树立机械设计系统观运用现代设计技术提高机械产品开发水平.pdf

全国机械设计教学研讨会议(2006) 树立机械设计系统观、运用现代设计技术 提高机械产品开发水平 郭瑞峰苑舟史丽晨 (西安建筑科技大学机电工程学院) 摘要：现代设计把设计对象看作一个系统，用系统观进行分析与综合，力求系统整体全局最优。现代产 品开发强调综合分析产品生命周期各阶段之间的相互联系和制约因素；强调发挥开发人员综合素质和团队 协作精神，树立各种产品意识；强调综合运用各学科的理论成果，采用严密的设计思维和运用现代设计方 法和手段分析解决产品设计问题。 关键词：机械设计产品开发系统观生命周期 引 言 降低生产成本，20世纪80年代追求的是提高产品质量，20世纪90年代的目标追求的则是市场响应速度， 即缩短交货期。21世纪的产品以结构复杂化、技术尖端化、规格多样化为主要特征。 受科学技术发展水平的限制，传统的机械设计是以生产经验为基础，以运用力学和数学形成的计算公 式、经验公式、图表、手册等作为依据进行的。随着理论研究的深入，许多工程现象不断升华和总结为揭 示事物内在规律和本质的理论，如机构学、机械传动学、机械振动学、摩擦学、机械强度理论、可靠性理 论等。现代设计方法是基于理论形成的方法，利用这种方法指导设计可减少经验设计的盲目性和随意性， 提高设计的主动性、科学性和准确性。现代设计手段是以电子信息技术、计算机技术、软件技术和网络技 术为主要特征，改变了传统的设计模式。 1．机械设计总体架构 机械设计已不像从前设计一件产品来得那么单纯。首先市场对产品要求的多变性和个性化，要求产品 开发速度加快；其次产品结构复杂化和技术尖端化需要产品开发阶段进行更多的综合分析计算；第三新型 材料和复合材料的不断涌现，使产品材料的选择多元化；第四生产领域出现了一系列先进的生产模式(如 使产品的可制造性和制造方式有了更多的选择余地：最后为使产品更具竞争优势，需开发出质量可靠、成 本低廉、符合环保、符合人机工程、且具有一定创新性的机械产品。因此，开发人员在产品设计过程中， 一定要树立系统观、全局观；充分掌握产品生命周期各阶段、各因素之间的相互联系及制约细节；秉持质 量意识、成本意识、可靠性意识、效益意识、优化意识、创新意识、美学意识、环保意识和法律意识；采 用并行协同工作方式，吸纳传统设计经验、各学科的必威体育精装版理论成果和各领域专家意见：利用一切现代设计 手段、方法和技巧对产品的结构特性、性能特性和动态特性进行详细分析计算；对设计的每一步反复进行 综合评价，谨慎决策，才能设计出符合功能要求的、合格的机械产品。下面的三维一平面图全面形象地反 映了现代机械设计的设计观念、设计理念、设计内容、设计方法、设计思维模式和工作模式。(见图1所示)。 系统的哲学观就是要遵照客观事物本身的系统性，始终以系统与部分，部分与部分、结构与功能、系 统与环境、系统与时间的相互联系、相互作用、相互制约的关系中，综合地考察研究对象，以获得系统整 体的最优。机械设计的系统观就是全盘考虑与设计有关的所有内容，追求整个产品设计过程和设计结果的 最优化。 19 郭瑞峰等：树立机械设计系统观、运用现代设计技术、提高机械产品开发水平 图l三维一平面图 现代产品开发贯彻着并行工程CE的哲理思想。它要求产品开发者在产品开发的初始阶段，即以并行的 方式综合考虑产品整个生命周期中的所有阶段以及包含的所有因素等。并行工程有两方面的含义，一是在 设计阶段，通过各领域专家把关，同时考虑产品寿命周期的各个方面；二是在产品设计阶段即同时进行过 程设计。异地协同设计以统一的产品概念为核心，打破地域限制，联合不同地点不同行业的专家，实行异 地强强联手，形成动态联盟，通过计算机和网络支持的协同系统进行交互协作、异地设计。因此由于设计 因素的多样性，设计目标的多维性和设计问题的复杂性，现代产品开发采用的是并行协同工作模式。 因此，现代机械设计就是以系统观为指导，面向产品生命周期全过程，利用现代设计方法和手段，采 取并行协同的工作模式，以最快的设计速度设计出符合某一使用功能要求的、性能优良、质量可靠、成本 低廉、环保美观、且具