《现代机械综合设计理论与方法及应用》tian.doc

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1、现代机械综合设计理论与方法及应用1、简要分析现代产品设计理论与方法的发展状况？答：（1）现代产品设计理论与方法的研究有百余年的历史,到现在已提出了数十种方法,如创新设计、绿色设计、结构设计、摩擦学设计、优化设计、智能设计、虚拟设计、数字化设计等。20世纪60年代初，人们已经将设计过程明确划分为方案设计、技术设计和工艺设计阶段，基本上属于经验设计体系。20世纪70年代，德国学者Pahl和Beitz提出了最具代表性、权威性和系统性的产品设计方法学，将工程设计过程主要分为4各阶段：明确任务阶段、概念设计阶段、具体化设计阶段和详细设计阶段。近20年来，产

2、品设计又引入了系统科学、信息科学理论和方法，更广泛地借助于现代数学方法和计算技术，产品设计进入了系统工程、系统优化和计算机辅助设计的阶段。（2）国际著名产品设计理论与方法简介：发明问题解决理论：TRIZ（即TeorijaReshenijaIzobretatelZadach）理论，是拉丁文中发明问题解决理论的词头，该理论是苏联学者在1946年开始，花费1500人/年的时间，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。TRIZ方法不是针对某一具体的机构、机构或过程，而是建立思考问题、解决问题过程的科学化的依据。TRI

3、Z已经形成了一系列的方法和工具，特别是提出了设计冲突理论、标准解、ARIZ算法。设计人员现将产品表达成TRIZ问题，然后利用TRIZ中的工具求出TRIZ问题的模拟解。普世设计理论与方法德国的普世设计理论是优秀设计过程所积累经验的总结，该理论的典型代表是Pahl及Betiz的普世设计方法学。该理论建立了设计人员在每一设计阶段的工作步骤计划，这些计划包括策略、规则、原理，从而形成一个完整的设计过程模型。公理化设计理论公理化设计是美国麻省理工学院Suh教授与20世纪70年代中期提出来的一种设计决策方法，其出发点是将传统的以经验为主的设计，建立为以科学公

4、理、法则为基础的体系，其目的是在缺乏知识和信息的情况下采用“公理”作为指导或决策规则，从而对制造系统各种复杂行为进行优化。三次设计法和QFD设计法（1）20世纪60年代，日本学者Tagnchi方法，其主要内容包括系统设计、参数设计和容差设计，统称为三次设计，其中参数设计和容差设计为其核心。（2）QFD代表了从传统设计方法（设计——调试——调整）向现代设计方式（主动、预防）的转变，它是系统工程思想在产品设计过程中的具体运用，并在发展成为具有方法论意义的现代设计理论，成为现代设计方法论的运用典范。我国在设计理论与方法上的研究也有过大量、深入的研究，并

5、取得了一些新的研究成果，如创新设计、绿色设计、功能优化设计、机构设计、传动设计、动态设计、强度设计、可靠性设计、摩擦学设计、优化设计、智能设计、虚拟设计、数字化设计等。为我国的机械发展做出了重要贡献。（3）下面介绍一下现代机械设计理论与方法的发展趋向：许多科技工作者为了提高产品的设计质量，进行了大量的研究工作，深入研究了各种设计方法，获得了许多有重大应用价值的成果，并在许多产品的设计中发挥了良好的作用。目前设计理论与方法正在向以下几个方向发展：１）创新设计与基于系统工程的设计２）绿色设计、和谐设计３）虚拟设计与可视化设计４）全功能全性能及全生命周

6、期优化设计５）稳健设计６）数字化设计７）多学科交叉融合设计８）一体化设计如结构与材料、动力学与控制９）综合设计理论与方法2、试述产品质量、功能与性能的关系？对产品设计工作者来说，设计产品所追求的首要目标是产品质量，假如某种产品的质量达不到要求，就会显著降低它的使用价值，甚至完全丧失使用价值，它就会在市场中缺乏竞争力，最终将会被市场所淘汰。产品的主功能通常是用来改变物质的状态，具休地说，用来改变被处理物质、物体或物件的几何形态、物理状态、化学组成、生理机能或信息表现形式等各方面的工作，所以在机械产品中要出现物质形态的转变过程，常常呈现物质流的形式，

7、也就是将输入物质的初始形态改变为新的形态。辅助功能为实现基本功能需完成的辅助工作，常常包含物质的转移、所需运动形式的转换、所需能量的输入、操纵指令的输入、信息的获取、处理及输入等也就是常常出现的物质流、运动形式流、能量流、指令信号流和控制信息流。产品的三大性能分别为结构性能、工作性能、工艺性能。结构性能包括系统可靠性、人机安全性、材质造应性、工作耐久性、结构紧凑性、环境无害性、造型艺术性、设计经济性。工作性能包括工效实用性、运行稳定性、指标优越性、操作宜人性、设备动力性、状态测控性、故障可诊性、使用经济性。制造性能或工艺性能包括结构工艺性、机器规

8、范性、容差合理性、生产时间性、设备维修性、装运可行性、废品回收性、制造经济性。产品质量的定义因不同的前提条件而有所区别,产品质量分为产品