現代機械設計技術(shù)交流

 

發(fā)布: 2008-7-22 15:18    作者: 管理員    來(lái)源:    查看: 27次

 

機械設計在工程設計中占有相當重要的地位。展望現代機械設計技術(shù)的發(fā)展前景，無(wú)疑是我們關(guān)心和研究的重要課題，同時(shí)也只有在此基礎上，我們才能對機械設計的規劃發(fā)展項目和關(guān)鍵技術(shù)提出合理的建議。

現代設計技術(shù)主要包括：優(yōu)良性能設計基礎技術(shù)、競爭優(yōu)勢創(chuàng )建設計技術(shù)、全壽命周期設計技術(shù)、綠色產(chǎn)品設計技術(shù)等。下面分別加以介紹。

優(yōu)良性能設計基礎技術(shù)

這是以提高機械產(chǎn)品綜合性能為目的的設計技術(shù)，同時(shí)也是在傳統性能設計基礎上提出的，在對機械及其零件進(jìn)行材料、結構和尺寸設計的前提下，運用摩擦學(xué)及斷裂力學(xué)等一系列科研成果，從個(gè)體設計到系統設計，并從深度和廣度上拓展此項設計技術(shù)的內涵和外延。其內容包括以下幾種設計技術(shù)：

可靠性設計和實(shí)驗技術(shù)：這是綜合眾多學(xué)科成果以解決產(chǎn)品可靠性為出發(fā)點(diǎn)的一門(mén)應用工程技術(shù)。它研究的是產(chǎn)品和系統的故障原因、消除和預防等問(wèn)題。

防疲勞斷裂設計技術(shù)：它是研究在交變的外界因素如載荷、電場(chǎng)、溫度等作用下，材料和結構在各種工作環(huán)境下抗破壞能力的一門(mén)科學(xué)。

系統動(dòng)態(tài)設計技術(shù)：該技術(shù)是對結構動(dòng)態(tài)特性，如固有頻率、振型、動(dòng)態(tài)響應、運動(dòng)穩定性等進(jìn)行分析、評價(jià)與設計，以謀求結構系統在工作過(guò)程中受到各種預期可能的瞬變載荷及環(huán)境作用時(shí)，仍然保持良好的動(dòng)態(tài)性能與工作狀態(tài)，并具有足夠的穩定性。

摩擦學(xué)設計技術(shù)：該技術(shù)是以工程力學(xué)、流體力學(xué)、流變學(xué)、表面物理與表面化學(xué)等為主要理論基礎，綜合利用材料科學(xué)和工程熱物理等學(xué)科的研究成果，以數值計算和表面技術(shù)為主要手段的邊緣學(xué)科。它的基本內容是研究工程表面的摩擦、磨損和潤滑問(wèn)題。

防腐蝕設計技術(shù)：其基本內容包括：材料的選擇及其加工制造工藝的制訂；防腐蝕結構設計與強度設計；防腐蝕方法的選擇與設計；設備預期壽命概率和可靠性分析等。

狀態(tài)監測補償與控制技術(shù)：該技術(shù)是用物理和化學(xué)的檢測、分析方法對機械產(chǎn)品在運行狀態(tài)下各種參數進(jìn)行定量檢測和分析，從而作出故障產(chǎn)生原因和部位的正確判斷。

競爭優(yōu)勢創(chuàng )建設計技術(shù)

這是在市場(chǎng)經(jīng)濟體制下形成和發(fā)展起來(lái)的。競爭機制和供求關(guān)系是市場(chǎng)經(jīng)濟的兩大特點(diǎn)，這就要求生產(chǎn)設計人員要用新觀(guān)點(diǎn)、新原理和新功能來(lái)設計不斷滿(mǎn)足顧客需要的新產(chǎn)品，進(jìn)而使企業(yè)在全球范圍的激烈競爭中始終處于不敗之地。該項內容包含以下幾種設計技術(shù)：

產(chǎn)品創(chuàng )新設計技術(shù)：該技術(shù)就設計而言一般可分為三類(lèi)：適應性設計(AdaptiveDesign)、變型設計(VariantDesign)和創(chuàng )新設計(CreativeDesign)。其中創(chuàng )新設計是針對新的或預測的需求，從已知的、經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗可行的理論和技術(shù)出發(fā)，充分運用創(chuàng )造性思維，構思并設計出過(guò)去所沒(méi)有的全新事物的技術(shù)過(guò)程。

降低成本設計技術(shù)：也稱(chēng)面向成本的設計(DFC)，它是在保證功能和質(zhì)量的前提下，通過(guò)降低成本來(lái)提高產(chǎn)品經(jīng)濟性以加強競爭優(yōu)勢的設計技術(shù)。實(shí)踐證明，產(chǎn)品成本的70%以上決定于設計。因此，降低和優(yōu)化產(chǎn)品成本已成為目前眾多機電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計成功的關(guān)鍵。

快速設計技術(shù)：由于市場(chǎng)動(dòng)態(tài)多變性，使產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間日益成為決定產(chǎn)品競爭力的重要因素?？焖僭O計技術(shù)是在現代設計理論和方法的指導下，應用微電子、信息和管理等現代科學(xué)技術(shù)，以縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期為目的的一切設計技術(shù)的總稱(chēng)。

仿真與虛擬設計技術(shù)：計算機仿真技術(shù)是以計算機為工具，建立實(shí)際或聯(lián)想的系統模型，并在不同條件下，對模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)運行(實(shí)驗)的一門(mén)綜合性技術(shù)。近年來(lái)不斷涌現和迅速發(fā)展的高新技術(shù)，如計算機仿真建模、CAD/CAM及先期技術(shù)演示驗證、可視化計算、遙控機器和計算機藝術(shù)等，都有一個(gè)共同的需求，就是建立一個(gè)比現有計算機系統更為真實(shí)方便的輸入輸出系統，使其能與各種傳感器相連，組成更為友好的人機界面的多維化信息環(huán)境。這個(gè)環(huán)境就是計算機虛擬現實(shí)系統(VRS)，在這個(gè)環(huán)境中從事設計的技術(shù)即稱(chēng)之為虛擬設計(VirtualDesign，VD)。

智能設計技術(shù)：由于缺乏人類(lèi)設計師所具有的推理和決策能力，傳統CAD系統已不能滿(mǎn)足設計過(guò)程自動(dòng)化的要求。于是智能CAD(ICAD)的理論研究和應用實(shí)踐便隨之而產(chǎn)生了。ICAD系統既具有傳統CAD系統的數值計算和圖形處理能力，又具有知識處理能力，能夠對設計的全過(guò)程提供智能化的計算機支持。智能設計就是對智能CAD理論和應用的研究。

廣義優(yōu)化設計：它主要從方法學(xué)角度把傳統優(yōu)化過(guò)程中單純優(yōu)化算法的研究向前擴展到建立和處理模型，向后擴展到對優(yōu)化結果顯示全過(guò)程的研究，并結合先進(jìn)的計算機技術(shù)開(kāi)發(fā)相應的商品化廣義優(yōu)化軟件。

造型色彩設計技術(shù)：它是工業(yè)設計(IndustrialDesign)技術(shù)的核心，具體指一個(gè)構思與表達的過(guò)程，設計構思是受市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)、普通心理學(xué)、消費心理學(xué)、人機工程學(xué)、技術(shù)美學(xué)和現代科學(xué)技術(shù)等因素的約束而形成的；表達設計即傳達設計思想的方法和表現技法，可以從簡(jiǎn)單、傳統的手工繪制的效果圖、外觀(guān)模型到復雜的計算機輔助設計效果圖及電子模型和由快速成型方式完成的精確效果模型。

全壽命周期設計技術(shù)

這要求設計產(chǎn)品時(shí)不僅要考慮產(chǎn)品的功能和結構，而且要設計產(chǎn)品的全壽命周期，也就是要設計產(chǎn)品的規劃、設計、制造、營(yíng)銷(xiāo)、運行、使用、維修保養，直到回收再用處置的全過(guò)程。全壽命周期設計意味著(zhù)：在設計階段就要考慮到產(chǎn)品生命歷程的所有環(huán)節，以求產(chǎn)品全壽命周期設計的綜合優(yōu)化。這項內容具體由三種設計技術(shù)組成：

并行設計技術(shù)：其思想是在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初始階段，即規劃和設計階段，就以并行的方式綜合考慮其生命周期中所有后續階段，包括工藝規劃、制造、裝配、試驗、檢驗、營(yíng)銷(xiāo)、運輸、使用、維修、保養，直至回收處置等環(huán)節，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。其基本特征是集成性，反映了產(chǎn)品全壽命周期各環(huán)節間的耦合作用。

面向制造的新技術(shù)：該技術(shù)在設計階段就盡早考慮與制造有關(guān)的約束，全面評價(jià)和及時(shí)改進(jìn)產(chǎn)品設計，可以得到綜合目標較優(yōu)的設計方案，并可爭取產(chǎn)品設計和制造的一次成功。

產(chǎn)品數據管理技術(shù)：它是設計技術(shù)的關(guān)鍵，能有效地管理在產(chǎn)品生命鏈各環(huán)節中產(chǎn)生的或者所需要的大量數據和信息，包括工程規范、文檔、圖紙、CAE/CAD/CAM文件、產(chǎn)品結構模型、產(chǎn)品設計結果、產(chǎn)品訂單、供應商狀況以及產(chǎn)品工作流程等，做到將正確的數據或信息在適當時(shí)間傳遞到正確的位置或傳遞給相應的人，這是產(chǎn)品全壽命周期數據管理技術(shù)研究的根本內容。

綠色產(chǎn)品設計技術(shù)

這是對產(chǎn)品在其生命周期中，按符合環(huán)境保護、資源利用率**高、能源消耗**低的要求進(jìn)行設計的技術(shù)。它包括以下幾種技術(shù)：

面向環(huán)境設計技術(shù)：也稱(chēng)綠色設計(GreenDesign)，即在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內，以系統集成的觀(guān)點(diǎn)考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性(可拆性、可回收性、可維護性、可重復利用性和人身健康及安全性等)和基本屬性，并將其作為設計目標，使產(chǎn)品在滿(mǎn)足環(huán)境目標要求的情況下，同時(shí)具備應用的基本性能、使用壽命和質(zhì)量等。

面向能源設計技術(shù)：這是指用對環(huán)境影響**小和資源消耗**少的能源供給方式來(lái)支持產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，并以**小的代價(jià)來(lái)獲得能量的可靠回收和重新利用的設計技術(shù)。產(chǎn)品設計是影響能源消耗**關(guān)鍵的環(huán)節，在產(chǎn)品功能和基本要素確定的情況下，產(chǎn)品的結構布局、材料選擇、加工工藝、可制造性、可裝配性和可重復使用性等影響能源消耗的主要因素都是在設計階段確定的。

面向材料設計技術(shù)：該技術(shù)以材料為對象，在產(chǎn)品整個(gè)壽命周期中的每一階段，以材料對環(huán)境的影響有效利用作為控制目標，在實(shí)現產(chǎn)品功能要求的同時(shí)，使其對環(huán)境污染**小和能源消耗**少。

人機工程設計技術(shù)：它是以人機工程學(xué)理論為基礎、面向人的產(chǎn)品設計技術(shù)。人機工程又稱(chēng)為人體工程(美國稱(chēng)為HumanFactors,歐洲國家稱(chēng)為Ergonomics)，它依據人的心理和生理特征，利用科學(xué)技術(shù)成果和數據設計技術(shù)系統，使之符合人的使用要求，改善環(huán)境和優(yōu)化人機系統，隨之達到**佳配合，以**小的勞動(dòng)代價(jià)換取**大的經(jīng)濟成果。

**后需要著(zhù)重強調的是，以上四項設計技術(shù)無(wú)一不是在計算機技術(shù)高速發(fā)展成果的支持和應用下實(shí)施的。如網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、CAD、CAM、CIMS(計算機集成制造)、CACD(計算機輔助概念設計)、人工智能和專(zhuān)家系統等。

 

 

發(fā)表于 @ 2008年08月15日 09:30:00 |點(diǎn)擊數（）

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