现代设计方法期末总结

1、1、设计是创造性的劳动，设计的本质是创新。2、现代设计方法有六个特点,分别是:程式性、创造性、系统性、 优化性 、综合性、 计算机辅助设计（CAD）。3、传统的分析方法往往把事物分解为许多独立的互不相干的部分进行研究。由于是孤立、静止地分析问题，所得的结论往往是片面的、有局限性的。而系统工程的方法是把事物当作一个整体的系统来研究，从系统出发，分析各组成部分之间的有机联系及系统与外界环境的关系，是一种较全面的综合研究方法。4、设计系统是一种信息处理系统。 5、系统工程的观点，设计系统是一个由时间维、逻辑维和方法维 组成三维系统。时间维：反映按时间顺序的设计工作阶段； 逻辑维：解决问题的逻辑步骤；

2、方法维：设计过程中的各种思维方法和工作方法。6、设计工作阶段时间维 一般工程设计可分为四个阶段：1）产品规划（明确设计任务）；2）原理方案设计；3）技术设计；4）施工设计。产品规划过程中的调查研究，包括：市场调研、技术调研、社会调研、环境调研。产品规划阶段形成的是可行性研究报告或设计任务书。原理方案设计形成 方案原理图。 技术设计阶段形成 零件草图等。施工设计阶段形成 零件图、部件装配图、全部生产图纸、设计说明书、工艺文件、使用说明书。7、产品设计的三种类型（1）开发型设计 针对设计任务提出新的功能原理方案，完成从产品规划到施工设计的全过程的设计，此类设计是创新设计。（2）适应型设计 在原理方

3、案基本保持不变的情况下，变化更换部分部件或结构，使产品更广泛地适应使用要求的设计。（3）变参数型设计 产品功能、原理方案、结构型式基本确定，通过改变尺寸与性能参数，满足不同的工作需要的设计。（测绘与仿制）8、解决问题的合理逻辑步骤是：分析-综合-评价-决策。评价是筛选的过程二、原理方案设计1、系统功能分析法系统化设计方法，它是将工程设计任务或机械产品看作技术系统，用系统工程方法进行分析和综合。 2、技术系统以一定技术手段来实现社会特定需求的人造系统。 技术系统的功能就是将输入的能量、物料和讯号进行有目的的转换或变化后输出。 技术系统是一个转换装置。随时间变化的能量、物料和讯号称为能量流、物料流

4、和讯号流。 主要传递讯号流的技术系统 仪器。 主要传递能量流与物料流的技术系统 机器。3、对输入和输出的变换所作的抽象描述称为系统。技术系统的用途或所具有的特定能力称为系统的功能4、分析系统的总功能常采用“黑箱法”。分析比较系统的输入和输出能量、物料和讯号，其差别和关系反映的就是系统的总功能。 黑箱法要求设计者不要首先从产品结构着手，而应从系统功能出发设计产品。5、功能分解 分解到直接找到解法的分功能称为功能元。 功能分析的结果用功能树的形式表达 完成分功能的技术实体是功能载体。6、求系统原理解 N=n1n2ninm 式中：m功能元数； ni第i 种功能元解的个数。7、功能分析法的设计步骤三、

5、创造性思维和方法1、工程设计的三个基本特征：1）约束性2）多解性3）相对性2、工程技术人员的创造力构成所涉及的智力因素主要有观察力、记忆力、想象力、思考力、表达力和自控能力等 ，非智力因素主要表现为理想信念、兴趣爱好、意志、性格等。智力因素是创造力的基础性因素，非智力因素是创造力的导向、催化和动力因素，也是促进创造力由潜变显的制约因素。 3、创造性思维的特点：1）独立性 （独创性）2）连续性 （连动性）3）多向性 4）跨越性 5）综合性 4、创造性思维的类型：1.形象思维与抽象思维 2.发散思维与集中思维 3.直达思维与旁通思维 4.逻辑思维与非逻辑思维5、创造性基本原理有：1）主动原理2）刺

6、激原理 3）希望原理4）环境原理5）多多益善原理6）压力原理6、说明创造技法中“635法”的含义。635法（或克理斯多夫智暴法） 此法是德国的创造学者们根据德意志民族惯于沉思的性格特点而创行的一种智力激励法。具体做法是：召集6个人参加会议，每人针对议题在卡片上写出3种设想方案，时间是5分钟。然后将卡片相互交流，在第二个5分钟内每人根据别人的启发，再在（别人的）卡片上写出3种设想。如此循环，半个小时内可交换5次，共得108条方案。 7、说明创造技法中“5W2H法”的含义。（1）Why：为什么要设计该产品。采用何种总体布局。（2）What：该产品有何功能.何种方法设计.是否创新.（3）Who：该产

7、品的用户是谁。谁来设计。 （4）When：什么时候完成设计,各阶段时间怎样划分。 （5）Where：该产品用于何处。在何地生产。 （6）How to do：怎样设计。结构、材料、形态如何。（7）How much：该设计需要多少钱。生产多少。四、方案评价方法1、评价目标包括三方面的内容： （1）技术评价目标 （2）经济评价指标 （3）社会评价目标 2、定量评价时应根据各目标的重要程度设置加权系数加权系数是反映目标重要程度的量化系数，加权系数大，意味着重要程度高。一般取各评价目标加权系数gi1，且 gi=1 （i 1，2，n）gi= ki/ki（1-n），ki（1-n）=（n2-n）*/2 加权系

8、数值可由经验确定或判别表法计算。3、名次记分法 名次记分法是由一组专家对n个方案评价，每人按方案优劣排名，并给名次最高n分，名次最低1分，类推。最后把每个方案得分相加，总分高者为佳。 对于评分者意见的一致性程度可用一致性系数C表达，此系数在0与1之间，越接近1表示意见越一致，当意见完全一致时，C1。对重要的评价，一致性系数的范围应有要求，一般0.7。4、评分法（重要） 目标值是理想值，分值10分；目标值是要求值，分值8分；目标值是允许值，分值0分。 画评分曲线，求分值 有效值法：Npigi ( i1,2,n ) N-有效值；n-评价目标数； pi-各评价目标评分值；gi-各评价目标的加权系数。

9、 5、技术评价中，技术价 式中：Pmax 评价指标的最高分值（10分制为10，5分制为5） ；pi 各技术评价指标的评分值 gi 各技术评价指标的加权系数，gi1。 技术价Wt 1，数值越大表示方案的技术性能越好。理想方案的技术价为1。 Wt 0.6表示方案在技术上不合格，必须改进。6、技术评价中，经济价式中：H1 理想生产成本； H 实际生产成本。 经济价的值越大，经济效果越好。We 1为理想状态，表示实际生产成本等于理想成本，We 0.7意味着实际生产成本高于允许生产成本，在经济上不合格。7、技术经济综合评价 均值法 W0 （ Wt We ）/ 2 双曲线法 W0（ Wt We ）0.5相

10、对价W0值大，方案的技术经济综合性能好，一般应取W0.65。当Wt 、 Ww有一项数值较小，用双曲线法能使W明显出现小值，更便于方案的评价与决策。9、模糊评价就是利用集合与模糊数学将模糊信息数值化以进行定量评价的方法。 8、优度图五、价值设计1、价值工程是以功能分析为核心，以开发创造性为基础，以科学分析方法为工具，寻求功能与成本最佳比例，以获得最优价值的一种设计方法或管理科学。 VF / C式中：V产品价值； F产品功能； C耗费的成本。2、价值分析对象选择方法（1）ABC分类法: 意大利经济学家巴雷托（Pareto）提出“不均匀分布理论”，将产品零件分为三类。 A类：占产品零件总数的1020

11、，其成本占产品成本6070； C类：占产品零件总数的6070，其成本占产品成本1020； B类：除A、C类零件的其余零件，数量占零件总数的比例与其成本占产品成本的比例基本相适应。 A类零件作为价值分析的重点对象。3、产品的成本构成 产品的总成本包括生产成本、运行成本和维修保养成本。生产成本又分为设计成本、生产准备成本、材料成本、加工成本和装配成本。产品由设计到使用寿命结束的整个过程为产品的寿命周期，产品的总成本也就是它的寿命周期成本。 六、产品系列化设计1、在变型产品设计中，“零件标准化、部件通用化、产品系列化”是提高产品质量，降低成本，得到多品种多规格产品的重要途径之一。变型产品系列一般分为

12、纵系列、横系列和跨系列三类 （1）纵系列产品 是一组功能相同、解法原理相同、结构相同（或相近）而尺寸、性能参数不同的产品。如20寸、26寸、28寸的自行车系列。 （2）横系列产品 是在基型产品基础上扩展功能的同类型变型产品。如普通自行车基础上开发的可变速赛车、适合不同路面的山地车、沙滩车等变型车。 （3）跨系列产品 跨系列产品是具有相近动力参数的不同类型产品，它们采用相同的基础件或通用部件。2、表征系统物理特征的无量纲数群即为相似准则。 (若各参数单位不相应，其数值不一定是1)3、对于相似现象，其相似指标等于 1。4、模块化设计是将产品上同一功能的单元设计成具有不同性能，可以互换的模块，选用不

13、同模块，即可组成不同类型，不同规格的产品。模块化设计的原则是力求以少数模块组成尽可能多的产品，并在满足用户要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉。 5、模块化系列产品分为三类分别是：横系列模块化产品、纵系列模块化产品、跨系列与全系列模块化产品 横系列模块化是指在同一规格（不改变产品主参数）的基础上在变型产品范围内进行模块化设计，即在基型产品的基础上，通过变更、增加或减少某些特定模块而形成变型产品。 纵系列模块化是在同一类型中对不同规格的基型产品进行模块化设计。所谓不同规格就体现在主参数不同上，而主参数不同的产品动力参数往往是不同的，比如要求的功率不同、从而导致结构形式或尺寸的不

14、同。 在横系列模块化的基础上兼顾到纵系列，形成了既有横系列又有纵系列的跨系列模块化。若在整个横系列和纵系列即全部系列范围内进行统一的模块化设计，则称为全系列模块化。6、模块划分主要按部件进行,优点是模块有较高的独立性和完整性；便于结合与分离，容易保证装配质量，生产管理变动较小。缺点是模块组合经常过大，减少了可实现的方案数；更换模块增加不必要的经济损失7、模块化计算机管理系统包括四个子系统，分别是：数据管理子系统、会话子系统、分析子系统和绘图子系统。模块分为:基本模块，辅助模块，特殊模块，适应模块。结构方案设计应遵守的基本原则：（1）功能和工作原理明确（2）结构解（3）安全可靠2、材料成本折算法

15、例3 一台中型铣床与一台起重机材料成本均为15 000元左右，试估算生产成本是否相同。解：由表查出中型机床与起重机的材料成本率分别为 ：m134，m278。 根据估算公式可得 机床起重机成本估算是产品设计过程中的重要工作，它影响对产品经济性的评价和决策。在设计过程中进行成本估算的目的是对产品及其零部件的经济性进行评价。1.按重量估算法例2 某种套类零件在不同重量下的生产成本见表。试求W 76Kg的此类零件的生产成本。 (重量，生产成本)（4.9,67.62），（11.8,123.91），（29.8，244.36），（109,577.71），（204,938.45）解： （1）求不同重量下的重量

16、成本系数 fW由可得不同重量下的重量成本系数 fW （重量，重量成本系数），（4.9,13.8），（11.8,10.5），（29.8,8.2），（109,5.3），（204,4.6）（2）随着重量的增加，重量成本系数变化较大，因此不能取平均值。可由作图法或解析法求出W 76Kg此类零件的重量成本系数fW。由于76Kg在29.8109之间，故公式中W1=29.8 kg W2=109 kg fW1=8.2 元/ kg fW2=5.3 k元/ kg （3）生产成本 3、相似产品的成本估算例4 标准渐开线齿轮A与B几何相似，齿数相同，模数分别为mA3， mB 8，齿轮B每批生产200件，每件生产成本C

17、B 300元（其中材料成本CmB 100元，加工成本CfB 150元），若齿轮A每批生产120件，求齿轮A每件的生产成本。解：两齿轮尺寸比 齿轮B的生产准备成本CrB为 通过相似关系求齿轮A的生产成本CA所以，齿轮A每件的生产成本为78元。例6 某零件直径DA50mm，长度LA200mm，生产成本CA34元，其中材料成本和加工成本分别为CmA12元，CfA18元，每批两件，现拟生产材料相同，几何形状相似直径DB85mm的B零件50件，试估算B零件每件成本CB。解：长度相似比 A零件的生产准备成本CrA为 B零件的生产成本CB为例5 已知单件生产的单级齿轮减速器中心距A0200mm，箱底座尺寸S0 B0 710500mm，重量W0 500kg，输入转速n0 3 000 r/min，传递功率P0 20kW，生产成本4875元（生产准备成本占20，材料成本占30，加工成本占50），现拟设计制造P 40kW，转速、材料相同，与原机相似的新减速器5台。试估