn)品和可修復(fù)的產(chǎn)品的含義是不同的。

失效前平均工作時間:對于不可修復(fù)產(chǎn)品來說，平均壽命是指產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效前的平均工作時間，稱為失效前平均工作時間，記為MTTF(MeanTimeToFailure)。

平均無故障工作時間:對于可修復(fù)產(chǎn)品來說，平均壽命是指兩次故障之間的平均工作時間，稱為平均無故障工作時間，記為MTBF(MeanTimeBe-tweenFailure)。將MTTF和MTBF統(tǒng)稱為平均壽命，記??。其計算公式為

系統(tǒng)的可靠性設(shè)計系統(tǒng)的可靠度：機械系統(tǒng)的可靠度取決于機械零部件本身的可靠

度和機械零部件組合成系統(tǒng)的組合方式；系統(tǒng)可靠性預(yù)測：根據(jù)系統(tǒng)、部件、零件的功能、工作環(huán)境及有

關(guān)資料，推測該系統(tǒng)將具有的可靠度；系統(tǒng)可靠性分配：將工程設(shè)計規(guī)定的系統(tǒng)可靠度指標合理地分配

給系統(tǒng)的各個單元，確定系統(tǒng)各組成單元的可靠性定量要求，使

整個系統(tǒng)可靠性指標得到保證。

（系統(tǒng)中占有重要位置的單元，應(yīng)優(yōu)先保證其可靠度）；系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化：在滿足系統(tǒng)最低限度可靠性要求的同時使系

統(tǒng)的“費用”最小；1)花費最少的最優(yōu)化分配方法：即盡可能地提高可靠度，又要使

其花費最少。2)拉格朗日乘子法：將約束最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束最優(yōu)化問題

的求優(yōu)方法。3)動態(tài)規(guī)劃法：將多個變量的決策問題分解為只包含一個變量的

一系列子問題，通過解這一系列子問題而求得最優(yōu)解。2.5.4可靠性設(shè)計在機械工程中的應(yīng)用1.產(chǎn)品設(shè)計了解整個生產(chǎn)過程分析產(chǎn)品的可靠性分配組件性能繪制設(shè)計指標2.產(chǎn)品制造（1）產(chǎn)品制造需要充分考慮機械產(chǎn)品的制造連接；（2）產(chǎn)品制造需要選擇相對較高的技術(shù)水平并提高技術(shù)指標；（3）產(chǎn)品制造需要考慮到材料和設(shè)備的加工；（4）產(chǎn)品制造需要對產(chǎn)品進行全面分析。3.使用和維護階段（1）維護可以有效地延長設(shè)備的使用壽命，顯著增加資源使用效能；（2）依據(jù)自己的考慮因素和邏輯從實際情況出發(fā)，以確定要維修的產(chǎn)品

的位置和特定的維修方法。4.設(shè)計結(jié)合了傳統(tǒng)的設(shè)計方法和可靠性（1）不建議將可靠性概率設(shè)計用于簡單零件；（2）使用概率設(shè)計方法改進安全系數(shù)方法，使用各種復(fù)雜的設(shè)計方法進行產(chǎn)品設(shè)計計算；（3）將理論計算值與實際測試結(jié)果進行比較，總結(jié)相關(guān)的設(shè)計經(jīng)驗以供未來參考。2.6.1綠色設(shè)計的概念與內(nèi)涵2.6.2綠色設(shè)計的設(shè)計原則及其主要內(nèi)容2.6.3綠色設(shè)計的工程舉例2.6綠色設(shè)計2.6.1

綠色設(shè)計的概念和內(nèi)涵綠色設(shè)計最初是出自于“綠色思潮”，《生存之路》中有句話：人類應(yīng)該通過面對環(huán)境資源，從而調(diào)整自己的生存方式，讓人類去適應(yīng)環(huán)境，而不是環(huán)境適應(yīng)人。人們希望可以借助于設(shè)計來改善人、環(huán)境、社會之間的關(guān)系，從而達到三者之間可持續(xù)發(fā)展的目的。在這個時期以前，人類的生活方式受益于工業(yè)設(shè)計，但卻加重了能源方面的消耗，破壞了地球生態(tài)系統(tǒng)的平衡；綠色設(shè)計指的是在設(shè)計過程中，環(huán)境因素被視為設(shè)計目標或者機會而不是約束，要點是結(jié)合環(huán)境問題的同時，使產(chǎn)品性能、使用壽命、功能等損失最小，兩個基本目標是廢物的防止和材料管理；在產(chǎn)品從設(shè)計到報廢的整個生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品各個環(huán)節(jié)的循環(huán)利用以及維護性，并將其作為設(shè)計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，又不能有損產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、使用壽命。1）綠色產(chǎn)品定義

--可以拆卸、分解的產(chǎn)品；

--原材料使用合理化，并能處理回收的產(chǎn)品；

--從生產(chǎn)、使用、回收過程對生態(tài)環(huán)境無害或危害小的產(chǎn)品；

--可翻新和重新利用的產(chǎn)品；綜合定義：在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，節(jié)約資源和能源，對生態(tài)環(huán)境無危害或少危害，對生產(chǎn)者及使用者具有良好保護性的產(chǎn)品。2）綠色設(shè)計定義

--綠色設(shè)計是由綠色產(chǎn)品引申的一種設(shè)計技術(shù)；

--綠色設(shè)計是使產(chǎn)品及其制造過程對環(huán)境負面影響最小，各項指標符合綠色環(huán)保要求。

--綠色設(shè)計為低消耗、可回收、再利用、可降解。綠色產(chǎn)品及綠色設(shè)計定義傳統(tǒng)設(shè)計綠色設(shè)計設(shè)計目的為市場需求而設(shè)計為市場需求和環(huán)境而設(shè)計，滿足可持續(xù)發(fā)展要求設(shè)計依據(jù)以用戶對產(chǎn)品提出的功能、性能、質(zhì)量、成本要求為設(shè)計依據(jù)以環(huán)境效率、生態(tài)環(huán)境指標以及產(chǎn)