第一章(新)-结构设计资料

机械设计方法学第一章绪论§1—1设计概念一.设计发展简史1.直觉设计阶段2.经验设计阶段3.中间试验设计阶段4.现代设计阶段二.设计的定义和特征：•设计是一种创造性活动，设计的核心是创造性，如果没有创新，就不叫设计。创造性是具有创造新价值或新设想的能力。•设计是一种优化过程，是在给定条件下，谋求最优解的过程。•设计是把各种先进技术转化为生产力的一种手段，它反映了当时生产力的水平，是先进生产力代表。•设计是一种技术性、经济性、社会性、艺术性的综合产物。•设计是为满足需求而进行的一项创造性思维活动的实践过程。•机械产品的设计是创造性地建立满足功能要求技术系统的活动过程。设计的特征•产品设计的需求特征；•产品设计的创造性特征；•产品设计的程序特征；•产品设计的时代特征；三.产品设计的重要性•设计活动是人类生产活动的重要组成部分；•任何天才的思想只有通过设计才能变为现实；•任何机械产品都始于设计；设计的结果是组织生产基本依据。•产品质量首先决定于设计质量，设计全面影响产品的性能；•产品成本75%是在设计阶段决定的；•产品更新速度在很大程度上取决于设计速度；四.现代设计与传统设计1.传统设计传统设计又叫常规设计。采用初步设计、技术设计、施工设计的三段设计法。通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计，设计思维是直觉式、经验式、模拟式的收敛的思维方式2.现代设计把产品设计当作系统工程对待，强调创造性开发设计，以整体功能为目标，重视设计方案，是发散式思维，考虑多种方案的评价、比较、优选。现代设计具有下列特点：•把产品的适应性、经济性、可靠性三者辨证统一起来考虑，满足产品总功能要求。•把市场需求、设计、生产、管理、使用各方面一体化考虑、综合分析、多方兼顾。•把人、机器、环境当作一个系统，进行合理协调，创造出高水平、高效益的优良产品。•在静态分析的基础上，考虑多变量的动态优化，运用电子计算机先进手段辅助设计，提高设计准确性和效率。§1—2设计方法学的主要内容和理论基础一.系统与功能•设计方法学把设计对象看作是一个系统，用系统工程的概念进行分析和综合，并且按产品或系统开发的进程进行设计，以求获得最佳的设计方案。•系统包括系统单元、系统结构、边界条件、输入和输出的要素。系统结构反映着系统内部各个单元之间的关系，即相互联系和作用的基本组成要素。系统只有通过结构才能实现其总功能。不同结构既可完成不同的功能，也可完成相同的功能。边界条件是系统与外部环境的作用界面，通过这种界面可以明确分析设计对象的范围。确定边界的主要依据是：在所研究的具体条件下，当该单元发生变化时，看是否对系统功能产生决定性影响，是否应当把某个或某些单元包括在系统内部。根据系统与环境有无一定的联系，系统又可分为封闭的和开放的。封闭系统与环境无联系，开放系统受环境的影响。系统的功能可以归结为：将外界输入的能量、物料和信号的质和量进行预定的转换，然后再输出到外界环境。设计时，技术系统是待求的解，称为“黑箱”。设计的任务，实质上就是找出一个系统来实现这三方面预定的转换。黑箱能量能量物料物料信号信号上述三种量具体包括：——能量：例如电能、机械能、热能、化学能和核能等——物料：例如材料、毛坯、半成品、试件、粉料、块料、构件、气体、液体等——信号：例如测试量、数据、控制脉冲和信息等二、技术系统内在的功能关系描述技术系统内各功能之间的关系称功能关系。在有能量、物料、信号转换的技术系统中存在着唯一的、明确的和可以重复的输入和输出量之间的内在联系，存在着系统输入输出之间和各分系统之间的内在联系，这种内在联系对完成系统的任务是必要的，这种为了满足任务需要的系统输入与输出间的内在关系，称功能关系。为了完成总任务的功能称为总功能。总功能可以划分为若干个分功能来完成分任务。如图1-3,１—４的地毡处理生产线的各功能物料传送带传送分离杂物检查质量计数按数叠好包装发送毛毡物料主功能系统边界图１—３地毡处理生产线的功能描述图1—4带有副功能的地毡处理生产线的功能描述传送带传送分离杂物检查质量计数按数叠好包装发送毛毡物料排除杂物送走废品给出脉冲，每Z为一批放行输送包装物功能主功能（直接为总功能服务的功能）副功能（间接为总功能服务的功能）三、设计方法学讨论的主要内容1.设计原理2.设计过程3.设计方案4.综合评价四、方法学应满足要求1.适用于任何工程设计和产品设计,而不局限于某种行业。2.能促进发明创造和认识能力，使较容易找到最佳的解。3.与其它学科的概念，方法和认识相协调4.所获得的解并非偶然的，且容易转用于其它技术产物。§1—3产品的设计类型、设计原则一、产品和新产品1、产品的概念产品—经过劳动创造的物质财富或物品。对产品的分析可分为三个层次：安装质量商标包装产品的利益与服务保证运送维修特征造型延伸产品形式产品核心产品图1—6产品的概念1)形式产品：产品的具体形态2)核心产品：产品给用户提供的基本功用和利益3)延伸产品：使用户的利益得到保证或使顾客有更多的产品附加利益２、新产品的概念３、开发新产品的必要性４、产品规划的任务产品的生命周期——指新产品从投放市场到退出市场所经历的时间。包括介绍期、增长期、饱和期和衰退期。图１—７产品的生命周期介绍期增长／成熟期饱和期衰退期亏损亏损利润增长利润下降时间利润销售量复苏销售量利润二、产品设计类型和设计原则１、产品设计类型1)开发性设计——在设计原理、设计方案全都未知的情况下，根据产品总功能和约束条件，进行全新的设计。2)改进性设计——在总的方案和原理不变的条件下，根据生产技术的发展和使用部门的要求，对产品结构和性能进行更新改造，以适应某种附加要求。3)系列化设计——在功能、原理、方案不变的情况下，只是对结构设计和尺寸加以改变，使之满足功率、速比的不同要求。4)测绘和仿制——按照国内外产品实物进行测绘、变成图纸文件、其结构性能不改变，只进行统一标准和工艺性改动。2、产品设计的原则1)创新原则；2)可靠原则：产品无故障运行的时间长短，是评价产品质量优劣的一个重要的指标；3)效益原则；4)审核原则；三、对设计人员的要求1)技术基本能力；2)创造性能力；3)分析与综合能力；4)决策能力；5)集体合作设计能力。