现代设计方法1

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1、 现代设计方法现代设计方法现代设计方法现代设计方法C A IC A I课件课件吉林大学珠海学院机电系吉林大学珠海学院机电系课程性质：课程性质： 各各专业的技术基础课专业的技术基础课学时学分：学时学分： 32/2成绩评定：成绩评定： 期末考核成绩占80%（开卷考试）（开卷考试） 平时成绩占总成绩的20% （包括出勤、作业）（包括出勤、作业）考试时间：考试时间： 最后一次课最后一次课教材：教材：现代设计方法现代设计方法赵松年赵松年机械工业出版社机械工业出版社优化设计优化设计何忠保何忠保吉林大学出版社吉林大学出版社参考文献参考文献1陈屹、谢华： 现代设计方法及其应用2孙靖民： 现代机械设计方法3周济

2、 ：机械设计优化方法及应用4孙靖民：机械优化设计4臧勇：现代机械设计方法5Daryl L. Logan著，伍义生、吴永礼译：有限元方法基础教程6王勖成、邵敏 ：有限单元法基本原理与数值方法绪 论一、现代设计方法概述设计：设计在通俗中说来是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。它是从给出的合理的目标参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统或结构的过程。设计方法设计中的一般过程及解决具体设计问题的方法、手段。 传统设计(Traditional Design)：人类的设计活动经历了直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶段，即所谓的传统设计阶段。 现代设计是传统设计的深入

3、、丰富和完善。 现代设计：以市场需求为驱动，以现代设计思想、理论为指导，以知识获取为中心，以现代技术手段为工具，考虑产品的全生命周期和人、机、环境相容性等因素的设计。 借助计算机，应用精度较高的分析方法（如有限元方法等）进行分析计算，从大量的可行设计中寻找最优的设计方案，实现用理论代替经验设计，用精确计算代替近似计算，用优化设计、绿色设计代替一般的安全寿命的可行性设计。其目的是为了提高设计的主动性、科学性和准确性。l现代设计方法的产生背景（以机械工业为例）： l1）设计理论和实践的变化：过去，机械产品设计理论主要以力学为基础，在实践上主要以经验作为基础，现在，作为基础的理论远不止力学，还有系统

4、论、控制论、信息论、传感理论、信号处理理论、电子学、计算机等等，作为实践的基础远不止经验，而且还涉及各有关的学科，同时，自身也在形成自己的学科体系制造理论、工艺理论。l2）产品功能要求的变化：过去机械产品功能单一化、造型简单化、实用化，新的产品在不同程度上都同微电子技术、微计算机技术相结合，取代、延伸、加强与扩大人脑的部分作用。机械产品的种类和品种正日新月异，老的正在脱胎换骨，新的不断问世，几乎“无所不包”、“无孔不入”。l3）产品制造技术的变化：机械制造技术正在彻底改造，广泛采用各种高新技术，特别是微电子技术与电子计算机技术，从数控化走向柔性化、集成化、智能化，成为现代科技前沿热点之一。l4

5、）机械工程、机械工业的企业管理发生根本性的变化：从以产品为主的管理发展到以面向市场信息为主的管理，并依靠建立在市场信息基础上的管理来实现企业与客户之间的相互沟通。过去主要是注重产品的质量，企业的管理主要集中在产量、产品的质量上；现在，企业在关注产品质量的同时，更多的关注市场需求，“客户需要什么样的产品，就设计什么样的产品”。l 这些变化引起人们开始新的思考、新的认识，现代设计方法这门课程就是这些变化的结果，它是一门符合现代市场经济、知识经济时代发展需要的一门课程，作为一名大学生必须了解和掌握有关现代设计的思想和方法，通过这门课程的学习主要了解现代产品设计的主要方法，从思维观点发生质的变化，为今

6、后的工作打下一定的基础。1、现代设计手段(1)计算机辅助设计计算机辅助设计CAD 计算机绘图计算机绘图 (2)计算机辅助几何建模计算机辅助几何建模 实体或曲面模型图实体或曲面模型图 (3)工程分析与计算工程分析与计算 CAE -有限元有限元或或动力学动力学 (4)智能设计与专家系统智能设计与专家系统 人工智能与神经网络人工智能与神经网络专家系统专家系统 提高决策判断能力提高决策判断能力 (5)数据库管理系统设计数据库管理系统设计 设计数据的集合设计数据的集合 2、现代设计特征(1) 设计手段的更新设计手段的更新 传动图板、图纸传动图板、图纸 电子文档电子文档(2)产品表示产品表示 二维二维三维

7、三维(3)设计方法的发展设计方法的发展 有限元、优化、模态、并行设计、虚拟设计、计算机仿真有限元、优化、模态、并行设计、虚拟设计、计算机仿真(4)工作方式工作方式 串行设计串行设计 并行设计院并行设计院数据库与网络技术数据库与网络技术(5) 设计制造一体化设计制造一体化 CAPP NC(6) 管理水平的提高管理水平的提高 MIS、PDM、ERP(7) 组织模式的开放组织模式的开放 内部封闭设计内部封闭设计多企业异地设计多企业异地设计 优势互补、资源共享优势互补、资源共享传统设计：传统设计：生产经验、力学、数学公式生产经验、力学、数学公式 静态静态现代设计：现代设计：摩擦学、模态、可靠性、疲劳摩

8、擦学、模态、可靠性、疲劳 动态动态3、现代设计原则(1) 功能满足功能满足 前提前提(2)质量保证质量保证 性能、可靠、强度、刚度、稳定、动态特性等性能、可靠、强度、刚度、稳定、动态特性等(3)工艺优良工艺优良 可制造性、可装配性、可测试性、可制造性、可装配性、可测试性、 (4)经济合理经济合理 较低的开发成本和使用费用较低的开发成本和使用费用 (5) 社会使用（社会价值）社会使用（社会价值） 环境友好适应环境友好适应(绿色工程绿色工程)、人机友好、人机友好(以人为本以人为本)、可维修、可维修、 安全性、可安装性、可拆卸、可回收安全性、可安装性、可拆卸、可回收(6) 管理水平的提高管理水平的提

9、高 MIS、PDM、ERP(7) 组织模式的开放组织模式的开放 内部封闭设计内部封闭设计多企业异地设计多企业异地设计 优势互补、资源共享优势互补、资源共享传统设计：传统设计：生产经验、力学、数学公式生产经验、力学、数学公式 静态静态现代设计：现代设计：摩擦学、模态、可靠性、疲劳摩擦学、模态、可靠性、疲劳 动态动态3、现代设计原则 传统方法 现代方法 经验、类比 逻辑 、推理 、系统 静态、少参数 动态、多变量、多方案 当然,现代设计方法还不能完全取代传统设计方法，一些行之有效的经验方法目前仍在广泛使用，它们仍是现代设计方法的重要组成。具有系统性、创造性、综合性和程式性系统性、创造性、综合性和程

10、式性4、现代设计方法的特点l现代设计方法与传统设计方法相比较，主要完成了以下几方面的转变：l（1）产品结构分析的定量化；（优化设计）l传统设计方法设计产品时，通常是在调查分析的基础上，参照同类或近类产品通过估算、经验类比或简单试验确定设计方案，然后根据初始设计方案的设计参数对零部件各项性能要求进行计算，校核各项性能参数是否满足要求，如果不完全满足，则凭借设计者的经验或主观判断对有关参数进行修改和计算，直到满足要求为止，从而获得可行的设计方案。（可行的设计方案当然有多种）l而现代设计方法中的优化设计法是先根据产品的设计目标和性能要求构造数学模型，然后应用数学规划理论或数值计算法，借助于计算机进行

11、求解计算，从而获得具有最优技术经济效果的最优设计方案。如各种应用于优化设计的软件有MATLAB、SAS、SPSS等。（2）产品工况分析的动态化；（有限元法）在产品结构分析中，传统的设计方法虽然能对结构简单的零部件，利用材料力学和弹性力学的计算公式作出近似的计算，但是对复杂结构的零部件或整机却只能进行定性或类比的估算。而现代设计方法在传统设计方法基础上引入了有限元方法，依靠计算机不但对结构简单的零部件能作出更为精确的计算，而且对结构复杂的零部件或整机也能进行较为精确的计算。（定量）l（3 3）产品质量分析的可靠性化；（可靠性设计）产品质量分析的可靠性化；（可靠性设计）在产品的质量分析中，虽然传统

12、设计方法能用安全系统法作在产品的质量分析中，虽然传统设计方法能用安全系统法作出零部件不发生破坏（失效）的计算，但是当零部件的几何尺寸、出零部件不发生破坏（失效）的计算，但是当零部件的几何尺寸、工作应力、强度等参数具有较大的离散性时，因为这种方法未能工作应力、强度等参数具有较大的离散性时，因为这种方法未能考虑零部件的失效概率，所以即使安全系数大于考虑零部件的失效概率，所以即使安全系数大于1 1也可能发生失效。也可能发生失效。因此传统的设计方法的安全系数法不能定量的给出产品质量的可因此传统的设计方法的安全系数法不能定量的给出产品质量的可靠性预测。而现代设计方法中的可靠性设计法，根据实际情靠性预测。

13、而现代设计方法中的可靠性设计法，根据实际情况，把零部件或整机的各种性能参数（具有离散性的参数）均视况，把零部件或整机的各种性能参数（具有离散性的参数）均视为随机变量，应用概率论建造数理统计模型并进行分析计算，这为随机变量，应用概率论建造数理统计模型并进行分析计算，这样可以定量作出零部件或整机的可靠性预测。样可以定量作出零部件或整机的可靠性预测。目前，国家机械电子工业部规定，我国机电产品设计的原则是可目前，国家机械电子工业部规定，我国机电产品设计的原则是可靠性、经济性和适应性三性统筹，在新产品鉴定时必须要有可靠靠性、经济性和适应性三性统筹，在新产品鉴定时必须要有可靠性设计资料和实验报告，否则不能

14、通过鉴定。如今可靠性的观点性设计资料和实验报告，否则不能通过鉴定。如今可靠性的观点和方法已经成为质量保证、安全性保证、产品责任预防等不可缺和方法已经成为质量保证、安全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段少的依据和手段。l（4）产品设计结果的最优化；（动态设计）在产品的工况分析中，由于传统设计方法受计算手段和测试条件的制约，对产品的工作状况仅限于静态的计算和动态的估算。而现代设计方法中的动态设计方法不仅可以根据动态力学理论建造数学模型，而且还可以同时利用理论和测试数据建造与实际工况符合的数学模型，然后利用计算机进行分析计算，预测出产品的动态性能和改进效果。如ADAMS软件、CVI软件（虚拟

15、仪器）等。l（5 5）产品设计过程的高效化和自动化。（计算机辅助设）产品设计过程的高效化和自动化。（计算机辅助设计）计）传统设计方法的设计过程要消耗设计者大量的脑力和传统设计方法的设计过程要消耗设计者大量的脑力和体力劳动，并且存在许多重复性的劳动，而最后确定的设体力劳动，并且存在许多重复性的劳动，而最后确定的设计方案也只是一种可行的方案，并不是最优的方案。计方案也只是一种可行的方案，并不是最优的方案。而现代设计方法的设计过程是以计算机为手段，利用而现代设计方法的设计过程是以计算机为手段，利用计算机中的专家系统确定设计参数和方案，使用有限元法、计算机中的专家系统确定设计参数和方案，使用有限元法、

16、可靠性设计法、动态设计法等对其进行分析计算，通过优可靠性设计法、动态设计法等对其进行分析计算，通过优化设计对设计方案和设计参数进行不断的修改和计算，以化设计对设计方案和设计参数进行不断的修改和计算，以获得最优的设计参数，并利用计算机的输出设备得到最后获得最优的设计参数，并利用计算机的输出设备得到最后的设计结果，从而实现设计过程的高效化和自动化。如果的设计结果，从而实现设计过程的高效化和自动化。如果把设计的零部件和整机的制造信息用计算机编制成工艺规把设计的零部件和整机的制造信息用计算机编制成工艺规程软件，并输入到若干加工中心连成一体的柔性制造系统程软件，并输入到若干加工中心连成一体的柔性制造系统

17、中，则可完成零部件的加工、部件和整机的装配，从而实中，则可完成零部件的加工、部件和整机的装配，从而实现从产品设计到制造的自动化。现从产品设计到制造的自动化。l二、现代中的系统科学方法1、系统论、系统论 以系统为对象，考察和研究整体与局部之间以系统为对象，考察和研究整体与局部之间的相互作用与相互制约的关系，同时最优化方法的相互作用与相互制约的关系，同时最优化方法求得系统的最佳方案。求得系统的最佳方案。 相互联系成整体；分解；整体功能性相互联系成整体；分解；整体功能性 系统方法系统方法-系统理论的实际应用系统理论的实际应用 解决对具体系统的认识和管理问题解决对具体系统的认识和管理问题 运用系统概念

18、原理来分析和认识事物的一般方法运用系统概念原理来分析和认识事物的一般方法-一般一般 按照客观事物本身的系统性，始终以整体与部分、部分与部分、整按照客观事物本身的系统性，始终以整体与部分、部分与部分、整体与环境的相互联系、相互作用、相互制约的关系中，综合地、精确体与环境的相互联系、相互作用、相互制约的关系中，综合地、精确地考察研究对象，以达到最佳处理问题的目的地考察研究对象，以达到最佳处理问题的目的 处理具体系统问题的系统分析和系统工程方法处理具体系统问题的系统分析和系统工程方法-特殊特殊 系统分析是一般系统方法在科学决策中的具体应用，是在一般系系统分析是一般系统方法在科学决策中的具体应用，是在

19、一般系统方法的指导下，对某些具体系统进行数量分析的决策方法。系统分统方法的指导下，对某些具体系统进行数量分析的决策方法。系统分析的要素，亦即系统分析的主要项目，包括目的、可行方案、费用、析的要素，亦即系统分析的主要项目，包括目的、可行方案、费用、效益、模型、评价标准等效益、模型、评价标准等 过程：过程： 提出问题提出问题明确目标明确目标收集资料收集资料 分析问题分析问题建立模型建立模型 优选方案优选方案 前者是后者的方法论基础前者是后者的方法论基础 后者是前者在使用和实施中的具体表现后者是前者在使用和实施中的具体表现 系统工程系统工程 分析和处理的科学方法的组织管理技术分析和处理的科学方法的组

20、织管理技术 一般系统方法在组织管理中的一般系统方法在组织管理中的具体应用具体应用 一般系统工程包括组织管理的全过程一般系统工程包括组织管理的全过程 系统分析属于系统工程的准备阶段或开始阶段系统分析属于系统工程的准备阶段或开始阶段 理论基础理论基础:运筹学和数学、计算机科学和计算技术运筹学和数学、计算机科学和计算技术 在具体处理问题时，把组织和管理的事物在具体处理问题时，把组织和管理的事物视为视为系统系统，运用概率、统计、运筹学、模拟等，运用概率、统计、运筹学、模拟等方法，经过方法，经过分析、推理、判断、综合分析、推理、判断、综合，建成某，建成某种种系统模型系统模型，通过计算机进行，通过计算机进

21、行运算模拟运算模拟，进而，进而获取获取最佳方案最佳方案，求得系统整体的，求得系统整体的最优规划、最最优规划、最优管理和最优控制优管理和最优控制 工程系统工程、科研系统工程、军事系统工程系统工程、科研系统工程、军事系统工程、企业系统工程、社会系统工程等工程、企业系统工程、社会系统工程等 2 2、设计方法学设计方法学 2020世纪世纪6060年代年代-重视设计理论与方法的系统研重视设计理论与方法的系统研究究 德国德国-设计模式的研究设计模式的研究 美、英美、英-注重创造性设计的研究注重创造性设计的研究 日本日本-开发创造工程学和自动化设计、开发创造工程学和自动化设计、 价值工程、工业价值工程、工业

22、设计设计 总结设计规律，启发创造性，采用现代化总结设计规律，启发创造性，采用现代化的先进理论和方法，使设计过程自动化、合理的先进理论和方法，使设计过程自动化、合理化化 是为了提高设计水平和质量，设计出更是为了提高设计水平和质量，设计出更好的产品，以满足社会日益发展的需要好的产品，以满足社会日益发展的需要 深入研究设计过程本质的基础上，以系统论深入研究设计过程本质的基础上，以系统论的观点研究设计进程的观点研究设计进程(战略问题战略问题)和具体设计方和具体设计方法法(战术问题战术问题)的科学，是研究产品设计的程序、的科学，是研究产品设计的程序、规律及设计中思维和工作方法的一门综合性学规律及设计中思

23、维和工作方法的一门综合性学科科 (1) 符合设计规律的设计程序 (2) 合理逻辑步骤和应遵循的工作原则 (3)分析思维规律，创造性的思维方法和技术 (4)研究各种类型设计 (5)研究设计信息库(设计目录)的建立和应用 (6)设计自动化的实现 3 3、设计系统、设计系统 三、系统建模 实物模型或缩尺模型 抽象模型 建模：建模：建立准确描述系统特征和行为的数学模型等抽象模型的过程，即从看起来杂乱无章的实际工程问题中，抽象出恰当的数学关系 提炼、分析、归纳、翻译 归纳总结与演绎推理相结合 明确目的明确目的 确定组成要素确定组成要素 验证模型验证模型课程目的与任务：课程目的与任务： 本课程应起到为有关

24、专业课提供现代设计方法手段的作用。本课程主要阐述机械工程中常用的现代设计方法。重点讲授优化设计。教学基本要求：教学基本要求： 1. 了解常用的现代设计方法的基本原理及用途。 2. 在优化设计方面受到一定的训炼，掌握必要的软件应用技术；培养解决专业设计研究的能力，为学习专业课准备技术基础。 第一章第一章 概概 论论第一节第一节 现代设计现代设计n n一、设计一、设计(Design)的概念的概念广义：发展过程的安排，包括发展的方向、程序、广义：发展过程的安排，包括发展的方向、程序、广义：发展过程的安排，包括发展的方向、程序、广义：发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。细节及达到的

25、目标。细节及达到的目标。细节及达到的目标。狭义：将客观需求转化为满足该需求的技术系统狭义：将客观需求转化为满足该需求的技术系统狭义：将客观需求转化为满足该需求的技术系统狭义：将客观需求转化为满足该需求的技术系统的活动，如各种产品的设计。的活动，如各种产品的设计。的活动，如各种产品的设计。的活动，如各种产品的设计。pp设计：把预定的目标经过一系列规划、分析和决设计：把预定的目标经过一系列规划、分析和决设计：把预定的目标经过一系列规划、分析和决设计：把预定的目标经过一系列规划、分析和决策、产生相应的文字、数据、图形等信息。策、产生相应的文字、数据、图形等信息。策、产生相应的文字、数据、图形等信息。

26、策、产生相应的文字、数据、图形等信息。pp产品设计过程从本质上是一个创新过程，是将创产品设计过程从本质上是一个创新过程，是将创产品设计过程从本质上是一个创新过程，是将创产品设计过程从本质上是一个创新过程，是将创新构思转化为有竞争力的产品的过程。新构思转化为有竞争力的产品的过程。新构思转化为有竞争力的产品的过程。新构思转化为有竞争力的产品的过程。n二、现代设计的概念二、现代设计的概念 现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸和发展，是随着设计实践经验的积累，由个别和发展，是随着设计实践经验的积累，由个别到一般、具体到抽象、感性到理性，逐步归纳、到一般、具体到抽

27、象、感性到理性，逐步归纳、演绎、综合而发展起来的。演绎、综合而发展起来的。 由于科技进步的速度日益增快，特别是计算由于科技进步的速度日益增快，特别是计算机的高速发展，人们在掌握事物的客观规律和机的高速发展，人们在掌握事物的客观规律和人的思维规律的同时，运用相关的科学技术原人的思维规律的同时，运用相关的科学技术原理，进行过去长期以来难以想象的综合集成设理，进行过去长期以来难以想象的综合集成设计计算，使设计工作产生了质的飞跃。计计算，使设计工作产生了质的飞跃。n n新兴理论与方法统称为新兴理论与方法统称为新兴理论与方法统称为新兴理论与方法统称为现代设计现代设计n n现现现现 代设计所指的理论与方法

28、：代设计所指的理论与方法：代设计所指的理论与方法：代设计所指的理论与方法：(20(20世纪世纪世纪世纪6060年代末年代末年代末年代末) ) 1 1、设计方法学、设计方法学、设计方法学、设计方法学 10 10、价值工程、价值工程、价值工程、价值工程 2 2、优化设计、优化设计、优化设计、优化设计 11 11、工业艺术造、工业艺术造、工业艺术造、工业艺术造型设计型设计型设计型设计 3 3、可靠性设计、可靠性设计、可靠性设计、可靠性设计 12 12、人机工程、人机工程、人机工程、人机工程 4 4、有限元法、有限元法、有限元法、有限元法 13 13、并行工程、并行工程、并行工程、并行工程 5 5、动

29、态设计、动态设计、动态设计、动态设计 14 14、模块化设计、模块化设计、模块化设计、模块化设计 6 6、CAD 15CAD 15、相似性设计、相似性设计、相似性设计、相似性设计 7 7、人工神经元计算方法、人工神经元计算方法、人工神经元计算方法、人工神经元计算方法 16 16、摩擦学设计、摩擦学设计、摩擦学设计、摩擦学设计 8 8、工程遗传算法、工程遗传算法、工程遗传算法、工程遗传算法 17 17、三次设计、三次设计、三次设计、三次设计 9 9、智能工程、智能工程、智能工程、智能工程 18 18、反求工程设、反求工程设、反求工程设、反求工程设计计计计n n三、现代设计的特点三、现代设计的特点

30、1 1、系统性、系统性、系统性、系统性 2 2、社会性、社会性、社会性、社会性 3 3、创造性、创造性、创造性、创造性 4 4、最优化、最优化、最优化、最优化 5 5、动态化、动态化、动态化、动态化 6 6、宜人性、宜人性、宜人性、宜人性 7 7、智能化、智能化、智能化、智能化 8 8、CACA化化化化 系统性：系统性：现代设计现代设计方法是逻辑的系统的设计方法。方法是逻辑的系统的设计方法。传统设计传统设计方法是经验的、类比的设计方法。方法是经验的、类比的设计方法。社会性：社会性：现代设计现代设计开发新产品的整个过程，从产开发新产品的整个过程，从产品的概念形成到报废处理的全寿命周期中的所有问品

31、的概念形成到报废处理的全寿命周期中的所有问题，都要以面向社会、面向市场为指导思想全面考题，都要以面向社会、面向市场为指导思想全面考虑解决。虑解决。传统设计传统设计是由专业技术主管指导设计，设是由专业技术主管指导设计，设计过程中注意技术性，设计试制后进行经济分析、计过程中注意技术性，设计试制后进行经济分析、成本核算，很少考虑社会问题。成本核算，很少考虑社会问题。创造性：创造性：现代设计现代设计强调激励创造冲动，突出创新强调激励创造冲动，突出创新意识。意识。传统设计传统设计一般是封闭收敛的设计思维，过早一般是封闭收敛的设计思维，过早进入定型实体结构，强调经验类比、直接主观的决进入定型实体结构，强调

32、经验类比、直接主观的决策。策。最优化：最优化：现代设计现代设计重视综合集成，在性能、技术、重视综合集成，在性能、技术、经济、制造工艺、使用、环境等各种约束条件下，经济、制造工艺、使用、环境等各种约束条件下，和广泛的学科领域之间，通过计算机以高效率综合和广泛的学科领域之间，通过计算机以高效率综合集成最新科技成果，寻求最优方案和参数。集成最新科技成果，寻求最优方案和参数。传统设传统设计计属于自然优化，即在设计属于自然优化，即在设计评定评定再设计再设计的循环中，凭借有限设计人员的知识、经验和的循环中，凭借有限设计人员的知识、经验和判断力选取较好方案，难以对多变量系统在广泛的判断力选取较好方案，难以对

33、多变量系统在广泛的影响因素下进行定量优化。影响因素下进行定量优化。动态化：动态化：现代设计现代设计在静态分析的基础上，考虑载在静态分析的基础上，考虑载荷谱、负载率等随机变量，进行动态多变量最优化。荷谱、负载率等随机变量，进行动态多变量最优化。传统设计传统设计以静态分析和少变量为主，将载荷、应力以静态分析和少变量为主，将载荷、应力等因素作集中处理，由此考虑安全系数，与实际工等因素作集中处理，由此考虑安全系数，与实际工况相差较远。况相差较远。宜人性：宜人性：现代设计现代设计强调产品内在质量的实用性、强调产品内在质量的实用性、外观质量的美观性、艺术性、时代性、在保证产品外观质量的美观性、艺术性、时代

34、性、在保证产品物质功能的前提下，要求对用户产生新颖舒畅等精物质功能的前提下，要求对用户产生新颖舒畅等精神功能。神功能。传统设计传统设计强调产品的物质功能，忽视或不强调产品的物质功能，忽视或不能全面考虑精神功能。能全面考虑精神功能。智能化：智能化：现代设计现代设计在已认识的人的思维规律基在已认识的人的思维规律基础上，以计算机为主模仿人的智能活动，能够设计础上，以计算机为主模仿人的智能活动，能够设计出高度智能化的产品。出高度智能化的产品。传统设计传统设计在局部上自发地运在局部上自发地运用了某些仿生规律，但很难达到高度智能化的要求。用了某些仿生规律，但很难达到高度智能化的要求。CA化：化：现代设计现

35、代设计广泛使用计算机使设计、计算、广泛使用计算机使设计、计算、绘图、制造、改进一体化，大大提高设计精度、稳绘图、制造、改进一体化，大大提高设计精度、稳定性和效率，修改也极为方便。定性和效率，修改也极为方便。传统设计传统设计是人工计是人工计算绘图。算绘图。第二节第二节 机械产品设计机械产品设计一、现代机械一、现代机械n n 现代机械在传统机械的基础上，吸收了各种新现代机械在传统机械的基础上，吸收了各种新现代机械在传统机械的基础上，吸收了各种新现代机械在传统机械的基础上，吸收了各种新出现并发展起来的先进技术，在机械发展史上形出现并发展起来的先进技术，在机械发展史上形出现并发展起来的先进技术，在机械

36、发展史上形出现并发展起来的先进技术，在机械发展史上形成了新的发展阶段的新型机械。成了新的发展阶段的新型机械。成了新的发展阶段的新型机械。成了新的发展阶段的新型机械。n n目前对现代机械的看法是：目前对现代机械的看法是：目前对现代机械的看法是：目前对现代机械的看法是： 由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动、物质流和能量流在内的动力学括机械力、运动、物质流和能量流在内的动力学括机械力、运动、物质流和能量流在内的动力学括机械力、运动、物质流和能量流在内的动力学任务

37、的、机械和电子部件相互联系的伺服系统。任务的、机械和电子部件相互联系的伺服系统。任务的、机械和电子部件相互联系的伺服系统。任务的、机械和电子部件相互联系的伺服系统。表表表表1-2 1-2 各个发展阶段的机械产品的典型组成部分各个发展阶段的机械产品的典型组成部分各个发展阶段的机械产品的典型组成部分各个发展阶段的机械产品的典型组成部分二、新产品开发二、新产品开发 随着科学技术的发展，产品更新换代加随着科学技术的发展，产品更新换代加随着科学技术的发展，产品更新换代加随着科学技术的发展，产品更新换代加快，市场寿命缩短。如计算机目前市场快，市场寿命缩短。如计算机目前市场快，市场寿命缩短。如计算机目前市场

38、快，市场寿命缩短。如计算机目前市场寿命是两年、汽车四年。新产品开发周寿命是两年、汽车四年。新产品开发周寿命是两年、汽车四年。新产品开发周寿命是两年、汽车四年。新产品开发周期超过市场寿命导致亏损的例子比比皆期超过市场寿命导致亏损的例子比比皆期超过市场寿命导致亏损的例子比比皆期超过市场寿命导致亏损的例子比比皆是，改进产品的开发过程比改进生产过是，改进产品的开发过程比改进生产过是，改进产品的开发过程比改进生产过是，改进产品的开发过程比改进生产过程效益更显著。组织并行设计组，建立程效益更显著。组织并行设计组，建立程效益更显著。组织并行设计组，建立程效益更显著。组织并行设计组，建立全方位的质量体系，降低

39、成本，增强市全方位的质量体系，降低成本，增强市全方位的质量体系，降低成本，增强市全方位的质量体系，降低成本，增强市场竟争能力。场竟争能力。场竟争能力。场竟争能力。 从历史发展来看，新产品开发经历了从历史发展来看，新产品开发经历了从历史发展来看，新产品开发经历了从历史发展来看，新产品开发经历了传统的发展阶段，现在己进入现代阶段。传统的发展阶段，现在己进入现代阶段。传统的发展阶段，现在己进入现代阶段。传统的发展阶段，现在己进入现代阶段。 新产品开发的五个阶段：新产品开发的五个阶段： 传统阶段：传统阶段：传统阶段：传统阶段： 1 1、技术推动、技术推动、技术推动、技术推动 2 2、需求拉动、需求拉动

40、、需求拉动、需求拉动 3 3、推拉结合、推拉结合、推拉结合、推拉结合现代阶段：现代阶段：现代阶段：现代阶段： 4 4、功能和过程集成、功能和过程集成、功能和过程集成、功能和过程集成 5 5、系统集成和网络、系统集成和网络、系统集成和网络、系统集成和网络表表表表1-3 1-3 新产品开发的五个阶段新产品开发的五个阶段新产品开发的五个阶段新产品开发的五个阶段发展阶段发展阶段特点特点负责单位负责单位工程方法工程方法传统传统技术推动技术推动某种新技术的应用，推动新功能产品的某种新技术的应用，推动新功能产品的形成形成设计部门设计部门串行工程方法串行工程方法( (信息处理间断，信息处理间断，数据生成重复数

41、据生成重复) )需求拉动需求拉动市场的某种需求，促进新功能产品的出市场的某种需求，促进新功能产品的出现现设计部门设计部门推拉结合推拉结合技术推动与需求拉动相结合技术推动与需求拉动相结合设计部门设计部门现代现代功能和过程功能和过程集合集合开发新产品同时考虑功能、制造、成本、开发新产品同时考虑功能、制造、成本、周期等，由计算机网络下的包括设计、周期等，由计算机网络下的包括设计、工艺、计划、制造和装配部门的生产系工艺、计划、制造和装配部门的生产系统共同开发统共同开发并行设计组并行设计组并行工程方法并行工程方法( (信息处理集成信息处理集成化，数据集中化，数据集中一次生成一次生成) )系统集成和系统集

42、成和网络网络开发新产品由生产系统和社会系统共同开发新产品由生产系统和社会系统共同完成。生产系统包括情报研究、设计、完成。生产系统包括情报研究、设计、工艺、计划、制造、装配等部门。社会工艺、计划、制造、装配等部门。社会系统包括经营、销售、供应、维修、用系统包括经营、销售、供应、维修、用户服务、改进和升级换代、报废回收、户服务、改进和升级换代、报废回收、同行的竞争与联合、公关部门等同行的竞争与联合、公关部门等并行设计组并行设计组( (扩大扩大) )并行工程方法，并行工程方法，精简机构、模精简机构、模糊分工，各部糊分工，各部门并行工作门并行工作三、机械产品设计的三个阶段三、机械产品设计的三个阶段 根

43、据机械产品设计任务不同，产品设计三根据机械产品设计任务不同，产品设计三种类型：种类型： 1、开发性设计、开发性设计 2、适应性设计、适应性设计 3、变型设计、变型设计开发性设计：开发性设计：应用可行的新技术，创新构思，设应用可行的新技术，创新构思，设计工作原理和功能结构创新的产品，或赶超先进水计工作原理和功能结构创新的产品，或赶超先进水平，或适应政策要求，或避开市场热点开发有特色平，或适应政策要求，或避开市场热点开发有特色的冷门产品。效益高、风险大。的冷门产品。效益高、风险大。适应性设计：适应性设计：工作原理方案保持不变，变更局部工作原理方案保持不变，变更局部或增设部件。加强辅助功能。或增设部

44、件。加强辅助功能。变型设计：变型设计：工作原理和功能结构不变，变更现有工作原理和功能结构不变，变更现有产品结构配置和尺寸，改进材料工艺。产品结构配置和尺寸，改进材料工艺。对于最典型的对于最典型的开发性设计开发性设计，机械产品，机械产品设计分三个阶段：设计分三个阶段：（一）功能原理设计（一）功能原理设计l l1、任务：、任务： 功能是某一产品的特定工作能力的抽象化描述。功能是某一产品的特定工作能力的抽象化描述。功能是某一产品的特定工作能力的抽象化描述。功能是某一产品的特定工作能力的抽象化描述。产品的功能原理设计是针对某一确定的功能要求，产品的功能原理设计是针对某一确定的功能要求，产品的功能原理设

45、计是针对某一确定的功能要求，产品的功能原理设计是针对某一确定的功能要求，寻求一些物理效应，并借助于某些作用原理来求得寻求一些物理效应，并借助于某些作用原理来求得寻求一些物理效应，并借助于某些作用原理来求得寻求一些物理效应，并借助于某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理。一些实现该功能目标的解法原理。一些实现该功能目标的解法原理。一些实现该功能目标的解法原理。 l l2、重点：、重点： 创新构思，思维发散，多解评优，简图示意创新构思，思维发散，多解评优，简图示意创新构思，思维发散，多解评优，简图示意创新构思，思维发散，多解评优，简图示意l l3、特点：、特点： (1) (1) 以新的物理

46、效应代替旧的物理效应，使机器的以新的物理效应代替旧的物理效应，使机器的以新的物理效应代替旧的物理效应，使机器的以新的物理效应代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本变化。工作原理发生根本变化。工作原理发生根本变化。工作原理发生根本变化。 (2) (2) 开发人员有新概念、新构思，引入新技术、新开发人员有新概念、新构思，引入新技术、新开发人员有新概念、新构思，引入新技术、新开发人员有新概念、新构思，引入新技术、新材料、新工艺。材料、新工艺。材料、新工艺。材料、新工艺。 (3) (3) 机器的品质发生质的变化。机器的品质发生质的变化。机器的品质发生质的变化。机器的品质发生质的变化。l l4、工作

47、要点：、工作要点： (1) (1) 明确所要设计任务的功能目标；明确所要设计任务的功能目标；明确所要设计任务的功能目标；明确所要设计任务的功能目标； (2) (2) 调查分析已有的解法原理；调查分析已有的解法原理；调查分析已有的解法原理；调查分析已有的解法原理； (3) (3) 创新构思，寻求更合理的解法；创新构思，寻求更合理的解法；创新构思，寻求更合理的解法；创新构思，寻求更合理的解法； (4) (4) 初步预想实用化的可能性；初步预想实用化的可能性；初步预想实用化的可能性；初步预想实用化的可能性； (5) (5) 认真进行原理性试验。认真进行原理性试验。认真进行原理性试验。认真进行原理性试

48、验。（二）、实用性设计（二）、实用性设计l l1、任务：、任务：使原理构思转化为具有实用水平的机使原理构思转化为具有实用水平的机使原理构思转化为具有实用水平的机使原理构思转化为具有实用水平的机器。完成从整体设计、部件设计、零件设计到制器。完成从整体设计、部件设计、零件设计到制器。完成从整体设计、部件设计、零件设计到制器。完成从整体设计、部件设计、零件设计到制造施工的全部技术资料。造施工的全部技术资料。造施工的全部技术资料。造施工的全部技术资料。l l2、重点：、重点：性能价格比，结构设计性能价格比，结构设计性能价格比，结构设计性能价格比，结构设计( (零部件形状、零部件形状、零部件形状、零部件

49、形状、装配关系、材料、加工要求、表面处理、总体布装配关系、材料、加工要求、表面处理、总体布装配关系、材料、加工要求、表面处理、总体布装配关系、材料、加工要求、表面处理、总体布置、安装等置、安装等置、安装等置、安装等) )l l3、特点：、特点：工作具体精细工作具体精细工作具体精细工作具体精细 既先进又符合国情既先进又符合国情既先进又符合国情既先进又符合国情 经济合理、易造便修经济合理、易造便修经济合理、易造便修经济合理、易造便修l l4、工作要点、工作要点: (1) (1)总体设计总体设计总体设计总体设计 定工艺方案，定基本常数，定传动机定工艺方案，定基本常数，定传动机定工艺方案，定基本常数，

50、定传动机定工艺方案，定基本常数，定传动机构简图，作工作循环图。满足技术、经济、文化要构简图，作工作循环图。满足技术、经济、文化要构简图，作工作循环图。满足技术、经济、文化要构简图，作工作循环图。满足技术、经济、文化要求。求。求。求。 (2)(2)结构设计结构设计结构设计结构设计 结构方案应当可靠、明确、简单。结结构方案应当可靠、明确、简单。结结构方案应当可靠、明确、简单。结结构方案应当可靠、明确、简单。结构方案设计要满足下列原理：构方案设计要满足下列原理：构方案设计要满足下列原理：构方案设计要满足下列原理：等强度原理；等强度原理；等强度原理；等强度原理；合合合合理力流原理；理力流原理；理力流原

51、理；理力流原理；变形协调原理；变形协调原理；变形协调原理；变形协调原理；力平衡原理；力平衡原理；力平衡原理；力平衡原理；任务分配原理；任务分配原理；任务分配原理；任务分配原理；自补偿、自增强、自平衡、自保自补偿、自增强、自平衡、自保自补偿、自增强、自平衡、自保自补偿、自增强、自平衡、自保护原理；护原理；护原理；护原理；稳定性原理。稳定性原理。稳定性原理。稳定性原理。 (3) (3)执行件设计执行件设计执行件设计执行件设计 应用下列设计方法进行执行件设计：应用下列设计方法进行执行件设计：应用下列设计方法进行执行件设计：应用下列设计方法进行执行件设计： 可靠性设计；可靠性设计；可靠性设计；可靠性设

52、计；动态设计；动态设计；动态设计；动态设计；抗磨损设计；抗磨损设计；抗磨损设计；抗磨损设计；人人人人机学设计；机学设计；机学设计；机学设计；热变形设计；热变形设计；热变形设计；热变形设计；抗疲劳设计。抗疲劳设计。抗疲劳设计。抗疲劳设计。（三）、商品化设计（三）、商品化设计l l1、任务：、任务：产品不止在技术上成功，要保证产品在产品不止在技术上成功，要保证产品在产品不止在技术上成功，要保证产品在产品不止在技术上成功，要保证产品在市场竞争中成功。市场竞争中成功。市场竞争中成功。市场竞争中成功。l l2、重点：、重点：核心是核心是核心是核心是 产品功能原理的新颖性，基础产品功能原理的新颖性，基础产

53、品功能原理的新颖性，基础产品功能原理的新颖性，基础是产品技术性能的先进性，包装是对市场要求的适是产品技术性能的先进性，包装是对市场要求的适是产品技术性能的先进性，包装是对市场要求的适是产品技术性能的先进性，包装是对市场要求的适应性。应性。应性。应性。 l l3、特点：、特点： (1) (1) 销售策略：市场调查，广告宣传，售后服务。销售策略：市场调查，广告宣传，售后服务。销售策略：市场调查，广告宣传，售后服务。销售策略：市场调查，广告宣传，售后服务。 (2) (2) 经营策略：提高产品质量，增加技术储备，树经营策略：提高产品质量，增加技术储备，树经营策略：提高产品质量，增加技术储备，树经营策略

54、：提高产品质量，增加技术储备，树立企业信誉。立企业信誉。立企业信誉。立企业信誉。 (3) (3) 设计策略：性能的适用性变化设计策略：性能的适用性变化设计策略：性能的适用性变化设计策略：性能的适用性变化( (标准化、系列化、标准化、系列化、标准化、系列化、标准化、系列化、通用化、模块化通用化、模块化通用化、模块化通用化、模块化) )，艺术造型、价值分型。，艺术造型、价值分型。，艺术造型、价值分型。，艺术造型、价值分型。 l l4、工作要点：、工作要点： (1) (1) 性能的改变：性能的改变：性能的改变：性能的改变：适应不同条件适应不同条件适应不同条件适应不同条件( (国家、民族、地国家、民族

55、、地国家、民族、地国家、民族、地区、气候区、气候区、气候区、气候) )；开发新功能；开发新功能；开发新功能；开发新功能；增添附加功能。增添附加功能。增添附加功能。增添附加功能。 (2) (2) 产品性能尺寸系列化，零部件标准化，非标零部产品性能尺寸系列化，零部件标准化，非标零部产品性能尺寸系列化，零部件标准化，非标零部产品性能尺寸系列化，零部件标准化，非标零部件通用化，零部件设计模块化。可减少设计工作量，件通用化，零部件设计模块化。可减少设计工作量，件通用化，零部件设计模块化。可减少设计工作量，件通用化，零部件设计模块化。可减少设计工作量，便于安排批量生产，减少重复出现的技术过失，增便于安排批

56、量生产，减少重复出现的技术过失，增便于安排批量生产，减少重复出现的技术过失，增便于安排批量生产，减少重复出现的技术过失，增大互换性，有利于增加品种、扩大生产。大互换性，有利于增加品种、扩大生产。大互换性，有利于增加品种、扩大生产。大互换性，有利于增加品种、扩大生产。 (3) (3) 工业产品艺术造型，以先进的科技功能为基础，工业产品艺术造型，以先进的科技功能为基础，工业产品艺术造型，以先进的科技功能为基础，工业产品艺术造型，以先进的科技功能为基础，设计美观适用的外型和布局，满足精神功能要求。设计美观适用的外型和布局，满足精神功能要求。设计美观适用的外型和布局，满足精神功能要求。设计美观适用的外

57、型和布局，满足精神功能要求。 (4) (4) 价值分析价值分析价值分析价值分析 价值分析是产品达到物美价廉的有效价值分析是产品达到物美价廉的有效价值分析是产品达到物美价廉的有效价值分析是产品达到物美价廉的有效的现代管理技术，研究如何以最低寿命周期费用可的现代管理技术，研究如何以最低寿命周期费用可的现代管理技术，研究如何以最低寿命周期费用可的现代管理技术，研究如何以最低寿命周期费用可靠地实现必要的功能，其目标是提高产品的价值。靠地实现必要的功能，其目标是提高产品的价值。靠地实现必要的功能，其目标是提高产品的价值。靠地实现必要的功能，其目标是提高产品的价值。 四、机械产品设计的一般过程四、机械产品

58、设计的一般过程1、产品规划阶段、产品规划阶段2、原理方案设计、原理方案设计阶段阶段3、技术设计阶段、技术设计阶段4、施工设计阶段、施工设计阶段 产品规划阶段产品规划阶段 产品规划、明确设计任务就是决策开发新产品，为产品规划、明确设计任务就是决策开发新产品，为新技术系统设定技术过程和边界，是一项创造性的工新技术系统设定技术过程和边界，是一项创造性的工作。要在集约信息、调研预测的基础上，识别社会的作。要在集约信息、调研预测的基础上，识别社会的真正需求，进行可行性分析，提出可行性报告和合理真正需求，进行可行性分析，提出可行性报告和合理的设计要求及设计参数项目表。的设计要求及设计参数项目表。 集约信息

59、应该是生产单位中包括从情报、设计、制集约信息应该是生产单位中包括从情报、设计、制造到社会服务等所有业务部门的任务。调研要从市场、造到社会服务等所有业务部门的任务。调研要从市场、技术、社会三个方面进行。预测要按科学的方法进行。技术、社会三个方面进行。预测要按科学的方法进行。识别需求的可行性分析和可行性报告，应由所有业务识别需求的可行性分析和可行性报告，应由所有业务部门参加的并行设计组和用户共同完成，而不是设计部门参加的并行设计组和用户共同完成，而不是设计部门或少数部门完成。部门或少数部门完成。 原理方案设计阶段原理方案设计阶段 原理方案设计就是新产品的功能原理设计。用系统原理方案设计就是新产品的

60、功能原理设计。用系统化设计法将确定了的新产品总功能按层次分解为分功化设计法将确定了的新产品总功能按层次分解为分功能直到功能元。用形态学矩阵来组合按不同方法求得能直到功能元。用形态学矩阵来组合按不同方法求得的各功能元的多个解，得到技术系统的多个功能原理的各功能元的多个解，得到技术系统的多个功能原理解。经过必要的原理试验，通过评价决策，寻求其中解。经过必要的原理试验，通过评价决策，寻求其中的最优解即新产品的最优原理方案，列表给出原理参的最优解即新产品的最优原理方案，列表给出原理参数，并作出新产品的功能原理方案图。数，并作出新产品的功能原理方案图。 技术设计阶段技术设计阶段 技术设计是把新产品的最优

61、原理方案具体化。首先技术设计是把新产品的最优原理方案具体化。首先是总体设计，按照人是总体设计，按照人机机环境环境社会的合理社会的合理要求，对产品各部分的位置、运动、控制等进行总体要求，对产品各部分的位置、运动、控制等进行总体布局。然后分为同时进行的实用化设计和商品化设计布局。然后分为同时进行的实用化设计和商品化设计两条设计路线，分别经过结构设计两条设计路线，分别经过结构设计(材料、尺寸等材料、尺寸等)和和造型设计造型设计(美感、宜人性等美感、宜人性等)得到若干个结构方案和外得到若干个结构方案和外观方案。分别经过试验和评价，得到最优结构方案和观方案。分别经过试验和评价，得到最优结构方案和最优造型

62、方案。最后分别得出结构设计技术条件、总最优造型方案。最后分别得出结构设计技术条件、总体布置草图、结构装配草图和造型设计技术条件、总体布置草图、结构装配草图和造型设计技术条件、总体效果草图、外观构思模型。以上两条设计路线的每体效果草图、外观构思模型。以上两条设计路线的每一步骤，都经过交流互补，而不是先后完成，最后完一步骤，都经过交流互补，而不是先后完成，最后完成的图纸和文件所表示的是统一的新产品。成的图纸和文件所表示的是统一的新产品。 施工设计阶段施工设计阶段 施工设计是把技术设计的结果变成施工的技术文件。施工设计是把技术设计的结果变成施工的技术文件。一般来说，要完成零件工作图、部件装配图、造型

63、效一般来说，要完成零件工作图、部件装配图、造型效果图、设计和使用说明书、设计和工艺文件等。果图、设计和使用说明书、设计和工艺文件等。 以上工程设计的四个工作阶段，应尽可能地实现以上工程设计的四个工作阶段，应尽可能地实现以上工程设计的四个工作阶段，应尽可能地实现以上工程设计的四个工作阶段，应尽可能地实现CAD/CAMCAD/CAM一体化，可以大大减少工作量，加快设计进一体化，可以大大减少工作量，加快设计进一体化，可以大大减少工作量，加快设计进一体化，可以大大减少工作量，加快设计进度。度。度。度。 在新产品设计的四个工作阶段中，要在各种现代设在新产品设计的四个工作阶段中，要在各种现代设在新产品设计

64、的四个工作阶段中，要在各种现代设在新产品设计的四个工作阶段中，要在各种现代设计理论指导下，用不同的现代设计方法进行工作。表计理论指导下，用不同的现代设计方法进行工作。表计理论指导下，用不同的现代设计方法进行工作。表计理论指导下，用不同的现代设计方法进行工作。表1-41-4示出新产品设计一般进程的不同阶段、步骤、使用示出新产品设计一般进程的不同阶段、步骤、使用示出新产品设计一般进程的不同阶段、步骤、使用示出新产品设计一般进程的不同阶段、步骤、使用方法和指导理论供参考。方法和指导理论供参考。方法和指导理论供参考。方法和指导理论供参考。表表 1-4 产品设计的一般过程产品设计的一般过程阶段阶段阶段阶

65、段步骤步骤步骤步骤方法方法方法方法主要指导理论主要指导理论主要指导理论主要指导理论产品规划产品规划产品规划产品规划设计方法设计方法设计方法设计方法预测技术预测技术预测技术预测技术设计方法学、设计方法学、设计方法学、设计方法学、技术预测理论、技术预测理论、技术预测理论、技术预测理论、市场学、信息学市场学、信息学市场学、信息学市场学、信息学原理方案原理方案原理方案原理方案设计设计设计设计系统化设计方法系统化设计方法系统化设计方法系统化设计方法创造技法创造技法创造技法创造技法评价决策方法评价决策方法评价决策方法评价决策方法系统工程学、形态学、系统工程学、形态学、系统工程学、形态学、系统工程学、形态学

66、、创造学、思维心理学、创造学、思维心理学、创造学、思维心理学、创造学、思维心理学、决策论、模糊数学决策论、模糊数学决策论、模糊数学决策论、模糊数学技术设计技术设计技术设计技术设计价值设计、优化设计、可价值设计、优化设计、可价值设计、优化设计、可价值设计、优化设计、可靠性设计、宜人性设计、靠性设计、宜人性设计、靠性设计、宜人性设计、靠性设计、宜人性设计、产品造型设计、系列化设产品造型设计、系列化设产品造型设计、系列化设产品造型设计、系列化设计、机械性能设计、工艺计、机械性能设计、工艺计、机械性能设计、工艺计、机械性能设计、工艺性设计、自动化设计性设计、自动化设计性设计、自动化设计性设计、自动化设

67、计现代设计诸方法现代设计诸方法现代设计诸方法现代设计诸方法施工设计施工设计施工设计施工设计各种制造、装配造型、装各种制造、装配造型、装各种制造、装配造型、装各种制造、装配造型、装饰、检验等方法饰、检验等方法饰、检验等方法饰、检验等方法各种工艺学各种工艺学各种工艺学各种工艺学 第三节第三节 部分现代设计方法简介部分现代设计方法简介一、可靠性设计一、可靠性设计概念：可靠性指产品在规定条件下和规定时间内，完成概念：可靠性指产品在规定条件下和规定时间内，完成概念：可靠性指产品在规定条件下和规定时间内，完成概念：可靠性指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。规定功能的能力。规定功能的能力。规

68、定功能的能力。特点：对于机械设计，特点：对于机械设计，特点：对于机械设计，特点：对于机械设计，认为作用在零部件上的载荷认为作用在零部件上的载荷认为作用在零部件上的载荷认为作用在零部件上的载荷和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；由于载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概由于载荷和材

69、料性能等都是随机变量，所以必须用概由于载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概由于载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解；率统计的方法求解；率统计的方法求解；率统计的方法求解；认为所设计的任何产品都存认为所设计的任何产品都存认为所设计的任何产品都存认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度，从而弥补了常规设计法的不足。作中的可靠程度，从而弥补了常规设计法的不足。作中的可靠程度，从而弥补了常规设计

70、法的不足。作中的可靠程度，从而弥补了常规设计法的不足。 二、有限元法二、有限元法基本思想：将问题的求解域划分为一系列单元，单元基本思想：将问题的求解域划分为一系列单元，单元基本思想：将问题的求解域划分为一系列单元，单元基本思想：将问题的求解域划分为一系列单元，单元之间仅靠节点联结，单元内部点的待求量可由单元之间仅靠节点联结，单元内部点的待求量可由单元之间仅靠节点联结，单元内部点的待求量可由单元之间仅靠节点联结，单元内部点的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插值求得。由于单元形节点量通过选定的函数关系插值求得。由于单元形节点量通过选定的函数关系插值求得。由于单元形节点量通过选定的函数关系插值

71、求得。由于单元形状简单，易于由平衡关系或能量关系建立节点量之状简单，易于由平衡关系或能量关系建立节点量之状简单，易于由平衡关系或能量关系建立节点量之状简单，易于由平衡关系或能量关系建立节点量之间的方程式，然后将各个单元方程间的方程式，然后将各个单元方程间的方程式，然后将各个单元方程间的方程式，然后将各个单元方程“ “组集组集组集组集” ”在一起在一起在一起在一起而形成总体代数方程组，计入边界条件后即可对方而形成总体代数方程组，计入边界条件后即可对方而形成总体代数方程组，计入边界条件后即可对方而形成总体代数方程组，计入边界条件后即可对方程组求解。单元划分越细，计算结果就越精确。程组求解。单元划分

72、越细，计算结果就越精确。程组求解。单元划分越细，计算结果就越精确。程组求解。单元划分越细，计算结果就越精确。基本步骤：单元划分基本步骤：单元划分基本步骤：单元划分基本步骤：单元划分 确定单元插值函数确定单元插值函数确定单元插值函数确定单元插值函数 单元方单元方单元方单元方程程程程 单元组集单元组集单元组集单元组集( (建立总体方程组建立总体方程组建立总体方程组建立总体方程组) ) 代入边界条件，代入边界条件，代入边界条件，代入边界条件，解方程组解方程组解方程组解方程组三、动态设计三、动态设计概念：机械动态特性是指机械本身的固有频率，阻尼概念：机械动态特性是指机械本身的固有频率，阻尼概念：机械动

73、态特性是指机械本身的固有频率，阻尼概念：机械动态特性是指机械本身的固有频率，阻尼特性和对应于各阶段固有频率的振型，以及机械在特性和对应于各阶段固有频率的振型，以及机械在特性和对应于各阶段固有频率的振型，以及机械在特性和对应于各阶段固有频率的振型，以及机械在动态载荷作用下的响应。动态载荷作用下的响应。动态载荷作用下的响应。动态载荷作用下的响应。目的：按照机械动态特性的要求对机械设备或图形进目的：按照机械动态特性的要求对机械设备或图形进目的：按照机械动态特性的要求对机械设备或图形进目的：按照机械动态特性的要求对机械设备或图形进行审核、修改或重新设计。行审核、修改或重新设计。行审核、修改或重新设计。

74、行审核、修改或重新设计。方法：对满足传统工作性能要求的初步设计图样或实方法：对满足传统工作性能要求的初步设计图样或实方法：对满足传统工作性能要求的初步设计图样或实方法：对满足传统工作性能要求的初步设计图样或实物进行动力学建模，按此模型得到机械的动态特性，物进行动力学建模，按此模型得到机械的动态特性，物进行动力学建模，按此模型得到机械的动态特性，物进行动力学建模，按此模型得到机械的动态特性，然后对初步设计进行审核；或按给定的动态特性对然后对初步设计进行审核；或按给定的动态特性对然后对初步设计进行审核；或按给定的动态特性对然后对初步设计进行审核；或按给定的动态特性对原设计进行修改；或预测机械结构的

75、改变引起的机原设计进行修改；或预测机械结构的改变引起的机原设计进行修改；或预测机械结构的改变引起的机原设计进行修改；或预测机械结构的改变引起的机械动态特性的变化；这一再设计过程有时要反复进械动态特性的变化；这一再设计过程有时要反复进械动态特性的变化；这一再设计过程有时要反复进械动态特性的变化；这一再设计过程有时要反复进行，直至最后设计出满意的机械设备。行，直至最后设计出满意的机械设备。行，直至最后设计出满意的机械设备。行，直至最后设计出满意的机械设备。四、计算机辅助设计四、计算机辅助设计概念：概念：概念：概念：CAD (Computer Aided Design) CAD (Computer

76、Aided Design) 是指设计者以是指设计者以是指设计者以是指设计者以有高速计算能力和显示图形的计算机为工具，用各有高速计算能力和显示图形的计算机为工具，用各有高速计算能力和显示图形的计算机为工具，用各有高速计算能力和显示图形的计算机为工具，用各自的专业知识对产品进行的规划、分析计算、综合、自的专业知识对产品进行的规划、分析计算、综合、自的专业知识对产品进行的规划、分析计算、综合、自的专业知识对产品进行的规划、分析计算、综合、模拟、评价、绘图和编写技术文件等设计活动的总模拟、评价、绘图和编写技术文件等设计活动的总模拟、评价、绘图和编写技术文件等设计活动的总模拟、评价、绘图和编写技术文件等

77、设计活动的总称。称。称。称。功能：几何造型，工程计算分析，模拟与试验，自动功能：几何造型，工程计算分析，模拟与试验，自动功能：几何造型，工程计算分析，模拟与试验，自动功能：几何造型，工程计算分析，模拟与试验，自动绘图绘图绘图绘图特点：提高设计工作效率，缩短设计周期，加快产品特点：提高设计工作效率，缩短设计周期，加快产品特点：提高设计工作效率，缩短设计周期，加快产品特点：提高设计工作效率，缩短设计周期，加快产品的更新换代；提高设计质量；图纸输出格式统一，的更新换代；提高设计质量；图纸输出格式统一，的更新换代；提高设计质量；图纸输出格式统一，的更新换代；提高设计质量；图纸输出格式统一，质量高，修改

78、方便；减轻设计人员的劳动强度；有质量高，修改方便；减轻设计人员的劳动强度；有质量高，修改方便；减轻设计人员的劳动强度；有质量高，修改方便；减轻设计人员的劳动强度；有利于产品的标准化、系列化、通用化；有利于计算利于产品的标准化、系列化、通用化；有利于计算利于产品的标准化、系列化、通用化；有利于计算利于产品的标准化、系列化、通用化；有利于计算机辅助制造的发展。机辅助制造的发展。机辅助制造的发展。机辅助制造的发展。 五、人工神经元计算方法五、人工神经元计算方法概念：借鉴人脑的结构和特点，通过大量简单计算概念：借鉴人脑的结构和特点，通过大量简单计算概念：借鉴人脑的结构和特点，通过大量简单计算概念：借鉴

79、人脑的结构和特点，通过大量简单计算单元单元单元单元( (神经元神经元神经元神经元) )互连组成的大规模并行分布式信息互连组成的大规模并行分布式信息互连组成的大规模并行分布式信息互连组成的大规模并行分布式信息处理和非线性动力学系统。处理和非线性动力学系统。处理和非线性动力学系统。处理和非线性动力学系统。特点：连续时间非线性动力学、网络的全局作用、特点：连续时间非线性动力学、网络的全局作用、特点：连续时间非线性动力学、网络的全局作用、特点：连续时间非线性动力学、网络的全局作用、大规模并行分布处理及高度的鲁棒性和学习联想大规模并行分布处理及高度的鲁棒性和学习联想大规模并行分布处理及高度的鲁棒性和学习

80、联想大规模并行分布处理及高度的鲁棒性和学习联想能力。同时它又有一般非线性动力系统的共性，能力。同时它又有一般非线性动力系统的共性，能力。同时它又有一般非线性动力系统的共性，能力。同时它又有一般非线性动力系统的共性，即不可预测性、吸引性、耗散性、非平衡性、不即不可预测性、吸引性、耗散性、非平衡性、不即不可预测性、吸引性、耗散性、非平衡性、不即不可预测性、吸引性、耗散性、非平衡性、不可逆性、高维性、广泛连接性与自适应性等。可逆性、高维性、广泛连接性与自适应性等。可逆性、高维性、广泛连接性与自适应性等。可逆性、高维性、广泛连接性与自适应性等。人工神经元网络：是由许多相互联结在一起的神经人工神经元网络

81、：是由许多相互联结在一起的神经人工神经元网络：是由许多相互联结在一起的神经人工神经元网络：是由许多相互联结在一起的神经元组成，神经元按层进行组织，连续两层之间全元组成，神经元按层进行组织，连续两层之间全元组成，神经元按层进行组织，连续两层之间全元组成，神经元按层进行组织，连续两层之间全部或随机联结，通常有两层与外界联系，即输入部或随机联结，通常有两层与外界联系，即输入部或随机联结，通常有两层与外界联系，即输入部或随机联结，通常有两层与外界联系，即输入层和输出层，其它为隐层。层和输出层，其它为隐层。层和输出层，其它为隐层。层和输出层，其它为隐层。网络计算：两个阶段网络计算：两个阶段网络计算：两个

82、阶段网络计算：两个阶段学习和计算学习和计算学习和计算学习和计算 BP (Back Propagation) 网络结构图网络结构图 反向传播用于反向传播用于逐层传递误差，逐层传递误差，修改神经元间的修改神经元间的连接权值，以使连接权值，以使网络对输入信息网络对输入信息经过计算后所得经过计算后所得到的输出能达到到的输出能达到期望的误差要求期望的误差要求中中板板断断面面平平均均温温度度六、工程遗传算法六、工程遗传算法概念：是基于生物界的自然选择与遗传机理的一种搜概念：是基于生物界的自然选择与遗传机理的一种搜概念：是基于生物界的自然选择与遗传机理的一种搜概念：是基于生物界的自然选择与遗传机理的一种搜索

83、算法，综合了适者生存和遗传信息的结构性和随索算法，综合了适者生存和遗传信息的结构性和随索算法，综合了适者生存和遗传信息的结构性和随索算法，综合了适者生存和遗传信息的结构性和随机性交换的生物进化特点，使最满足目标的决策获机性交换的生物进化特点，使最满足目标的决策获机性交换的生物进化特点，使最满足目标的决策获机性交换的生物进化特点，使最满足目标的决策获得最大的生存可能。得最大的生存可能。得最大的生存可能。得最大的生存可能。特点：遗传算法的一次迭代，相当于生物进化中的一特点：遗传算法的一次迭代，相当于生物进化中的一特点：遗传算法的一次迭代，相当于生物进化中的一特点：遗传算法的一次迭代，相当于生物进化

84、中的一代遗传，产生一组最大生成可能的新的人工物种。代遗传，产生一组最大生成可能的新的人工物种。代遗传，产生一组最大生成可能的新的人工物种。代遗传，产生一组最大生成可能的新的人工物种。虽然具有一定的随机性，但是充分利用历经的信息虽然具有一定的随机性，但是充分利用历经的信息虽然具有一定的随机性，但是充分利用历经的信息虽然具有一定的随机性，但是充分利用历经的信息来确定新的更好的搜索点。来确定新的更好的搜索点。来确定新的更好的搜索点。来确定新的更好的搜索点。优点：应用广泛、非线性性、适应性、并行性优点：应用广泛、非线性性、适应性、并行性优点：应用广泛、非线性性、适应性、并行性优点：应用广泛、非线性性、

85、适应性、并行性 三种基本算子：三种基本算子：三种基本算子：三种基本算子： 复制、交配和突变复制、交配和突变复制、交配和突变复制、交配和突变 GA (Genetic Algorithm)工工程程遗遗传传算算法法流流程程图图七、智能工程七、智能工程概念：是一门关于知识的自动化处理和应用技术的计概念：是一门关于知识的自动化处理和应用技术的计概念：是一门关于知识的自动化处理和应用技术的计概念：是一门关于知识的自动化处理和应用技术的计算机应用学科。算机应用学科。算机应用学科。算机应用学科。内容：复杂系统和简单系统、知识的描述、定性和定内容：复杂系统和简单系统、知识的描述、定性和定内容：复杂系统和简单系统

86、、知识的描述、定性和定内容：复杂系统和简单系统、知识的描述、定性和定量的分析和决策、人机交互系统、知识的自动化处量的分析和决策、人机交互系统、知识的自动化处量的分析和决策、人机交互系统、知识的自动化处量的分析和决策、人机交互系统、知识的自动化处理与使用。理与使用。理与使用。理与使用。原则：开放性原则：开放性原则：开放性原则：开放性( (外部接口好，内部易于扩展）；透明外部接口好，内部易于扩展）；透明外部接口好，内部易于扩展）；透明外部接口好，内部易于扩展）；透明性；继承性；集成性。性；继承性；集成性。性；继承性；集成性。性；继承性；集成性。 名称名称名称名称内内内内 容容容容智能工程智能工程智

87、能工程智能工程人工智能人工智能人工智能人工智能目的性目的性目的性目的性利用具有智能的计算机去利用具有智能的计算机去利用具有智能的计算机去利用具有智能的计算机去解决实际问题解决实际问题解决实际问题解决实际问题计算机智能化计算机智能化计算机智能化计算机智能化( (即模拟人的即模拟人的即模拟人的即模拟人的智能智能智能智能) )学科之间联系学科之间联系学科之间联系学科之间联系应用导向的工程学科应用导向的工程学科应用导向的工程学科应用导向的工程学科相互促进相互促进相互促进相互促进理论研究导向的学科理论研究导向的学科理论研究导向的学科理论研究导向的学科相互发展相互发展相互发展相互发展研究内容研究内容研究内

88、容研究内容知识的自动化处理及应用知识的自动化处理及应用知识的自动化处理及应用知识的自动化处理及应用的技术。知识处理和使用的技术。知识处理和使用的技术。知识处理和使用的技术。知识处理和使用计算机软件，元系统，子计算机软件，元系统，子计算机软件，元系统，子计算机软件，元系统，子系统相互间接口系统相互间接口系统相互间接口系统相互间接口研究人类各种智能活动，判研究人类各种智能活动，判研究人类各种智能活动，判研究人类各种智能活动，判断、图像识别、规划，设计断、图像识别、规划，设计断、图像识别、规划，设计断、图像识别、规划，设计等等等等研究方法研究方法研究方法研究方法计算机集成方法，宏观的计算机集成方法，

89、宏观的计算机集成方法，宏观的计算机集成方法，宏观的过程和效果，力求近似于过程和效果，力求近似于过程和效果，力求近似于过程和效果，力求近似于人类智能解决问题的结果人类智能解决问题的结果人类智能解决问题的结果人类智能解决问题的结果智能活动过程的机理，注重智能活动过程的机理，注重智能活动过程的机理，注重智能活动过程的机理，注重其普遍适应性其普遍适应性其普遍适应性其普遍适应性智能工程和人工智能的区别与联系智能工程和人工智能的区别与联系八、价值工程八、价值工程 价值工程从产品的功能研究开始，对产品进行设计，或重新价值工程从产品的功能研究开始，对产品进行设计，或重新价值工程从产品的功能研究开始，对产品进行

90、设计，或重新价值工程从产品的功能研究开始，对产品进行设计，或重新审查设计图样文件，剔除那些与用户要求的功能无关的材料、审查设计图样文件，剔除那些与用户要求的功能无关的材料、审查设计图样文件，剔除那些与用户要求的功能无关的材料、审查设计图样文件，剔除那些与用户要求的功能无关的材料、结构、零部件，代以更新的构思，设计出功能相同而成本更结构、零部件，代以更新的构思，设计出功能相同而成本更结构、零部件，代以更新的构思，设计出功能相同而成本更结构、零部件，代以更新的构思，设计出功能相同而成本更低的产品。低的产品。低的产品。低的产品。 价值价值价值价值= =功能功能功能功能/ /成本成本成本成本 V=F/

91、C V=F/C 价值指事物的用途或积极作用；功能包括使用功能和美学功价值指事物的用途或积极作用；功能包括使用功能和美学功价值指事物的用途或积极作用；功能包括使用功能和美学功价值指事物的用途或积极作用；功能包括使用功能和美学功能；成本指产品各项生产费用的总和。提高产品的价值从功能；成本指产品各项生产费用的总和。提高产品的价值从功能；成本指产品各项生产费用的总和。提高产品的价值从功能；成本指产品各项生产费用的总和。提高产品的价值从功能、性能、成本分析着手。能、性能、成本分析着手。能、性能、成本分析着手。能、性能、成本分析着手。设计步骤：了解设计对象，明确要求的功能，分析成本的组成，设计步骤：了解设

92、计对象，明确要求的功能，分析成本的组成，设计步骤：了解设计对象，明确要求的功能，分析成本的组成，设计步骤：了解设计对象，明确要求的功能，分析成本的组成，进行价值初评，制定改进方案，获得价值最高的新产品。进行价值初评，制定改进方案，获得价值最高的新产品。进行价值初评，制定改进方案，获得价值最高的新产品。进行价值初评，制定改进方案，获得价值最高的新产品。 九、工业产品艺术造型设计九、工业产品艺术造型设计n n定义：用艺术手段按照美学法则对工业产品进行定义：用艺术手段按照美学法则对工业产品进行定义：用艺术手段按照美学法则对工业产品进行定义：用艺术手段按照美学法则对工业产品进行造型工作，使产品在保证使

93、用功能的前提下，具造型工作，使产品在保证使用功能的前提下，具造型工作，使产品在保证使用功能的前提下，具造型工作，使产品在保证使用功能的前提下，具有美的、富于表现力的审美特性。有美的、富于表现力的审美特性。有美的、富于表现力的审美特性。有美的、富于表现力的审美特性。n n造型设计的三要素：使用功能、艺术形象、物质造型设计的三要素：使用功能、艺术形象、物质造型设计的三要素：使用功能、艺术形象、物质造型设计的三要素：使用功能、艺术形象、物质技术条件。技术条件。技术条件。技术条件。 其中，使用功能是产品造型的出发点和产品赖其中，使用功能是产品造型的出发点和产品赖以生存的主要因素；艺术形象是产品造型的主

94、要以生存的主要因素；艺术形象是产品造型的主要成果；物质技术条件是产品功能和外观质量的物成果；物质技术条件是产品功能和外观质量的物质基础。质基础。n n应遵循的原则有：体现高新科技水平的功能应遵循的原则有：体现高新科技水平的功能美、符合三化的规范美、显示新型材质的肌美、符合三化的规范美、显示新型材质的肌理美、体现先进加工手段的工艺美、表达各理美、体现先进加工手段的工艺美、表达各造型因素整体调和统一的和谐美、追求时代造型因素整体调和统一的和谐美、追求时代精神的新颖美、体现色光新成就的色彩美。精神的新颖美、体现色光新成就的色彩美。 造型设计要有机的运用统一与变化、比例造型设计要有机的运用统一与变化、

95、比例与尺度、均衡与稳定、节奏与韵律等美学法与尺度、均衡与稳定、节奏与韵律等美学法则。造型要寻求线型、平面、立体、色彩、则。造型要寻求线型、平面、立体、色彩、肌理等造型因素的构成规律和变化，以效果肌理等造型因素的构成规律和变化，以效果图、动画、模型等形式，设计出物质功能与图、动画、模型等形式，设计出物质功能与精神功能高度统一的创新产品。精神功能高度统一的创新产品。十、人机工程十、人机工程n n定义：人机工程从系统论的观点研究定义：人机工程从系统论的观点研究定义：人机工程从系统论的观点研究定义：人机工程从系统论的观点研究“ “人人人人机机机机( (操作操作操作操作者的工作对象和环境者的工作对象和环

96、境者的工作对象和环境者的工作对象和环境) )系统系统系统系统” ”中人、机之间的交互作用，中人、机之间的交互作用，中人、机之间的交互作用，中人、机之间的交互作用，研究人的生理和心理特征，合理分配人与机器的功能，研究人的生理和心理特征，合理分配人与机器的功能，研究人的生理和心理特征，合理分配人与机器的功能，研究人的生理和心理特征，合理分配人与机器的功能，正确设计人、机界面，使人、机相互协调，发挥最大正确设计人、机界面，使人、机相互协调，发挥最大正确设计人、机界面，使人、机相互协调，发挥最大正确设计人、机界面，使人、机相互协调，发挥最大的潜力。的潜力。的潜力。的潜力。 在封闭的在封闭的在封闭的在封

97、闭的“ “人人人人机系统机系统机系统机系统” ”中，机器的显示器显示中，机器的显示器显示中，机器的显示器显示中，机器的显示器显示生产过程的信息变化；人的感受器生产过程的信息变化；人的感受器生产过程的信息变化；人的感受器生产过程的信息变化；人的感受器( (眼睛眼睛眼睛眼睛) )感知和接受感知和接受感知和接受感知和接受信息，传给分析器信息，传给分析器信息，传给分析器信息，传给分析器( (大脑大脑大脑大脑) )，对信息进行分析、处理、，对信息进行分析、处理、，对信息进行分析、处理、，对信息进行分析、处理、存储、决策；由执行器存储、决策；由执行器存储、决策；由执行器存储、决策；由执行器( (四肢四肢四

98、肢四肢) )根据决策信息作出反应，根据决策信息作出反应，根据决策信息作出反应，根据决策信息作出反应，操纵机器的控制器，使机器的工作状态发生变化，实操纵机器的控制器，使机器的工作状态发生变化，实操纵机器的控制器，使机器的工作状态发生变化，实操纵机器的控制器，使机器的工作状态发生变化，实现生产过程的转变；从而在机器的显示器上显示新的现生产过程的转变；从而在机器的显示器上显示新的现生产过程的转变；从而在机器的显示器上显示新的现生产过程的转变；从而在机器的显示器上显示新的信息。信息。信息。信息。 人机工程研究封闭的人机工程研究封闭的人机工程研究封闭的人机工程研究封闭的“ “人人人人机系统机系统机系统机

99、系统” ”的每个环节的每个环节的每个环节的每个环节的特性及信息的传递：主要感受器感受信息的范围的特性及信息的传递：主要感受器感受信息的范围的特性及信息的传递：主要感受器感受信息的范围的特性及信息的传递：主要感受器感受信息的范围( (视野视野视野视野) )、能力、能力、能力、能力( (视力视力视力视力) )、差别、差别、差别、差别( (视差视差视差视差) )；分析器感知、解；分析器感知、解；分析器感知、解；分析器感知、解释和处理信息的速度、时间、变化规律；执行器产生释和处理信息的速度、时间、变化规律；执行器产生释和处理信息的速度、时间、变化规律；执行器产生释和处理信息的速度、时间、变化规律；执行

100、器产生力的过程和范围，作出反应的速度和准确度；机器的力的过程和范围，作出反应的速度和准确度；机器的力的过程和范围，作出反应的速度和准确度；机器的力的过程和范围，作出反应的速度和准确度；机器的控制器和显示器这两个人控制器和显示器这两个人控制器和显示器这两个人控制器和显示器这两个人机界面如何设计，才能机界面如何设计，才能机界面如何设计，才能机界面如何设计，才能显示和控制在空间、位置、运动、人的习惯模式上相显示和控制在空间、位置、运动、人的习惯模式上相显示和控制在空间、位置、运动、人的习惯模式上相显示和控制在空间、位置、运动、人的习惯模式上相互协调，适合人的生理和心理特征，提高传递信息的互协调，适合

101、人的生理和心理特征，提高传递信息的互协调，适合人的生理和心理特征，提高传递信息的互协调，适合人的生理和心理特征，提高传递信息的准确度和速度，符合思维逻辑，创造良好的工作条件。准确度和速度，符合思维逻辑，创造良好的工作条件。准确度和速度，符合思维逻辑，创造良好的工作条件。准确度和速度，符合思维逻辑，创造良好的工作条件。 在机器自动化程度日益提高的时代，要研究不断变在机器自动化程度日益提高的时代，要研究不断变在机器自动化程度日益提高的时代，要研究不断变在机器自动化程度日益提高的时代，要研究不断变化的人化的人化的人化的人机系统，设计出更好的合乎人机工程要求机系统，设计出更好的合乎人机工程要求机系统，

102、设计出更好的合乎人机工程要求机系统，设计出更好的合乎人机工程要求的机器。的机器。的机器。的机器。十一、并行工程十一、并行工程n n定义：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过定义：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过定义：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过定义：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程的系统方法。程的系统方法。程的系统方法。程的系统方法。n n要求：产品开发人员在开始设计时，要考虑产品整要求：产品开发人员在开始设计时，要考虑产品整要求：产品开发人员在开始设计时，要考虑产品整要求：产品开发人员在开始设计时，要考虑产品整个生命周期中，从概念形成到报废处理的所有因素，个生命周期

103、中，从概念形成到报废处理的所有因素，个生命周期中，从概念形成到报废处理的所有因素，个生命周期中，从概念形成到报废处理的所有因素，充分利用企业内的一切资源，最大限度地满足市场充分利用企业内的一切资源，最大限度地满足市场充分利用企业内的一切资源，最大限度地满足市场充分利用企业内的一切资源，最大限度地满足市场和用户的需求。即要求所有部门的工程技术人员，和用户的需求。即要求所有部门的工程技术人员，和用户的需求。即要求所有部门的工程技术人员，和用户的需求。即要求所有部门的工程技术人员，组成并行设计组，共同设计制造产品，对产品的各组成并行设计组，共同设计制造产品，对产品的各组成并行设计组，共同设计制造产品

104、，对产品的各组成并行设计组，共同设计制造产品，对产品的各种性能和制造过程进行计算机动态仿真，生成软样种性能和制造过程进行计算机动态仿真，生成软样种性能和制造过程进行计算机动态仿真，生成软样种性能和制造过程进行计算机动态仿真，生成软样品或快速出样，进行分析评议，改进设计，取得最品或快速出样，进行分析评议，改进设计，取得最品或快速出样，进行分析评议，改进设计，取得最品或快速出样，进行分析评议，改进设计，取得最优结果，一次成功。优结果，一次成功。优结果，一次成功。优结果，一次成功。n n目的：在于寻求新产品的易制造性，缩短上市周期目的：在于寻求新产品的易制造性，缩短上市周期目的：在于寻求新产品的易制

105、造性，缩短上市周期目的：在于寻求新产品的易制造性，缩短上市周期和增强市场竞争能力。和增强市场竞争能力。和增强市场竞争能力。和增强市场竞争能力。n n功能：利用计算机的数据处理、信息集成和网络通信的能功能：利用计算机的数据处理、信息集成和网络通信的能功能：利用计算机的数据处理、信息集成和网络通信的能功能：利用计算机的数据处理、信息集成和网络通信的能力，发挥并行设计组的集体力量，将新产品开发研究和生力，发挥并行设计组的集体力量，将新产品开发研究和生力，发挥并行设计组的集体力量，将新产品开发研究和生力，发挥并行设计组的集体力量，将新产品开发研究和生产准备等各种工程活动，尽可能并行交叉地进行。这对换产

106、准备等各种工程活动，尽可能并行交叉地进行。这对换产准备等各种工程活动，尽可能并行交叉地进行。这对换产准备等各种工程活动，尽可能并行交叉地进行。这对换代快、批量不大的产品，能显著缩短周期，提高质量。代快、批量不大的产品，能显著缩短周期，提高质量。代快、批量不大的产品，能显著缩短周期，提高质量。代快、批量不大的产品，能显著缩短周期，提高质量。n n并行工程的内涵还包含了人的因素和企业文化。若新产品并行工程的内涵还包含了人的因素和企业文化。若新产品并行工程的内涵还包含了人的因素和企业文化。若新产品并行工程的内涵还包含了人的因素和企业文化。若新产品按按按按“ “设计设计设计设计试制样机试制样机试制样机

107、试制样机修改设计修改设计修改设计修改设计工艺准备工艺准备工艺准备工艺准备正式投产正式投产正式投产正式投产” ”的的的的串行工程方法，容易造成各自为政、效率低下；而并行工串行工程方法，容易造成各自为政、效率低下；而并行工串行工程方法，容易造成各自为政、效率低下；而并行工串行工程方法，容易造成各自为政、效率低下；而并行工程能改变企业组织结构和工作方法，促进人们之间的相互程能改变企业组织结构和工作方法，促进人们之间的相互程能改变企业组织结构和工作方法，促进人们之间的相互程能改变企业组织结构和工作方法，促进人们之间的相互理解，激励积极性，提高协同作战的能力，塑造良好的企理解，激励积极性，提高协同作战的

108、能力，塑造良好的企理解，激励积极性，提高协同作战的能力，塑造良好的企理解，激励积极性，提高协同作战的能力，塑造良好的企业文化氛围，形成和谐的社会业文化氛围，形成和谐的社会业文化氛围，形成和谐的社会业文化氛围，形成和谐的社会技术系统。技术系统。技术系统。技术系统。十二、模块化设计十二、模块化设计n n定义：模块是具有一定功能和特定结合要素定义：模块是具有一定功能和特定结合要素的零件、组件和部件。所谓的模块化设计，的零件、组件和部件。所谓的模块化设计，简单地说就是程序的编写是用主程序、子程简单地说就是程序的编写是用主程序、子程序、子过程等框架把软件的主要结构和流程序、子过程等框架把软件的主要结构和

109、流程描述出来，并定义和调试好各个框架之间的描述出来，并定义和调试好各个框架之间的输入、输出链接关系，以功能块为单位进行输入、输出链接关系，以功能块为单位进行程序设计，实现其求解算法的方法程序设计，实现其求解算法的方法 。n n目的：为了降低程序复杂度，使程序设计、目的：为了降低程序复杂度，使程序设计、调试和维护等操作简单化。调试和维护等操作简单化。n n特点：可以满足日益增多的多品种、多特点：可以满足日益增多的多品种、多特点：可以满足日益增多的多品种、多特点：可以满足日益增多的多品种、多规格的要求。便于发展变型产品，更新规格的要求。便于发展变型产品，更新规格的要求。便于发展变型产品，更新规格的

110、要求。便于发展变型产品，更新换代，缩短设计和供货周期，提高性价换代，缩短设计和供货周期，提高性价换代，缩短设计和供货周期，提高性价换代，缩短设计和供货周期，提高性价比，便于维修，但对于结合部位和形体比，便于维修，但对于结合部位和形体比，便于维修，但对于结合部位和形体比，便于维修，但对于结合部位和形体设计有特殊要求。设计有特殊要求。设计有特殊要求。设计有特殊要求。n n方法：先建立模块系列型谱，按型谱的方法：先建立模块系列型谱，按型谱的方法：先建立模块系列型谱，按型谱的方法：先建立模块系列型谱，按型谱的横系列、纵系列、全系列、跨系列或组横系列、纵系列、全系列、跨系列或组横系列、纵系列、全系列、跨

111、系列或组横系列、纵系列、全系列、跨系列或组合系列进行设计，确定设计参数，按功合系列进行设计，确定设计参数，按功合系列进行设计，确定设计参数，按功合系列进行设计，确定设计参数，按功能分析法建立功能模块，设计基本模块、能分析法建立功能模块，设计基本模块、能分析法建立功能模块，设计基本模块、能分析法建立功能模块，设计基本模块、辅助模块、特殊模快和调整模块及其结辅助模块、特殊模快和调整模块及其结辅助模块、特殊模快和调整模块及其结辅助模块、特殊模快和调整模块及其结合部位要素，进行排列组合与编码，设合部位要素，进行排列组合与编码，设合部位要素，进行排列组合与编码，设合部位要素，进行排列组合与编码，设计基型

112、和扩展型产品。计基型和扩展型产品。计基型和扩展型产品。计基型和扩展型产品。十三、相似性设计十三、相似性设计n n相似方法是把个别现象的研究结果推广到所有相相似方法是把个别现象的研究结果推广到所有相相似方法是把个别现象的研究结果推广到所有相相似方法是把个别现象的研究结果推广到所有相似现象上去的方法。相似理论是现象模拟和研究似现象上去的方法。相似理论是现象模拟和研究似现象上去的方法。相似理论是现象模拟和研究似现象上去的方法。相似理论是现象模拟和研究相似现象的基础。相似现象的基础。相似现象的基础。相似现象的基础。n n当前用计算机辅助进行相似性设计和代替模型试当前用计算机辅助进行相似性设计和代替模型

113、试当前用计算机辅助进行相似性设计和代替模型试当前用计算机辅助进行相似性设计和代替模型试验，取得明显的效果。解决相似问题的关键是找验，取得明显的效果。解决相似问题的关键是找验，取得明显的效果。解决相似问题的关键是找验，取得明显的效果。解决相似问题的关键是找出相似系统各尺寸参数的相似比。可用相似准则、出相似系统各尺寸参数的相似比。可用相似准则、出相似系统各尺寸参数的相似比。可用相似准则、出相似系统各尺寸参数的相似比。可用相似准则、方程分析、量纲分析列出相似比方程，求出相似方程分析、量纲分析列出相似比方程，求出相似方程分析、量纲分析列出相似比方程，求出相似方程分析、量纲分析列出相似比方程，求出相似比

114、。比。比。比。n n设计步骤：先设计基型产品，确定产品系列是几设计步骤：先设计基型产品，确定产品系列是几设计步骤：先设计基型产品，确定产品系列是几设计步骤：先设计基型产品，确定产品系列是几何相似还是半相似，选择计算级差，求得扩展型何相似还是半相似，选择计算级差，求得扩展型何相似还是半相似，选择计算级差，求得扩展型何相似还是半相似，选择计算级差，求得扩展型产品的参数尺寸，确定系列产品的结构尺寸。产品的参数尺寸，确定系列产品的结构尺寸。产品的参数尺寸，确定系列产品的结构尺寸。产品的参数尺寸，确定系列产品的结构尺寸。十四、摩擦学设计十四、摩擦学设计n n摩擦学是研究相对运动表面的科学及有关的应用技摩

115、擦学是研究相对运动表面的科学及有关的应用技摩擦学是研究相对运动表面的科学及有关的应用技摩擦学是研究相对运动表面的科学及有关的应用技术。由于摩擦损耗占世界能源总消耗量的术。由于摩擦损耗占世界能源总消耗量的术。由于摩擦损耗占世界能源总消耗量的术。由于摩擦损耗占世界能源总消耗量的1/31/21/31/2，在一般机械中磨损失效的零件约占全部报废零件的在一般机械中磨损失效的零件约占全部报废零件的在一般机械中磨损失效的零件约占全部报废零件的在一般机械中磨损失效的零件约占全部报废零件的4/54/5，为节约能源、提高设备可靠性、发展高速机械，为节约能源、提高设备可靠性、发展高速机械，为节约能源、提高设备可靠性

116、、发展高速机械，为节约能源、提高设备可靠性、发展高速机械和生产过程自动化，摩擦学发展迅速。和生产过程自动化，摩擦学发展迅速。和生产过程自动化，摩擦学发展迅速。和生产过程自动化，摩擦学发展迅速。n n摩擦学研究的主要内容有：摩擦学研究的主要内容有：摩擦学研究的主要内容有：摩擦学研究的主要内容有： 1 1、摩擦与磨损机理、摩擦与磨损机理、摩擦与磨损机理、摩擦与磨损机理 研究相对运动表面之间的物理化学作用和表面性能的变化，研究相对运动表面之间的物理化学作用和表面性能的变化，研究相对运动表面之间的物理化学作用和表面性能的变化，研究相对运动表面之间的物理化学作用和表面性能的变化，控制和预测磨损过程。控制

117、和预测磨损过程。控制和预测磨损过程。控制和预测磨损过程。 2 2、润滑理论、润滑理论、润滑理论、润滑理论 研究流体动、静压润滑、弹性流体动压润滑、边界润滑等研究流体动、静压润滑、弹性流体动压润滑、边界润滑等研究流体动、静压润滑、弹性流体动压润滑、边界润滑等研究流体动、静压润滑、弹性流体动压润滑、边界润滑等理论。理论。理论。理论。 3 3、新型耐摩减摩材料与表面处理工艺、新型耐摩减摩材料与表面处理工艺、新型耐摩减摩材料与表面处理工艺、新型耐摩减摩材料与表面处理工艺 如陶瓷材料代替金属；表面强化、表面润滑、表面复合处理等。如陶瓷材料代替金属；表面强化、表面润滑、表面复合处理等。如陶瓷材料代替金属；

118、表面强化、表面润滑、表面复合处理等。如陶瓷材料代替金属；表面强化、表面润滑、表面复合处理等。 4 4、新型润滑材料、新型润滑材料、新型润滑材料、新型润滑材料 如高水基液压介质和润滑剂如高水基液压介质和润滑剂如高水基液压介质和润滑剂如高水基液压介质和润滑剂 5 5、测试技术、测试技术、测试技术、测试技术 采用放射性同位素分析仪、红外线分析仪、振动与噪声监测仪等进行监测。采用放射性同位素分析仪、红外线分析仪、振动与噪声监测仪等进行监测。采用放射性同位素分析仪、红外线分析仪、振动与噪声监测仪等进行监测。采用放射性同位素分析仪、红外线分析仪、振动与噪声监测仪等进行监测。 摩擦学设计是机械构件的运动学设

119、计、强度设计之后的重要设计组成摩擦学设计是机械构件的运动学设计、强度设计之后的重要设计组成摩擦学设计是机械构件的运动学设计、强度设计之后的重要设计组成摩擦学设计是机械构件的运动学设计、强度设计之后的重要设计组成部分，以摩擦、磨损及润滑理论为基础，以系统工程的观点，通过一系部分，以摩擦、磨损及润滑理论为基础，以系统工程的观点，通过一系部分，以摩擦、磨损及润滑理论为基础，以系统工程的观点，通过一系部分，以摩擦、磨损及润滑理论为基础，以系统工程的观点，通过一系列分析计算和经验类比，合理设计机械零部件，采用先进材料和工艺，列分析计算和经验类比，合理设计机械零部件，采用先进材料和工艺，列分析计算和经验类

120、比，合理设计机械零部件，采用先进材料和工艺，列分析计算和经验类比，合理设计机械零部件，采用先进材料和工艺，正确选择润滑方式和装置，预测并排除可能发生的故障，减少机械设备正确选择润滑方式和装置，预测并排除可能发生的故障，减少机械设备正确选择润滑方式和装置，预测并排除可能发生的故障，减少机械设备正确选择润滑方式和装置，预测并排除可能发生的故障，减少机械设备的摩擦损耗，达到经济的稳定摩擦率，提高设备的工作效率和运行可靠的摩擦损耗，达到经济的稳定摩擦率，提高设备的工作效率和运行可靠的摩擦损耗，达到经济的稳定摩擦率，提高设备的工作效率和运行可靠的摩擦损耗，达到经济的稳定摩擦率，提高设备的工作效率和运行可

121、靠性。性。性。性。十五、三次设计十五、三次设计 三次设计是日本质量管理学家田三次设计是日本质量管理学家田三次设计是日本质量管理学家田三次设计是日本质量管理学家田口玄一在口玄一在口玄一在口玄一在2020世纪世纪世纪世纪6060年代提出的一年代提出的一年代提出的一年代提出的一种设计方法：把新产品、新工艺种设计方法：把新产品、新工艺种设计方法：把新产品、新工艺种设计方法：把新产品、新工艺设计分为三个阶段，称为三次设设计分为三个阶段，称为三次设设计分为三个阶段，称为三次设设计分为三个阶段，称为三次设计法。计法。计法。计法。l l第一次设计称为系统设计第一次设计称为系统设计第一次设计称为系统设计第一次设

122、计称为系统设计l l第二次设计称为参数设计第二次设计称为参数设计第二次设计称为参数设计第二次设计称为参数设计l l第三次设计称为容差设计第三次设计称为容差设计第三次设计称为容差设计第三次设计称为容差设计系统设计：根据市场调查，规划产品功能，确定产系统设计：根据市场调查，规划产品功能，确定产系统设计：根据市场调查，规划产品功能，确定产系统设计：根据市场调查，规划产品功能，确定产品基本结构及组成该产品的各种零部件的参数，提品基本结构及组成该产品的各种零部件的参数，提品基本结构及组成该产品的各种零部件的参数，提品基本结构及组成该产品的各种零部件的参数，提出初始设计方案。系统设计主要依靠专业技术人员出

123、初始设计方案。系统设计主要依靠专业技术人员出初始设计方案。系统设计主要依靠专业技术人员出初始设计方案。系统设计主要依靠专业技术人员的专业知识进行。的专业知识进行。的专业知识进行。的专业知识进行。参数设计：在初始设计方案的基础上，对各零部件参数设计：在初始设计方案的基础上，对各零部件参数设计：在初始设计方案的基础上，对各零部件参数设计：在初始设计方案的基础上，对各零部件参数进行优化组合，完成最优设计方案。使产品的参数进行优化组合，完成最优设计方案。使产品的参数进行优化组合，完成最优设计方案。使产品的参数进行优化组合，完成最优设计方案。使产品的技术特性合理，稳定性好，抗干扰能力强，成本低技术特性合

124、理，稳定性好，抗干扰能力强，成本低技术特性合理，稳定性好，抗干扰能力强，成本低技术特性合理，稳定性好，抗干扰能力强，成本低廉。廉。廉。廉。容差设计：在最优设计方案的基础上，进一步分析容差设计：在最优设计方案的基础上，进一步分析容差设计：在最优设计方案的基础上，进一步分析容差设计：在最优设计方案的基础上，进一步分析导致产品技术特性波动的原因，找出关键零部件，导致产品技术特性波动的原因，找出关键零部件，导致产品技术特性波动的原因，找出关键零部件，导致产品技术特性波动的原因，找出关键零部件，确定合适的容差，进而确定定差，并求得质量和成确定合适的容差，进而确定定差，并求得质量和成确定合适的容差，进而确

125、定定差，并求得质量和成确定合适的容差，进而确定定差，并求得质量和成本的最佳平衡。本的最佳平衡。本的最佳平衡。本的最佳平衡。十六、反求工程设计十六、反求工程设计n n反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析方反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析方反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析方反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的组合。反求工程包括设计反求、法和应用技术的组合。反求工程包括设计反求、法和应用技术的组合。反求工程包括设计反求、法和应用技术的组合。反求工程包括设计反求、工艺反求、管理反求等各个方面。以先进产品的工艺反求、管理反求等各个方面。以先进产品的工艺反求、管理反

126、求等各个方面。以先进产品的工艺反求、管理反求等各个方面。以先进产品的实物、软件实物、软件实物、软件实物、软件( (图样、程序、技术文件等图样、程序、技术文件等图样、程序、技术文件等图样、程序、技术文件等) )或影象或影象或影象或影象( (图图图图片、照片等片、照片等片、照片等片、照片等) )作为研究对象，应用现代设计的理论作为研究对象，应用现代设计的理论作为研究对象，应用现代设计的理论作为研究对象，应用现代设计的理论方法，生产工程学、材料学和有关专业知识，进方法，生产工程学、材料学和有关专业知识，进方法，生产工程学、材料学和有关专业知识，进方法，生产工程学、材料学和有关专业知识，进行系统地分析

127、研究，探索掌握其关键技术，进而行系统地分析研究，探索掌握其关键技术，进而行系统地分析研究，探索掌握其关键技术，进而行系统地分析研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类产品。采用不同的方法。开发出同类产品。采用不同的方法。开发出同类产品。采用不同的方法。开发出同类产品。采用不同的方法。n n反求工程的次序首先进行反求分析，针对反求对反求工程的次序首先进行反求分析，针对反求对反求工程的次序首先进行反求分析，针对反求对反求工程的次序首先进行反求分析，针对反求对象的不同形式象的不同形式象的不同形式象的不同形式实物、软件或影象，采用不同实物、软件或影象，采用不同实物、软件或影象，采用不同实物、软件或影象

128、，采用不同的方法。的方法。的方法。的方法。实物反求设计的一般进程如下：实物反求设计的一般进程如下： 1 1、准备工作：、准备工作：、准备工作：、准备工作：广泛了解国际国内同类产品的结构、性能参广泛了解国际国内同类产品的结构、性能参广泛了解国际国内同类产品的结构、性能参广泛了解国际国内同类产品的结构、性能参数、产品系列的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势，数、产品系列的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势，数、产品系列的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势，数、产品系列的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势，以确定是否具备引进条件。进行反求工程设计的项目分析、以确定是否具备引进条件。进

129、行反求工程设计的项目分析、以确定是否具备引进条件。进行反求工程设计的项目分析、以确定是否具备引进条件。进行反求工程设计的项目分析、产品水平、市场预测、用户要求、发展前景、经济效益。写产品水平、市场预测、用户要求、发展前景、经济效益。写产品水平、市场预测、用户要求、发展前景、经济效益。写产品水平、市场预测、用户要求、发展前景、经济效益。写出可行性报告。出可行性报告。出可行性报告。出可行性报告。 2 2、功能分析：、功能分析：、功能分析：、功能分析：对实物进行功能分析，找出相应的功能载体对实物进行功能分析，找出相应的功能载体对实物进行功能分析，找出相应的功能载体对实物进行功能分析，找出相应的功能载

130、体和工作原理。和工作原理。和工作原理。和工作原理。 3 3、实物性能测试：、实物性能测试：、实物性能测试：、实物性能测试：项目有整机性能、运转性能、动态特项目有整机性能、运转性能、动态特项目有整机性能、运转性能、动态特项目有整机性能、运转性能、动态特性、寿命、可靠性等。测试时结合实际测试与理论计算。性、寿命、可靠性等。测试时结合实际测试与理论计算。性、寿命、可靠性等。测试时结合实际测试与理论计算。性、寿命、可靠性等。测试时结合实际测试与理论计算。 4 4、实物分解：、实物分解：、实物分解：、实物分解：分解工作必须保证能恢复原机。不可拆连接分解工作必须保证能恢复原机。不可拆连接分解工作必须保证能

131、恢复原机。不可拆连接分解工作必须保证能恢复原机。不可拆连接一般不分解，尽量不解剖或少解剖。一般不分解，尽量不解剖或少解剖。一般不分解，尽量不解剖或少解剖。一般不分解，尽量不解剖或少解剖。 5 5、测绘零件：、测绘零件：、测绘零件：、测绘零件：完成零件工作图，部件装配图和机器总装图完成零件工作图，部件装配图和机器总装图完成零件工作图，部件装配图和机器总装图完成零件工作图，部件装配图和机器总装图软件反求工程设计的一般进程是：软件反求工程设计的一般进程是： 1 1、准备工作、准备工作、准备工作、准备工作 与实物反求设计相似。与实物反求设计相似。与实物反求设计相似。与实物反求设计相似。 2 2、反求原

132、理方案、反求原理方案、反求原理方案、反求原理方案 分析引进的软件资料，探求其成品的工作分析引进的软件资料，探求其成品的工作分析引进的软件资料，探求其成品的工作分析引进的软件资料，探求其成品的工作可靠性和能否达到技术要求。原理方案的科学性、技术经济方可靠性和能否达到技术要求。原理方案的科学性、技术经济方可靠性和能否达到技术要求。原理方案的科学性、技术经济方可靠性和能否达到技术要求。原理方案的科学性、技术经济方面的可行性、生产率的合理性与先进性、使用维护的宜人性、面的可行性、生产率的合理性与先进性、使用维护的宜人性、面的可行性、生产率的合理性与先进性、使用维护的宜人性、面的可行性、生产率的合理性与

133、先进性、使用维护的宜人性、零部件加工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等。零部件加工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等。零部件加工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等。零部件加工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等。 3 3、 反求结构方案反求结构方案反求结构方案反求结构方案 分析资料，探求其结构要素的新颖性，分析资料，探求其结构要素的新颖性，分析资料，探求其结构要素的新颖性，分析资料，探求其结构要素的新颖性，新材料、新工艺的特点，先进技术的应用，如何创造性地满足新材料、新工艺的特点，先进技术的应用，如何创造性地满足新材料、新工艺的特点，先进技术的应用，如何创造性地满足新材料、新工艺的特点，先进技术

134、的应用，如何创造性地满足下列结构设计原理：等强度原理、合理力流原理、变形协调原下列结构设计原理：等强度原理、合理力流原理、变形协调原下列结构设计原理：等强度原理、合理力流原理、变形协调原下列结构设计原理：等强度原理、合理力流原理、变形协调原理、力平衡原理、任务分配原理、自补偿原理、稳定性原理等。理、力平衡原理、任务分配原理、自补偿原理、稳定性原理等。理、力平衡原理、任务分配原理、自补偿原理、稳定性原理等。理、力平衡原理、任务分配原理、自补偿原理、稳定性原理等。影象反求设计的一般进程是：影象反求设计的一般进程是： 1 1、准备工作、准备工作、准备工作、准备工作 与实物反求设计相似。与实物反求设计

135、相似。与实物反求设计相似。与实物反求设计相似。 2 2、确定基本尺寸、确定基本尺寸、确定基本尺寸、确定基本尺寸 根据影像形成原理分析确定影像中能反映根据影像形成原理分析确定影像中能反映根据影像形成原理分析确定影像中能反映根据影像形成原理分析确定影像中能反映的各种尺寸。影像多数为透视图，在掌握透视变换和透视投影的各种尺寸。影像多数为透视图，在掌握透视变换和透视投影的各种尺寸。影像多数为透视图，在掌握透视变换和透视投影的各种尺寸。影像多数为透视图，在掌握透视变换和透视投影的基础上，根据影像资料作出透视图，从而初定产品的外形尺的基础上，根据影像资料作出透视图，从而初定产品的外形尺的基础上，根据影像资

136、料作出透视图，从而初定产品的外形尺的基础上，根据影像资料作出透视图，从而初定产品的外形尺寸、部件尺寸和一切能观察到的尺寸和外部特征。寸、部件尺寸和一切能观察到的尺寸和外部特征。寸、部件尺寸和一切能观察到的尺寸和外部特征。寸、部件尺寸和一切能观察到的尺寸和外部特征。 3 3、 功能原理分析功能原理分析功能原理分析功能原理分析 根据外部尺寸和结构特征，分析产品的根据外部尺寸和结构特征，分析产品的根据外部尺寸和结构特征，分析产品的根据外部尺寸和结构特征，分析产品的功能原理、总体布局、性能参数、传动控制方案等，初步确定功能原理、总体布局、性能参数、传动控制方案等，初步确定功能原理、总体布局、性能参数、

137、传动控制方案等，初步确定功能原理、总体布局、性能参数、传动控制方案等，初步确定功能载体和工作原理。功能载体和工作原理。功能载体和工作原理。功能载体和工作原理。 4 4、结构分析、结构分析、结构分析、结构分析 根据技术人员的知识和经验，确定具体结构，根据技术人员的知识和经验，确定具体结构，根据技术人员的知识和经验，确定具体结构，根据技术人员的知识和经验，确定具体结构，观察图片等影像资料分辨材料。进行强度、刚度、稳定性等的观察图片等影像资料分辨材料。进行强度、刚度、稳定性等的观察图片等影像资料分辨材料。进行强度、刚度、稳定性等的观察图片等影像资料分辨材料。进行强度、刚度、稳定性等的分析计算。作出反求方案设计，进行评审。分析计算。作出反求方案设计，进行评审。分析计算。作出反求方案设计，进行评审。分析计算。作出反求方案设计，进行评审。 5 5、技术设计、技术设计、技术设计、技术设计 根据评审方案，完成技术设计。根据评审方案，完成技术设计。根据评审方案，完成技术设计。根据评审方案，完成技术设计。