《现代设计方法与应用 教学课件 ppt 作者 房亚东 第二十章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代设计方法与应用 教学课件 ppt 作者 房亚东 第二十章（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二十章 其他常用设计方法简介,动态分析设计,绿色设计,3,1,2,并行设计,4,虚拟设计, 内容 ：本章首先介绍了动态设计的内涵、原理和过程。然后讨论了并行设计的特征、关键技术。并针对绿色设计问题，分析了绿色设计、绿色产品的概念和特点，并对绿色设计的内容和评价指标展开讨论。最后从虚拟设计的概念、效果、核心问题等方面展开对虚拟设计的讨论。 目的 ：掌握动态分析设计、虚拟设计和并行设计的原理和特征，了解绿色设计的主要内容和评价指标。,动态分析设计的来源和含义 动态分析设计方法就是针对传统设计方法仅从静态 角度，以设计对象在某些稳定状态下的属性和特征为出 发点开展产品设计所存在的不足而提出的。其目
2、标就是 通过对机械系统或产品动态特性的分析和调整，来实现 其性能的改进、提升和工作的稳定。动态分析设计不仅 仅要考虑它的静态属性和特性，而且更要考虑分析其功 能、结构等在外界作用下的所体现出的动态特性和规 律，并依据其来实现产品设计方案的优化。使产品不仅 可以完成各种预定的任务或指标，而且可以工作地更加 长久、稳定、协调。,20.1 动态分析设计,动态设计的相关概念和基本原理 1动刚度 2临界转速 3动平衡 动态分析设计的基本原则 （1）防止共振； （2）减小在外界作用下的振动幅度； （3）提高产品结构的各阶模态刚度，并使其接近相等； （4）避免疲劳破坏；提高产品零部件的疲劳强度， 提高产品或
3、系统的振动稳定性，避免失稳。,20.1 动态分析设计（续）,动态分析设计的基本过程、内容、和方法简介 基本过程 ：首先，针对产品初步设计图样，或对需要 改进的实物产品结构进行动力学建模，并作动态特性分 析；然后，根据工程实际情况，给出其动态特性的要求 或预定的动态设计目标；接着，基于所建立的模型，依 据所确立的目标，按动力学方法求解满足目标的设计参 数，并计算所得参数进行结构的修改和修改后系统动态 特性预测和分析。这种修改与预测可反复多次，直到满 足机械系统的动态特性设计要求，即最后设计出满意的 机械产品。,20.1 动态分析设计（续）,内容 ：一是建立一个切合实际的机械系统或产品的动 态力学
4、模型 ，二是选择有效的机械系统动态优化设计 方法 。 方法： （1）传递函数分析法 （2）有限元分析法 （3）模型试验法,20.1 动态分析设计（续）,并行设计的概念、内涵和特征 在产品设计一开始,就考虑产品整个生命周期从概念形成 到报废处理的所有因素，特别是将下游环节的可靠性、生产 条件、维修保养等作为设计环节的约束条件，以实现对设计 的及时全面评价，从而可尽早发现产品设计针对后续工艺、 制造、储运和使用等过程和阶段所存在的问题并及时改进， 保证产品设计具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及 回收再生等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设 计、生产准备和制造时间，在满足用户需求的同时
5、，实现企 业人力、物力、财力资源的高效利用。,20.2 并行设计,特征：产品的设计、制造活动同步开展、一体化集成：设计、制造等多领域的人员群组协同工作：分布式的工作环境：统一的产品信息模型：产品设计质量的提高和研发周期缩短。 并行设计的核心问题和关键技术 （1）跨学科协同工作的产品开发团队 （2）面向产品全生命周期的一致性产品信息描述模型 （3）设计过程的管理 （4）基于web的协同工作平台 （5）计算机模拟仿真技术 （6）产品设计的实时动态评价 （7）并行设计过程协调与控制,20.2 并行设计（续）,并行设计的技术经济效益 （1）提高企业对市场需求的响应速度： （2）提高产品开发的一次成功率
6、： （3）降低产品的开发成本：,20.2 并行设计（续）,20.3 绿色设计,绿色设计的概念和特点 在产品整个生命周期内，以产品的环境属性(可拆卸 性、可回收性、可维护性、可重复利用性等)为设计目标， 在保证产品功能、质量和成本的同时, 综合考虑环境影响 和资源效率,使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生 命周期中,符合环保要求,对生态环境无害或危害极少,节约 资源和能源,对资源利用率最高,能源消耗最低的设计技 术。 绿色产品的概念和特点,20.3 绿色设计（续）,图 解决问题的逻辑步骤,绿色产品的内涵体现在以下三个方面： （1）节约资源、能源； （2）保护生态环境； （3）有利于人类的安全
7、、健康和持续发展。 绿色产品的特点如下： （1）优良的环境性能，即产品从生产到使用乃至废弃、回收处理的各个环节都对环境元害或危害最小。 （2）资源的充分有效地利用，即产品结构简单、用料品种少，用量低，来源广泛，无有毒有害物质、零部件可回收再利用。 （3）高效率、低能耗,绿色设计的策略 在面向产品全寿命周期考虑环境属性开展 设计的原则下，绿色设计的环保目标可以从如下的几个层面 具体考虑落实。(1）减少产品原料密集度 (2) 减少产品能源密集度 (3) 减少有毒物的使用 (4) 提高产品的可回收性 (5) 使产品最大限度的使用可再生能源 (6) 提高产品耐久性 (7) 提高产品的服务质量和效率。,
8、20.3 绿色设计（续）,绿色设计的主要内容 （1）绿色设计的产品材料选择及管理 （2）产品可回收性设计 （3）产品的可拆卸性设计 （4）绿色设计的成本核算 绿色设计的评价指标 评价指标通常包括如下所示的环境指标、资源指标、能 源指标和安全指标四个方面 。,20.3 绿色设计（续）,虚拟设计的概念和内涵 虚拟设计就是以计算机仿真技术为手段，在产品设计阶段 即面向产品全生命周期后续阶段，通过基于设计方案而实时 开展的对后续加工、制造过程和使用方法、场景等的计算机 模拟和仿真，而从“产品性能、制造成本、可制造性、可操作 性、可维护性、环境适应性”等角度实现对设计方案的预测和 评估、从而可以及时发现
9、设计的问题和不足并进行修正，保 证产品可最终设计、制造一次成功，不反复。,20.4虚拟设计,虚拟设计的效果 （1）缩短研发周期 （2）降低成本 （3）提高研发成功率 （4）提高产品竟争力 虚拟设计的内容和技术体系 （1）虚拟概念设计 （2）虚拟样机设计 （3）虚拟加工 （4）虚拟装配,20.4虚拟设计（续）,虚拟设计的核心问题 （1）产品可视化建模和数字样机 （2) 具有物理属性的产品模型 虚拟现实技术 （1）虚拟现实技术的定义和特征 （2）虚拟现实系统的组成和体系结构 （3）虚拟现实系统的硬件子系统 （4）虚拟现实建模语言VRML,20.4虚拟设计（续）,20-1 动态分析设计方法主要包括哪三方面？试加以说明。 20-2并行设计的核心问题和关键技术。 20-3什么是绿色设计，试归纳总结绿色设计的评价指标系统。 20-4 什么是虚拟设计的本质特征？ 20-5 虚拟现实技术的定义和特征？,本章习题,
