机械设计作业

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1、动力与能源工程学院2010031405王付凯现代设计理论浅谈指导教师：应丽霞[摘要]现代机械设计理论是现代设计技术的中心与基准，而现代机械设计方法是实现现代机械设计理论的目的与方法。而现代设计理论现代机械设计具有动态的、科学的、计算机化的特点，在技术上体现智能化、经济性、并行性、集成化、精确性和动态性对于TRIZ理论、普适设计理论的介绍使我们更加进一步理解现代机械设计理论。同时对有限元法的介绍更加直观易于理解现代机械设计原理。随着科学技术的迅猛发展以及计算机技术的广泛应用，设计领域正进行一场深刻的变革，各种现代设计理论与方法不断涌现，设计方法更为科学化、

2、系统化、完善化与先进化。使传统的设计方法已发展成为一门新兴的综合性、交叉性科学------现代设计理论。首先回顾传统的机械设计。传统机械设计是以经验总结为基础，运用力学和数学形成经验公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计的方法。是一种以静态被动分析、近似计算、经验设计、人工劳动为特征的设计方法。传统设计方法与现代设计方法相比较而言，传统机械设计在设计过程中，只考虑了产品本身，而对包括产品整个生命周期内的质量、成本、服务等方面考虑不足，往往供选的方案少，设计方案不合理、计算误差大造成浪费及安全隐患。而现代机械设计技

3、术相比于静态的、经验的、手工式的传统设计方法其优势体现在智能化即大型复杂机械的设计必须完成“分析－分解－综合”的过程，其中包含了大量创造性思维过程和智能活动；经济性即市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求越来越高；并行性即必须超前考虑后续的过程，实现DFM、DFA，以压缩废品、库存的消耗，确保经济性；集成化即树立人－机一体化、机电一体化、硬－软件一体化的观念，综合多方面测试分析数据指导、评价设计，融多种现代科技成果和技术，特别是CAD技术于产品设计之中。；精确性即机械产品复杂度、综合性提高的必然结果要求设计过程中要采用先进的计算技术、计算理论和计算分

4、析工具，使设计的分析更为准确、设计参数更为精确；动态性即设计的对象处在动态环境中。首先介绍现代机械设计理论特点：一、实用工具上大量使算计算计，主要依靠计算机来完成设计，设计计算、绘图、分析甚至样机检验都可借助计算机来实现，有了计算机，设计人员可以把精力重点放在产品创新上而不是一些重复性的劳动，从而显著提高了设计效率。二、在计算方法上现代设计在计算中通常采用数值计算法，例如有限元方法，在充分考虑各种影响因素的前提下，利用计算机强大的计算能力来获取较精确的解。三、在设计形式上现代设计一般采用并行设计模式，由于计算机网络等先进通信工具的出现，使协同异地进行产品

5、设计已成为可能。但是，这里需要说明的是在产品设计中完全采用并行设计模式是不可行的。例如按照按照综合理论方法体系，产品设计大致可以分为调研、规划、实施和检验4个阶段，在这4个阶段中，仅实施阶段可以考虑并行和协同的设计模式。下面具体介绍现代机械设理论创新设计理论--TRIZ理论TRIZ理论是解决发明问题的理论，是实现发明创造、创新设计、概念设计的最有效方法。TRIZ的一系列普适性工具能帮助研究、设计人员尽快获得满意的解决方案。TRIZ是拉丁文中发明问题解决理论的词头。TRIZ理论是前苏联G.S.Altshulder等人自1946年开始，花费1500人/年的时

6、间，在分析研究各国250万件专利的基础上所提出的，是解决技术难题的原理和知识体系。20世纪80年代中期前，这种理论是对其他国家保密的，随着前苏联解体，一批科学家移居美国等西方国家，才逐渐把该理论介绍到世界产品开发领域，并对该领域产生了重要的影响。经过50年的研究，TRIZ已形成了一系列放大与工具，特别是提出了设计冲突理论、标准解、TRIZ算法等。尽管TRIZ方法还处于发展之中，但其成熟部分已经成功解决了设计中的很多难题，成为国际设计理论界公认的著名学派。TRIZ的重大发现：一、以往不同领域的发明中所用到的原理（方法）并不多，不同时代的发明，不同领域的发明

7、，其应用原理（方法）大多数被反复应用。二、每条发明原理（方法）并不限定于使用在某一特定领域，而是融合了物理的、化学的、机械的和个工程领域中的现行或以前的原理，这些原理是用于不同领域的发明创造与技术创新中。三、类似的冲突或问题与该问题的解决原理在不同的工业及科学领域中交替出现。四、技术系统的进化模式（规律）在不同的工程及科学领域交叉交替出现。五、创新设计所依据的科学原理往往属于其他领域。举例美国F—117隐身战斗机其隐身的主要原理是依靠奇特的外形设计、特种材料与外表特种材料涂层的共同作用结果。如图1，如果其他国家也想要开发隐形战斗机，就不能部美国后尘，只能

8、另辟蹊径，采取其他原理和方法以实现隐身的功能。俄罗斯已经开始研究，利用在飞机周围