《现代机械综合设计理论与方法及应用》tian.doc

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Teorija Reshenija Izobretatel Zadach）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。TRIZ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，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