机械工程的主要设计方法论述.doc

机械工程主要设计方法论述宋琦超摘要 在产品的开发和提高产品设计水平的工作中，采用现代化的先进技术和理论方法，使设计过程自动化，合理化，以设计出更多高质量、低成本的工程技术产品。 关键词：动态设计、绿色设计、面向X的设计价值工程、健壮设计。 引 言 随着科学技术的发展，现代社会对生产与生活、物质与精神提出了更多更高的要求。现代设计方法是解决实际复杂工程技术问题的有效手段，是将计算机技术、信息技术、人工智能等相结合所形成的综合应用技术。在产品开发和提高工程设计水平的工作中，科学的设计方法起着越来越重要的作用。（一）动态设计1定义 机械动态设计就是以机械工程设计为主线，将工程实践贯穿始终，通过参数化的草图设计、三维动态设计仿真、建立动力学模型，以及对构件进行有限元分析、结构设计与运动仿真，直到构件满足要求的过程。其数学模型是微分方程。2.一般过程 分析模型建立、确定、简化、动力学求解、动态优化设计以及结果评价。3方法（1）按初步设计图样或实物进行动力学建模；（2）按照所建立的动力学模型计算系统的动态特性并对初步设计进行审核；（3）实物试验或模型试验与试验建模；（4）对机械结构进行动力学修改。（二）绿色设计 1.概述 绿色设计着眼于人与自然的生态平衡关系，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。在产品整个生命周期内，绿色设计着重考虑的是产品环境属性，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命和质量等要求。 2.内容 绿色设计材料的选择，可拆卸性设计，模块化设计，可回收性设计，寿命设计，人性化设计，产品的包装设计。3.设计原则注重利用环境友好型，方便废弃材料回收，最大限度利用材料资源，可拆卸性及可维护性设计，可重复利用和可交叉利用，应用节能技术等。4.关键技术模型的构建，数据库、知识库的建立和评价体系及方法。（三）面向X的设计 1.定义 面向“X”设计是一种设计哲理，隐于产品及其工艺的设计过程中。这里的“X”可以是制造、装配、检测性、可靠性、服务、再利用性等。即是面向制造的设计，面向装配的设计等。表现了在产品的设计阶段就尽量地考虑与产品相关的“X”因素的约束。在产品初期即做到针对性的优化，从而使产品的开发周期缩短、成本下降。 2.设计流程 产品分析需求为第一步，再到概念设计及初步设计方案，到方案评价，详细设计，最后输出产品。 3.设计注意点 以产品和过程为中心，以集成为纽带，并行工程的要求。（四）价值工程 1.定义价值工程是以最低的寿命周期成本可靠地实现产品的必要功能，对产品的功能、成本进行分析的有组织的活动。其实质是分析产品在功能上和成本上存在的问题，提出切实可行的方案来解决这些问题，从而提高产品的价值。价值工程的目的就是通过科学的分析，使产品具有一个适当的功能水平，从而确保产品的寿命周期成本最低。 2.一般步骤（1）选择VE对象； （2）收集情报； （3）分析功能； （4）改进设想和方案； （5）分析与评价方案； （6）实验与审定方案； （7）检查实施情况并评价活动成果。 3.常用的方法 ABC分析法、经验分析法、最适区域法逻辑判断法等。（五）健壮设计 1.概述 健壮设计是一种把质量和可靠性设计到产品中去的先进思想，是一个开放性的理念。健壮设计的目的是使产品具有健壮性，对于内外各种干扰因素的影响不敏感，具有很强的抵抗能力，在规定的时间内和规定的条件下均能正常工作。 2.主要技术方法质量功能展开、系统设计、方差分析与回归分析、试验设计、静态特性参数设计、静态特性容差设计、动态特性参数设计、FMEA和FTA分析、可靠性度量和评估等技术方法。 3.工作程序对于新研产品，健壮设计的工作程序一般是先分析顾客需求，进行质量功能展开，将顾客需求逐层地分解为设计要求、零部件特性、工艺要求和生产要求，通过加权评分，找出影响产品质量的关键环节和关键部件，稍后进行产品总体方案的论证和优化，努力创新，攻克瓶颈技术，完成方案设计阶段的任务。在此基础上，对关键环节和关键零部件灵活地应用各种方法进行产品和工艺的稳定性优化设计，获得最佳的参数匹配和设计输出。结论 机械动态设计能把问题解决在设计阶段，代价小、周期短，能满足机械设备动态特性要求，适应当前激烈的市场竞争需要。绿色设计适应社会可持续发展的要求，是未来产品设计发展的重要趋向之一。总之，以上几种方法对于提高产品质量及竞争力起着重要作用。参考文献现代设计理论与方法陈定方、卢全国等编著 2010.8第一版 P212234现代设计方法主编 曹岩 2010.7第一版P8296健壮设计指南主编 邵家俊 2011.7第一版