产品设计方法学简课件

浅谈科学发展观指导下的浅谈科学发展观指导下的产品设计方法学产品设计方法学东北大学东北大学 机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院 闻邦椿闻邦椿=浅谈浅谈“产品设计方法学产品设计方法学”=5/16/20241浅谈科学发展观指导下的=浅谈“产品设计方法学”=8/3科学发展观科学发展观及其对指导产品研发和设计的意义及其对指导产品研发和设计的意义 科学发展观科学发展观指导下产品设计方法应有的特点指导下产品设计方法应有的特点科学发展观的特点是全面、稳定、协调和可持续发展科学发展观的特点是全面、稳定、协调和可持续发展:1.1.全面性与系统性全面性与系统性(综合设计与系统化设计综合设计与系统化设计)产产品品设设计计要要求求是是多多方方面面的的,用用单单一一方方法法设设计计很很难难满满足足各各方方面面要求要求,综合地运用各种设计方法进行产品设计是时代要求综合地运用各种设计方法进行产品设计是时代要求。2.2.科学性与实践性科学性与实践性(各种科学的设计方法及产品试验各种科学的设计方法及产品试验)必须努力贯彻实践是检验真理唯一标准的基本原则。必须努力贯彻实践是检验真理唯一标准的基本原则。3.3.继承性与创新性继承性与创新性(创新设计与概念设计创新设计与概念设计)尽最大可能在前人取得研究成果的基础上开展创新研究。尽最大可能在前人取得研究成果的基础上开展创新研究。4.4.协调性与稳定性协调性与稳定性(和谐设计和谐设计)处理好事物内部及和外部环境的协调处理好事物内部及和外部环境的协调,事物才能稳定发展。事物才能稳定发展。5.5.可持续性与长期性可持续性与长期性(绿色设计绿色设计)必须做好环境保护和资源的合理利用必须做好环境保护和资源的合理利用,才能持续发展。才能持续发展。6.6.以人为本以人为本:任何工作都是靠人来完成的任何工作都是靠人来完成的,人是决定因素人是决定因素。5/16/20242科学发展观及其对指导产品研发和设计的意义8/3/20232浅谈科学发展观指导下的浅谈科学发展观指导下的产品设计方法学产品设计方法学 0 0 科学发展观科学发展观及其对指导产品研究开发的重要及其对指导产品研究开发的重要意义意义 新体系新体系产品设计方法学产品设计方法学的创建的创建 1 1 产品功能与性能的内涵产品功能与性能的内涵 2 2 产品设计方法分类及其研究的重要性产品设计方法分类及其研究的重要性 3 3 产品设计的四个阶段产品设计的四个阶段 3.1 3.1 产品设计的调研阶段：产品设计的调研阶段：3I3I产品设计调研产品设计调研 3.2 3.2 产品设计的规划阶段产品设计的规划阶段:7D:7D设计总体规划设计总体规划 3.3 3.3 产品设计的实施阶段产品设计的实施阶段:1+3+X:1+3+X 系统设计系统设计 3.4 3.4 产品设计的检验阶段产品设计的检验阶段:3A:3A设计质量检验设计质量检验 4 4 产品系统设计法在某些产品设计中的应用产品系统设计法在某些产品设计中的应用00 00 进一步完善产品设计方法学及其推广与应用进一步完善产品设计方法学及其推广与应用5/16/20243浅谈科学发展观指导下的产品设计方法学 8/3/2023科学发展观指导下的科学发展观指导下的产品综合设计理论与方法产品综合设计理论与方法所介绍的内容主要引自以下两部著作：所介绍的内容主要引自以下两部著作：面向产品广义质量的综合设计理论与方法面向产品广义质量的综合设计理论与方法.科学出版社，科学出版社，20062006 基于系统工程的产品设计理论与方法基于系统工程的产品设计理论与方法系列著作，共册系列著作，共册1 1 产品的全功能与全性能综合设计产品的全功能与全性能综合设计2 2 产品的主辅功能与功能优化设计产品的主辅功能与功能优化设计3 产品的结构性能与动态优化设计产品的结构性能与动态优化设计 (机械工业出版机械工业出版,2008),2008)4产品的使用性能与智能优化设计产品的使用性能与智能优化设计 (机械工业出版机械工业出版,2009),2009)5产品的制造性能与可视优化设计产品的制造性能与可视优化设计 (机械工业出版机械工业出版,2010),2010)6 机械产品设计质量的检验与评估机械产品设计质量的检验与评估5/16/20244科学发展观指导下的产品综合设计理论与方法8/3/202340 0 科学发展观科学发展观及其对指导产品研发的意义及其对指导产品研发的意义0.1 0.1 研究科学发展指导下的产品设计方法研究科学发展指导下的产品设计方法人人类类已已进进入入知知识识经经济济时时代代，以以知知识识为为依依托托的的经经济济发发展展模模式式正正在形成与逐渐推广。在形成与逐渐推广。产产品品的的研研究究与与开开发发是是企企业业争争得得市市场场的的重重要要条条件件，也也是是企企业业生生存与发展存与发展的关键因素。的关键因素。产产品品的的设设计计可可赋赋于于产产品品“先先天天特特优优、先先天天良良好好、先先天天一一般般和和先先天天不不足足”的的本本质质特特性性，产产品品设设计计是是产产品品质质量量的的“灵灵魂魂”，因因此此,研究现代的研究现代的产品设计方法学产品设计方法学具有十分重要的意义。具有十分重要的意义。产产品品设设计计方方法法学学的的研研究究已已有有一一百百多多年年的的历历史史，科科学学工工作作者者已已提提出出了了数数十十种种产产品品设设计计方方法法，为为产产品品设设计计提提供供了了良良好好的的条条件件，但但不不足足的的是是产产品品设设计计方方法法的的研研究究多多数数只只局局限限于于具具体体方方法法的的研研究究，还还缺缺少少从从设设计计方方法法的的体体系系的的研研究究上上下下功功夫夫，甚甚至至到到目目前前为为止止,对对7070多种方法也未能进行分类。多种方法也未能进行分类。5/16/202450 科学发展观及其对指导产品研发的意义8/3/202350.1 0.1 研究科学发展观指导下的产品设计方法研究科学发展观指导下的产品设计方法 产品设计的五大要素产品设计的五大要素:Q,C,T,E,S:Q,C,T,E,S：质量质量Q Q、成本、成本C C、时间、时间T T、环境、环境E E、服务、服务S S正向产品设计的六大要素正向产品设计的六大要素:K,Q,C,T,E,S:K,Q,C,T,E,S：知识知识K K、质量质量Q Q、成本成本C C、时间时间T T、环境环境E E、服务服务S S 转变。转变。产品设计已产品设计已由由传统设计传统设计向向现代设计现代设计方向转变方向转变:传统设计的特点是传统设计的特点是:手手工工操操作作、近近似似计计算算、串串行行作作业业、依依托托经经验验、较较少少考考虑虑环环保保、局局部考虑部考虑。现代设计的特点是现代设计的特点是:机机器器操操作作、精精确确计计算算、串串并并结结合合、依依托托智智力力、考考虑虑环环保保、全全局局考考虑虑。0 0 科学发展观科学发展观及其对指导产品研发的意义及其对指导产品研发的意义5/16/202460 科学发展观及其对指导产品研发的意义8/3/20236 图图1 1 传统设计与现代设计的对比传统设计与现代设计的对比0 0 科学发展观科学发展观及其对指导产品研发的意义及其对指导产品研发的意义5/16/20247 图1 传统设计与现代设计的对比0 科学发展观及其对指导产0.2 0.2 产品研究和开发中的几个关键问题：产品研究和开发中的几个关键问题：（1 1）如何）如何适应时代的发展适应时代的发展创建新的产品设计方法学创建新的产品设计方法学 （2 2）如如何何在在科科学学发发展展观观指指导导下下开开展展产产品品研研究究开开发发和和设设计计工工作作？（3 3）如何在产品设计中开展）如何在产品设计中开展自主创新设计自主创新设计？（4 4）产品）产品功能与性能的内涵功能与性能的内涵是什么？是什么？（5 5）产品）产品设计理论与方法设计理论与方法有多少种及有多少种及如何分类如何分类？（6 6）对对产产品品设设计计工工作作应应如如何何进进行行总总体体规规划划？什什么么是是完完整整技技术术系统？什么是非完整技术系统？系统？什么是非完整技术系统？（7 7）如何有效地利用）如何有效地利用系统化设计方法系统化设计方法开展产品设计工作？开展产品设计工作？（8 8）研究系统化设计法的意义何在？）研究系统化设计法的意义何在？（9 9）深层次的设计理论与方法深层次的设计理论与方法的含义？的含义？（1010）如如何何将将广广义义优优化化技技术术、信信息息技技术术、虚虚拟拟技技术术和和数数字字化化技术技术应用于产品设计中？应用于产品设计中？5/16/202488/3/202380.0.产品设计工作的重要性及其核心因素产品设计工作的重要性及其核心因素 产产品品的的自自主主开开发发首首先先依依赖赖于于设设计计，产产品品的的设设计计可可赋赋予予某某种种产产品品“先先天天性性”的的本本质质特特性性。对对产产品品质质量量的的贡贡献献率率可可达达70%70%。有的专家说，产品设计是产品。有的专家说，产品设计是产品质量的质量的“灵魂灵魂”。据据日日本本某某部部门门的的统统计计，发发现现因因设设计计造造成成设设备备故故障障的的比比例例占占50%50%，因因元元件件、材材料料原原因因造造成成故故障障的的比比例例为为33%33%，因因制制造不良造成设备故障的比例为造不良造成设备故障的比例为17%17%。全产品成本水平的全产品成本水平的70%-80%70%-80%取决于产品的设计。取决于产品的设计。产品设计不仅能够提高产品的质量，产品设计不仅能够提高产品的质量，还能缩短产品还能缩短产品开开发发周周期期，降降低低设设计计与与制制造造成成本本，可可以以满满足足用用户户提提出出的的各各方面的需求（即广义综合质量，即综合性能）。方面的需求（即广义综合质量，即综合性能）。产产品品的的6 6大大要要素素:知知识识K K、质质量量Q Q、价价格格C C、生生产产周周期期T T、环境、环境E E 和售后服务和售后服务S S。5/16/202490.产品设计工作的重要性及其核心因素 8/3/20239 1 1 产品功能与性能及产品广义质量的含义产品功能与性能及产品广义质量的含义 1.1 1.1 概述概述 1.2 1.2 产品的主辅产品的主辅功能功能 1.3 1.3 产品的三大产品的三大性能性能 1.4 1.4 产品的产品的质量与设计质量的内涵质量与设计质量的内涵5/16/202410 1 产品功能与性能及产品广义质量的含义8/3/2023101.1 1.1 概述概述 对产品设计工作者来说，设计产品所追求的对产品设计工作者来说，设计产品所追求的首要目首要目标是产品质量，标是产品质量，假如假如某种产品的质量达不到要求，就会某种产品的质量达不到要求，就会显著降低它的使用价值显著降低它的使用价值,甚至完全丧失使用价值，它就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。会在市场中缺乏竞争力，最终将会被市场所淘汰。产品设计工作者所考虑的问题不只是产品的质量产品设计工作者所考虑的问题不只是产品的质量（指的是使用质量），他们所要考虑的问题要比与使用（指的是使用质量），他们所要考虑的问题要比与使用质量相关的内容要多得多，即应该考虑包括产品的质量质量相关的内容要多得多，即应该考虑包括产品的质量在内的六大要素在内的六大要素:知识知识K K、质量质量Q Q（狭义的）、成本（狭义的）、成本C C、设计制造周期设计制造周期T T、环境、环境E E和售后服务和售后服务S S等所有要求，这些等所有要求，这些要求可以概括为要求可以概括为用户、企业及社会用户、企业及社会对产品设计工作提出对产品设计工作提出的各种质量要求。的各种质量要求。5/16/2024111.1 概述8/3/202311 1.2 1.2 产品的主功能的辅助功能产品的主功能的辅助功能 主功能主功能转变加工对象（被加工物件、转变加工对象（被加工物件、物体或物质）的物体或物质）的几何形态、物理几何形态、物理状态、化学组成、生理机能和进状态、化学组成、生理机能和进行信息的传输与处理行信息的传输与处理等工作。等工作。辅助功能辅助功能为实现基本功能需完成的辅助为实现基本功能需完成的辅助工作，例如，加工对象（物件、工作，例如，加工对象（物件、物体或物质）的物体或物质）的转运、装卸和固转运、装卸和固定定等；工作机构需获得所需的等；工作机构需获得所需的运运动形式动形式；系统需获得所需的；系统需获得所需的动力动力；操纵操纵指令信号指令信号的发出及执行；工的发出及执行；工况信息的采集、测试与系统的况信息的采集、测试与系统的控控制制等。等。运动传输运动传输信息传输信息传输能量传输能量传输物质输出物质输出指令传递指令传递能量输入能量输入信息采集信息采集物质输入物质输入运动输入运动输入指令输入指令输入图图2 2 产品的主功能与辅助功能产品的主功能与辅助功能5/16/202412 1.2 产品的主功能的辅助功能 主功能运动传 图图3 3 现代机械产品的三大性能现代机械产品的三大性能系统可靠性系统可靠性 工作可靠性工作可靠性 人机安全性人机安全性 材质造应性材质造应性 工作耐久性工作耐久性 结构紧凑性结构紧凑性 环境无害性环境无害性 造型艺术性造型艺术性 设计经济性设计经济性结构性能结构性能Q Q 狭义质量狭义质量C C 价格价格T T 生产周期生产周期E E 环境环境S S 售后服务售后服务机械产品机械产品设计质量设计质量工效实用性工效实用性工作稳定性工作稳定性指标优越性指标优越性设备动力性设备动力性状态测控性状态测控性故障可诊性故障可诊性操作宜人性操作宜人性使用经济性使用经济性制造工艺性制造工艺性零件规范性零件规范性容差合理性容差合理性生产时间性生产时间性设备维修性设备维修性装运可行性装运可行性废品回收性废品回收性制造经济性制造经济性 工作性能工作性能 工艺性能工艺性能1.1.3 3 产品三大性能产品三大性能:结构性能、使用性能、制造性能结构性能、使用性能、制造性能5/16/202413 图3 现代机械产品的三大性能结构性能机械产品 工作性能 1.4 1.4 产品的使用质量与设计质量产品的使用质量与设计质量 在在新新产产品品开开发发中中，要要充充分分考考虑虑用用户户的的需需求求，使使产产品品具具有有良良好好的的质质量量（Q Q）（狭狭义义的的），较较低低的的价价格格（C C）、较较短短的的交交货货时时间间或或生生产产周周期期（T T）、（可可把把前前两两者者作作为为制制造造性性能能来来考考虑虑）、优优良良的的环环境境保保护护（E E）及及良良好好的的售售后后服服务务（S S）这这5 5个个要要素素(广广义义目目标标)和和前前面面所提出的技术目标所提出的技术目标:主辅功能与三大性能主辅功能与三大性能.此此外外,产产品品的的设设计计质质量量也也可可以以概概括括为为主主辅辅功功能能和和三三大大性性能能的的综合，通过功能与三大性能的表示产品的设计质量更为具体。综合，通过功能与三大性能的表示产品的设计质量更为具体。产产品品的的质质量量与与产产品品的的设设计计质质量量是是不不相相同同的的,产产品品的的质质量量主主要要体体现现用用户户的的要要求求,而而产产品品的的设设计计质质量量应应体体现现用用户户、企企业业和和社社会会的的所有要求所有要求。5/16/202414 1.4 产品的使用质量与设计质量 8/3/202314 2 2 产品设计理论与方法的分类产品设计理论与方法的分类 2.1 2.1 概述概述 2.2 2.2 产品的产品的设计理论与方法简介设计理论与方法简介 2.3 2.3 产品的产品的设计理论与方法的分类设计理论与方法的分类 5/16/202415 2 产品设计理论与方法的分类 8/3/202315 2.1 2.1 概述概述 对产品设计工作者来说，设计产品所追求的首要目对产品设计工作者来说，设计产品所追求的首要目标是标是产品质量产品质量。假如某种产品的质量达不到要求，就会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。会在市场中缺乏竞争力，最终将会被市场所淘汰。产品设计工作者所考虑的问题不只是产品设计工作者所考虑的问题不只是产品的质量产品的质量（指的是使用质量），他们所要考虑的问题（指的是使用质量），他们所要考虑的问题要比与使用要比与使用质量相关的内容要多得多，质量相关的内容要多得多，即应该考虑包括产品的质量即应该考虑包括产品的质量在内的五大要素，在内的五大要素，质量质量Q Q（狭义的）、成本（狭义的）、成本C C、设计制造、设计制造周期周期T T、环境、环境E E和售后服务和售后服务S S等等所有要求，这些要求可以概所有要求，这些要求可以概括为括为用户、企业及社会对产品设计工作用户、企业及社会对产品设计工作提出的各种质量提出的各种质量要求。要求。5/16/202416 2.1 概述8/3/202316 3.3 3.3 产品的设计理论与方法的分类产品的设计理论与方法的分类 2.2.产品的设计理论与方法的分类产品的设计理论与方法的分类 概概念念设设计计绿绿色色设设计计发发明明解解决决问问题题功功能能设设计计全全性性能能设设计计系系统统化化设设计计过过程程常常规规设设计计过过程程 设计目标设计目标 设计环境设计环境现代机械设计方法汇总表现代机械设计方法汇总表 设计过程设计过程 设计方法设计方法 设计思想设计思想图图4 4 现代机械设计方法的分类现代机械设计方法的分类和和谐谐设设计计创创新新设设计计面面向向产产品品质质量量的的设设计计基基于于价价值值工工程程的的设设计计基基于于系系统统工工程程的的设设计计稳稳健健设设计计方方案案设设计计结结构构设设计计机机构构设设计计几几何何参参数数设设计计工工艺艺参参数数设设计计造造型型设设计计传传动动设设计计摩摩擦擦学学设设计计运运动动学学设设计计动动力力学学设设计计可可靠靠性性设设计计强强度度设设计计试试验验设设计计工工艺艺设设计计监监测测系系统统设设计计诊诊断断系系统统设设计计容容差差设设计计控控制制系系统统设设计计基基础础设设计计设设计计公公理理化化设设计计 组合型设计组合型设计三三化化综综合合设设计计1+3 3+X X设设计计面面向向产产品品结结构构性性能能的的动动态态优优化化设设计计面面向向产产品品工工作作性性能能的的智智能能优优化化设设计计面面向向产产品品工工艺艺性性能能的的可可视视优优化化设设计计三三次次设设计计改改型型设设计计优优化化设设计计智智能能设设计计虚虚拟拟设设计计网网络络设设计计反反求求设设计计并并行行设设计计可可视视化化设设计计协协同同设设计计相相似似性性设设计计数数字字化化设设计计快快速速反反应应设设计计集集成成设设计计柔柔性性化化设设计计融融合合设设计计模模块块化化设设计计模模糊糊设设计计优优势势设设计计C CA A全全生生命命周周期期优优化化设设计计面面向向产产品品总总体体质质量量的的广广义义优优化化设设计计 设计内容设计内容5/16/202417 3.3 产品的设计理论与方法的分类 2.产品的设计理 2.2.设计理论与方法的设计理论与方法的 7 7 种分类种分类 分为七大类分为七大类(1)(1)设计思想类设计思想类:TRIZTRIZ发明解决问题、发明解决问题、创新设计、创新设计、概念设计概念设计(2)(2)设计环境类设计环境类:绿色设计、和谐设计绿色设计、和谐设计(3)(3)设计过程类设计过程类:常规设计、公理化设计、常规设计、公理化设计、QFDQFD设计设计(4)(4)设计目标类设计目标类:QFDQFD设计、功能设计、全性能设计设计、功能设计、全性能设计、基于价值工程的设计基于价值工程的设计(5)(5)设计内容类设计内容类:动态设计、控制系统设计、工艺设计动态设计、控制系统设计、工艺设计(6)(6)设计手段或方法类设计手段或方法类:优化设计、智能设计、虚拟优化设计、智能设计、虚拟 设计、可视化设计、网络设计、协同设计设计、可视化设计、网络设计、协同设计(7)(7)综合类综合类:综合设计综合设计 、结构与材料一体化设计、多、结构与材料一体化设计、多 学科交叉融合设计学科交叉融合设计5/16/202418 2.设计理论与方法的 7 种分类8/3/202318 3.3.产品设计的产品设计的 4 4 个阶段个阶段设设计计目目标标域域DODO 用户信息用户信息获取功能获取功能 需求实现需求实现 设设计计内内容容域域DC DC 设设计计方方法法域域DM DM 功能与性能功能与性能的需求实现的需求实现设设计计思思想想域域DIDI设设计计环环境境域域DE DE 设设计计过过程程域域D D 主观主观能动能动效应效应客观客观环境环境要求要求全局全局性态性态规划规划2 2 规划阶段规划阶段3 3 实施阶段实施阶段质质量量检检验验域域DA DA 功能功能性能性能评价评价4 4 检验阶段检验阶段产产品品调调研研域域DA DA 功能功能环境环境风险风险1 1 调研阶段调研阶段5/16/202419 3.产品设计的 4 个阶段设用户信息设设功能与性能设设设 3.1 3.1 产品的设的产品的设的第一阶段第一阶段:调研阶段调研阶段 调研的三项内容：调研的三项内容：（1 1）用户需求：）用户需求：要了解用户对所设计产品的要了解用户对所设计产品的需求，对产品的功能要求需求，对产品的功能要求。（2 2）产品环境：）产品环境：如政治、经济、人文环境、法律如政治、经济、人文环境、法律环境、社会环境（指国际与人际环境）、生态环境、技环境、社会环境（指国际与人际环境）、生态环境、技术环境术环境、资金环境、资金环境、市场环境与政策环境市场环境与政策环境的要求等。的要求等。（3 3）风险调查：）风险调查：产品投产的风险大小，产品产品投产的风险大小，产品投产处于产品的上升阶段，还是处在下降时期投产处于产品的上升阶段，还是处在下降时期。5/16/202420 3.1 产品的设的第一阶段:调研阶段8/3/202320 3.2 3.2 产品的设的产品的设的第二阶段第二阶段:规划阶段规划阶段 规划的七项内容：规划的七项内容：1 1）明确设计思想：）明确设计思想：在科学发展观和自主创新在科学发展观和自主创新思想指导下完成产品设计工作；思想指导下完成产品设计工作；2 2）考虑设计环境：）考虑设计环境：如政治、经济、人文环境、如政治、经济、人文环境、法律环境、社会环境（指国际与人际环境）、生法律环境、社会环境（指国际与人际环境）、生态环境、技术环境的要求等；态环境、技术环境的要求等；3 3）拟订设计步骤：）拟订设计步骤：设计过程和步骤是用户需设计过程和步骤是用户需求获取、制订设计任务书、产品概念设计、详细求获取、制订设计任务书、产品概念设计、详细设计、工艺设计；设计、工艺设计；5/16/202421 3.2 产品的设的第二阶段:规划阶段 规划的七项内容：8 3.23.2 产品设计的产品设计的第二阶段第二阶段:规划阶段规划阶段 4 4）确确定定设设计计目目标标：也也就就是是本本书书所所指指的的面面向向产产品的广义质量和实现产品功能和性能的优化品的广义质量和实现产品功能和性能的优化 5 5）规规划划设设计计内内容容：设设计计内内容容就就是是面面向向产产品品功功能能和和三三大大性性能能的的功功能能优优化化设设计计、动动态态优优化化设设计计、智能优化设计和可视优化设计等；智能优化设计和可视优化设计等；6 6）选选择择设设计计方方法法：如如选选择择广广义义优优化化设设计计法法、可视优化设计法、数字化设计法等；可视优化设计法、数字化设计法等；7 7）检检验验设设计计质质量量：如如通通过过评评估估、产产品品试试验验、用户试用等用户试用等.5/16/202422 3.2 产品设计的第二阶段:规划阶段 4）确定设计 3.3 3.3 产品设计的产品设计的第三阶段第三阶段:深层次综合设计法深层次综合设计法机械产品深层次的（机械产品深层次的（1+31+3）+X+X 综合设计法的内容与特点综合设计法的内容与特点以功能优化设计为先导的设计以功能优化设计为先导的设计现代机械动态优化设计现代机械动态优化设计现代机械智能优化设计现代机械智能优化设计现代机械可视优化设计现代机械可视优化设计动动态态优优化化设设计计动动态态可可靠靠性性设设计计工工作作参参数数智智能能控控制制工工作作过过程程智智能能控控制制产产品品装装配配可可视视化化设设计计工工作作过过程程可可视视化化1+3+X综合设计法的内容高维高维非线性非线性不确定不确定时变时变强耦合强耦合深层次的深层次的1+3+X综合设计法的特点综合设计法的特点图图5 5 现代机械深层次的现代机械深层次的1+3+X1+3+X综合设计法的内容与特点综合设计法的内容与特点多变量多变量5/16/202423 3.3 产品设计的第三阶段:深层次综合设计法机械产品深层次 3.43.4 产品设计的产品设计的第四阶段：第四阶段：检验阶段检验阶段 检检验验设设计计质质量量：建建立立产产品品质质量量的的可可靠靠性性评评估估体体系系，采采用用模模糊糊评评价价法法、价价值值工工程程评评价价法法等等对对产产品品设设计计质质量量进进行行评评估估，克克服服产产品品设设计计工工作作中中的的随随意意性性，进进而而可可提提高高产产品品的的设设计计质质量量，使使企企业业产产品品的的设设计计质质量量得得到到有有效效的的保保证证。此此外外，还还要要通通过过试试验验及及在产品使用过程中在产品使用过程中来检验产品质量来检验产品质量。产产品品设设计计质质量量的的检检验验：以以试试验验方方法法为为依依据据，以用户需求为以用户需求为驱动，驱动，以理论方法为以理论方法为参考。参考。例例如如，最最近近发发生生的的有有含含三三聚聚氰氰胺胺有有毒毒奶奶粉粉事事件件，有有数数千千名名儿儿童童受受害害，由由于于没没有有严严格格的的检检验验制制度，生产奶粉的厂家只顾企业自己的利益。度，生产奶粉的厂家只顾企业自己的利益。5/16/202424 3.4 产品设计的第四阶段：检验阶段 检验设计质量：产品的设计质量的检验产品的设计质量的检验 产品设计质量检验产品设计质量检验评价法评价法对设计对设计质量进质量进行评估行评估通过试通过试验工作验工作检验设检验设计质量计质量通过用通过用户使用户使用检验产检验产品质量品质量如通过如通过用户使用户使用用如对产如对产品进行品进行试验试验如采用如采用模糊评模糊评价法价法图图6 6 产品设计质量的评估及检验模型产品设计质量的评估及检验模型5/16/202425 产品的设计质量的检验 产品设计质量检验评价法通过试通过用如 4.4.综合设计理论与方法的应用综合设计理论与方法的应用 4.1 4.1 已已应用于大型离心压缩机的设计中应用于大型离心压缩机的设计中 4.2 4.2 已应用于香港华建公司振动桩机的设计中已应用于香港华建公司振动桩机的设计中 4.3 4.3 已应用于河南某厂已应用于河南某厂30903090振动筛的设计中振动筛的设计中 4.4 4.4 已应用于液压反铲挖掘机的设计中已应用于液压反铲挖掘机的设计中 4.5 4.5 在核电站水泵的设计中应用在核电站水泵的设计中应用 4.6 4.6 在在380km/h380km/h高速铁路动车的设计中应用高速铁路动车的设计中应用 5/16/202426 4.综合设计理论与方法的应用 8/3/202326 4.4.综合设计理论与方法的应用综合设计理论与方法的应用 4.1 4.1 已已应用于大型离心压缩机的设计中应用于大型离心压缩机的设计中 图图7 7 沈阳鼓风压缩机股份有限公司沈阳鼓风压缩机股份有限公司4.84.8万万kW kW 煤液化用大型气体煤液化用大型气体离心压缩机轴系的扭振、弯曲振动与弯扭耦合振动计算离心压缩机轴系的扭振、弯曲振动与弯扭耦合振动计算 功率；功率；48000 kW48000 kW；转速：高速轴：；转速：高速轴：8100 r/min8100 r/min，低速轴：低速轴：4700 r/min4700 r/min；流量：流量：48000 m48000 m3 3;气体出口压力：气体出口压力：8.7 M Pa8.7 M Pa5/16/202427 4.综合设计理论与方法的应用 4.1 已应用于大型离心 4.4.综合设计理论与方法的应用综合设计理论与方法的应用 4.2 2 已应用于香港华建公司振动桩机的设计中已应用于香港华建公司振动桩机的设计中 利用振动原理可利用振动原理可使使 750 750 吨重的振动吨重的振动桩机来替代桩机来替代1200 1200 吨吨重的重的 静压桩机，在静压桩机，在同样同样 工作要求的条工作要求的条件下件下 每台机器的机每台机器的机重可减少重可减少 450 450 吨。吨。图图8 8 机重达机重达750750吨的新型振动桩机吨的新型振动桩机5/16/202428 4.综合设计理论与方法的应用 4.2 已应用于香港 4.4.综合设计理论与方法的应用综合设计理论与方法的应用 4.3 4.3 已应用于河南某厂已应用于河南某厂30903090振动筛的设计中振动筛的设计中 图图9 30909 3090大型自同步振动筛大型自同步振动筛5/16/202429 4.综合设计理论与方法的应用 4.3 已应用于河南某 4.4.综合设计理论与方法的应用综合设计理论与方法的应用 4.4 4.4 已应用于振动压路机的设计中已应用于振动压路机的设计中 创新点是应用我们研究得出的分段慢变与双参数慢变的非线性动力学理论研究振创新点是应用我们研究得出的分段慢变与双参数慢变的非线性动力学理论研究振动压实过程，并采用调节工作频率的方法使该机获得最佳的工作点动压实过程，并采用调节工作频率的方法使该机获得最佳的工作点5/16/202430 4.综合设计理论与方法的应用 4.4 已应用于振 4.4.综合设计理论与方法的应用综合设计理论与方法的应用 4.5 4.5 将在核电站水泵的设计中应用将在核电站水泵的设计中应用 核泵的主要参数：核泵的主要参数：流量：流量：11750-25700 11750-25700 m m3 3/h/h；扬程：扬程：60-125 m 60-125 m；工作压力：工作压力：14.95 M Pa14.95 M Pa工作温度：工作温度：287.9287.9o o C C转速：转速：1490 r/min 1490 r/min额定功率：额定功率：4000-13000 4000-13000 kW kW 高高 度：度：8 m8 m价价 格：格：9000 9000 万元万元 图图11 11 与某厂的合作研究的与某厂的合作研究的 0.4-1.3 0.4-1.3 万万 kW kW 核电站主泵核电站主泵5/16/202431 4.综合设计理论与方法的应用 4.5 将在核电站水泵 4.4.综合设计理论与方法的应用综合设计理论与方法的应用 4.6 4.6 将在将在380km/h380km/h高速铁路动车的设计中应用高速铁路动车的设计中应用 5/16/202432 4.综合设计理论与方法的应用 4.6 将在380km/（6 6）将在）将在380km/h380km/h高速铁路动车的设计中应用高速铁路动车的设计中应用 动车组主要组成部分动车组主要组成部分动车组关键技术主要包括：动车组总成、车体、动车组关键技术主要包括：动车组总成、车体、转向架、制动、牵引传动与控制等。转向架、制动、牵引传动与控制等。制动系统车体及座椅动车组总成驱动与传动系统弓网系统操纵与控制系统转向架5/16/202433 （6）将在380km/h高速铁路动车的设计中应用 动车组 00 00 结语结语 (1)(1)产品的研究与开发及产品的设计产品的研究与开发及产品的设计应应在科学发展观指导下来在科学发展观指导下来完成，完成，即必须从产品的实际情况出发，运用辨证唯物的观点和方即必须从产品的实际情况出发，运用辨证唯物的观点和方法去完成产品设计的各项工作法去完成产品设计的各项工作,以便达到以便达到全面、协调、稳定和可持全面、协调、稳定和可持续的发展。续的发展。(2)(2)综合设计综合设计是将是将对产品质量有决定性影响几种设计方法有机对产品质量有决定性影响几种设计方法有机地结合在一起，这种方法应该明确的设计目标、具体的设计步骤地结合在一起，这种方法应该明确的设计目标、具体的设计步骤和内容和可以执行的和有效的设计方法，和内容和可以执行的和有效的设计方法，来完成产品的全部设计来完成产品的全部设计工作。系统设计常通过多学科的交叉融合来完成产品设计工作。系统设计常通过多学科的交叉融合来完成产品设计。(3)(3)综合设计：四段设计综合设计：四段设计:调研调研、规划规划、实施和检验等、实施和检验等4 4个阶段个阶段 1 1）3I3I调研调研：（用户需求（用户需求、产品设计环境产品设计环境、产品风险）产品风险）2)7D2)7D规划：规划：（设计思想、设计环境、设计过程、设计目（设计思想、设计环境、设计过程、设计目 标、设计内容、设计方法和设计检验方法）标、设计内容、设计方法和设计检验方法）3)1+3+X3)1+3+X设计：设计：（功能、动态、智能优化和可视优化）（功能、动态、智能优化和可视优化）4)3A4)3A检验：检验：（理论方法、试验方法和用户反馈）（理论方法、试验方法和用户反馈）5/16/202434 00 结语 8/3/202334