机械项目常规与现代设计技术对比论文
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将之转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。现代设计技术是以电子计算机为手段,以网络为基础,建立在现代管理技术之上,运用工程设计的新理论和新方法,实现计算结果最优化,设计过程高效化和自动化的设计技术。它是一种定量的、动态的和科学的设计技术现代设计的特点是面向市场、面向用户的设计。好的产品始于先进的设计理念和对市场需求的深刻了解。现代设计不仅要实现产品的基本功能,还应体现人性化和环境保护的先进设计思想。
1常规设计技术
常规设计技术,是学习、应用、发展现代设计技术的基础。根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计。根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验关系式威根据设计者个人的工作经验用类比的办法所进行的设计叫经验设计。这对那些使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件,是很有效的设计方法。例如箱体、机架、传动零件的各结构要素等。随着设计产品的技术系统越来越复杂,技术含量不断提高,产品更新发展速度加快,经验类比的设计方法已不能满足市场需要。
2现代设计技术
2.1机械创新设计(MechanicalcreativeDesign)机械创新设计指充分发挥设计者的创造力与智慧、利用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或机械产品。与传统设计相比,创新设计强调人在设计过程中,特别是在总体设计阶段中的主导性及创造性作用,采用新的技术手段、技术原理,从所要求的机械性能出发,改进完善现有的机械或创造发明新机械,实现预期的功能,使其具有良好的工作品质及经济性。
2.2机械优势设计(MechanicalSuperiorityDesign)机械优势设计是面向市场争取竞争优势的设计,完全不同于以个人兴趣为出发点的设计或追求某种品味的设计,也不是单纯追求创新的设计。机械优势设计由于要面向市场,因此需更善于进行产品方向的预测和技术方向分析,寻求在当前及以后的市场上起主导地位的产品和技术方向,使产品实现过程建立相互协调的联系,并且开发吸收有效的设计技术到整个产品的各环节中去,从而增强产品的市场竞争力。
2.3稳健设计(SteadyDesign)稳健设计是指所设计的产品(或工艺)无论在制造和使用中,当结构参数发生变化或在规定寿命内结构发生老化和变质时,都能保持产品性能稳定的一种工程设计方法。它的作用是提高所设计产品的质量和减少质量损失。随着市场竞争,设计和制造高质量、低成本的产品越来越受到关注,稳健设计已逐渐成为提高和改进产品质量的一种有效的工程方法。
2.4模糊设计(FuzzyDesign)模糊设计是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。随着科技的深入发展,需要设计的机构越来越大也越来越复杂,设计中涉及的变量越来越多且变量间的关系也越来越复杂,这些变量中存在大量的模糊现象,许多情况下并不能精确描述所设计产品。人们在设计中除了识别“非此即彼”的精确现象,还要能识别“亦此亦彼”的模糊现象。如希望设计出的机械产品“使用寿命较长”“承载能力较强”就属于模糊现象。这就要求我们采用模糊数学的方法来解决这些问题。模糊数学的研究领域非常广泛,包括模糊变换、模糊综合评判、模糊模式识别、模糊决策、模糊拓扑、模糊专家系统等综合理论。随着人们对模糊现象的认识进一步深化,对模糊现象定量处理方法的逐渐掌握,模糊技术必将得到进一步的发展与完善,并广泛用于工程设计中去。
2.5虚拟设计(VirtualDesign)虚拟设计属于新兴的多学科交叉技术,它是以虚拟现实技术为基础,以机械产品为对象的设计手段,对产品的概念设计、装配设计和人机工程学评价特别有益。借助这样的设计手段,设计人员可通过多种传感器与多维的信息环境进行自然的交互,实现从定性和定量综合集成环境中得到感性和理性的认识,从而帮助深化概念与萌发新意。虚拟设计技术充分利用了模拟仿真技术,它比现行的CAD系统具有更强的人机交互能力,设计人员可通过视觉、听觉、触觉及语音、手势等与设计的对象在虚拟的环境中进行直观地交互。
2.6绿色设计GreenDesign)绿色设计以提高产品的“绿色程度”为目标,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。绿色设计通常也称为生态设计、环境设计、环境意识设计等。在传统产品设计过程中,设计人员主要按照产品性能、质量和成本要求等指标进行设计,设计过程中对产品的维护性、拆卸性、回收性、淘汰废弃产品的处理及对生态环境的影响等考虑较少。这样制造出来的产品,在其使用寿命结束后,由于缺乏必要的拆卸和回收性能,回收利用率低,其中的有害物质对生态环境造成了严重污染,影响生活质量和生态环境,造成资源的大量浪费。
3现代设计技术与常规设计技术的`关系
现代设计技术是常规设计技术的延伸与发展,是相关科学技术综合应用于设计领域的产物,它使常规设计技术发生了质的飞跃。产品结构分析的定量化常规设计技术对复杂结构的零部件或整机只能进行定性或类比的估算。现代设计技术引入了有限元及边界元方法,可实现对任何产品结构的定量化分析。产品工况分析的动态化常规设计技术对产品的工作状况仅限于静态的计算和动态的估算。而现代设计技术中的动态设计方法可以同时利用理论和测试数据建造与实际工况相符的数学模型,通过计算机进行分析计算,预测出产品的动态性能和改进效果。产品质量分析的可靠性化常规设计技术中采用的安全系数法仅仅依靠经验,不能定量给出产品质量的可靠性预测。而现代设计技术中的可靠性设计法,把零部件或整机的各种具有离散性的性能参数均视为随机变量,基于概率论建造模型并进行分析计算,从而定量的做出产品质量的可靠性预测。产品设计结果的最优化常规设计技术通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计、校核,比较依赖设计者的经验和主观判断。而现代设计技术中的优化设计法是根据产品的设计目标和性能要求构造数学模型,应用数学规划理论和数值计算方法,通过计算机求得最优化结果。产品设计过程的高效化和自动化常规设计技术在设计过程中重复性高,而设计方案却不一定最优。而现代设计技术在整个设计过程中均是“教会计算机,让计算机去完成。”从而实现了设计过程的高效化和自动化,并且为实现制造的自动化做好了准备。
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