工业设计方法学论文 现代设计方法在机械创新设计中的研究

工业设计方法学论文现代机械设计方法论文现代设计方法在机械创新设计中的研究摘要：机械创新设计的概念所谓机械创新设计(Mechanical Creative Design，MCD)是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术原理等)，进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动。它包含两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。 关键词：现代设计方法；机械创新设计；机械CAD技术 0、引言 设计是人类改造自然的一种基本活动。也是一种复杂的创造性思维过程。 所谓的设计技术，也就是在设计过程中解决具体设计问题的各种方法和手段。因此，可以说现代设计方法是在传统设计方法的基础上继承和发展起来，是一门多专业和多学科交叉，其综合性很强的基础技术科学。 1、现代设计方法 现代设计方法是以设计产品为目标的一个知识群体的总称，所涉及的具体方法和具体内容十分广泛。包括优化设计、可靠性设计、价值工程、反求工程和绿色设计。 2、机械设计过程 机械设计的一般设计过程可分为四个阶段：产品规划(明确设计任务)、方案设计、技术设计和制造及试验。 3、机械创新设计 机械创新设计是充分发挥设计者的创造力和智慧，利用人类已有的相关科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计出新颖、有创造性及实用性的机构和机械产品。 机械创新设计要解决的核心问题是：探讨机械产品创造发明的机理、模式、过程及方法，尽力将其算法化、程式化、定量化、符号化，提高设计的可靠性、设计效率和质量。 机机械创新设计遵循机械设计系统化方法，但它更加强调创造性。创新设计是增强机械产品市场竞争力的根本途径。虽然设计阶段的投入只占产品总成本的约5，但设计过程所做的决策几乎决定了产品全部成本的约70。产品的性能、结构、质量、成本、维护性等都是在产品设计阶段确定，创新设计既是面向产品全生命周期的设计，又是面向市场、面向用户的设计，只有创新设计才能产生真正具有市场竞争力的创新产品。 机械创新设计是一项复杂、耗时的脑力工作，也是一项紧张而又繁重的体力劳动。为了提高设计效率，寻求科学的设计方法和有效的设计工具成为人们努力的目标，而设计自动化则是人类最终的理想设计方法。设计的科学性，一方面使得人们能够从系统的角度更好地认识设计，减少不良设计的出现，另一方面也使得人们寻求设计工具的愿望成为可能。因此，满足机械创新设计需求的CAD技术既是实际设计工作的需要，也是CAD技术未来的发展方向。 4、现代设计的发展趋势展望 由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，以信息科学与微电子技术为代表的现代科学技术对制造业的渗透、改造和更新，使传统的制造技术演变成为一门涵盖从产品设计、制造、管理、销售到回收再生的全过程，跨多个学科且高度复杂化、集成化的先进制造技术。柔性自动化，智能化，并行工程，虚拟制造，精密、微细加工等，是当今先进制造技术的发展趋势。现代设计技术是现代制造技术的主体技术之一，也是先进制造技术的核心与灵魂，必将伴随着先进制造技术的发展，计算机和信息技术的进步，制造业生产模式的变革，竞争与合作的全球化，人们对生态环境、资源的关切和对产品品质多样化等方面的要求，而发生着深刻的变化。展望现代设计技术的发展趋势，大致有以下几方面： 1)设计过程的数字化，不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模，而且更要研究非确定性变量，包括随机变量、随机过程、模糊变量(人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素)等的数学描述和数学建模。 2)设计过程的自动化和智能化研究。健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，及自动编程、自学习、自适应等高级商品化软件的研制，如研究设计知识、数据、信息的获取与处理技术、智能CADAE神经网络专家系统的模型和应用软件等。 3)动态多变量优化和工程不确定模型优化(模糊优化)、不可微模型优化及多目标优化等优化方法与程序的研究，并进一步发展到广义工程大系统的优化设计的研究。 4)网络化并行设计及协同设计技术、方法及软件的研究。 5)虚拟设计和仿真虚拟试验及快速成形技术的深入研究，是一种以计算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行工程、人机工程、材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究。 6)大力普及、推广与发展CAD技术的应用研究，其重点是研制开发功能强的商品化软件。 7)面向集成制造和分布式经营管理的设计方法、人员组织及规划的研究。据参考文献介绍，企业的成功中只有20来自技术方面，不低于80依赖于如何组织和设计生产过程。这也是美国、日本大公司成功的一条经营之道。如，近年来出现的并行工程(Concurrent Engineering-CE)、精益生产(Lean Production-LP)、灵捷制造(Agile Manufacturing-AM)、准时生产(Just-in-Time)、质量功能配置(Quality Function DeploymentOFD)等生产管理中的设计技术，应依据国情和市场的动态变化研究将这些技术贯彻到生产过程中。 8)微型机电系统的设计理论及设计方法和技术的研究，如智能计算、纳米技术、微型机器人系统及微型机械系统的设计计算。 9)面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究，如绿色产品的设计、清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设计等。 10)注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。 参考文献： 1陈立德，机械设计基础，北京：高等教育出版社，2007 2罗绍新，机械创新设计M，北京：机械工业出版社，2003 3陈屹、谢华，现代设计方法及其应用M，北京：国防工业出版社，2004 4潘兆庆，周济，现代设计方法概论M，北京：机械工业出版社，1991 5邹慧君，机械系统概念设计M，北京：机械工业出版社，2003 6童秉枢，现代CAD技术M，北京：清华大学出版社，2000