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機(jī)械項(xiàng)目常規(guī)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)比論文
機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將之轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程�，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是以電子計(jì)算機(jī)為手段,以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),建立在現(xiàn)代管理技術(shù)之上,運(yùn)用工程設(shè)計(jì)的新理論和新方法,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果最優(yōu)化,設(shè)計(jì)過程高效化和自動(dòng)化的設(shè)計(jì)技術(shù)。它是一種定量的、動(dòng)態(tài)的和科學(xué)的設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是面向市場(chǎng)、面向用戶的設(shè)計(jì)。好的產(chǎn)品始于先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和對(duì)市場(chǎng)需求的深刻了解�，F(xiàn)代設(shè)計(jì)不僅要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的基本功能,還應(yīng)體現(xiàn)人性化和環(huán)境保護(hù)的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想。
1常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)
常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù),是學(xué)習(xí)、應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)。根據(jù)長期總結(jié)出來的設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)稱為理論設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)某類零件已有的設(shè)計(jì)與使用實(shí)踐而歸納出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式威根據(jù)設(shè)計(jì)者個(gè)人的工作經(jīng)驗(yàn)用類比的辦法所進(jìn)行的設(shè)計(jì)叫經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這對(duì)那些使用要求不大變動(dòng)而結(jié)構(gòu)形狀已典型化的零件,是很有效的設(shè)計(jì)方法。例如箱體、機(jī)架、傳動(dòng)零件的各結(jié)構(gòu)要素等。隨著設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)系統(tǒng)越來越復(fù)雜,技術(shù)含量不斷提高,產(chǎn)品更新發(fā)展速度加快,經(jīng)驗(yàn)類比的設(shè)計(jì)方法已不能滿足市場(chǎng)需要。
2現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)
2.1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(MechanicalcreativeDesign)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力與智慧、利用已有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理,進(jìn)行新的構(gòu)思,設(shè)計(jì)出新穎、有創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)構(gòu)或機(jī)械產(chǎn)品。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比,創(chuàng)新設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)人在設(shè)計(jì)過程中,特別是在總體設(shè)計(jì)階段中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用,采用新的技術(shù)手段、技術(shù)原理,從所要求的機(jī)械性能出發(fā),改進(jìn)完善現(xiàn)有的機(jī)械或創(chuàng)造發(fā)明新機(jī)械,實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能,使其具有良好的工作品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性。
2.2機(jī)械優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)(MechanicalSuperiorityDesign)機(jī)械優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)是面向市場(chǎng)爭取競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì),完全不同于以個(gè)人興趣為出發(fā)點(diǎn)的設(shè)計(jì)或追求某種品味的設(shè)計(jì),也不是單純追求創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。機(jī)械優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)由于要面向市場(chǎng),因此需更善于進(jìn)行產(chǎn)品方向的預(yù)測(cè)和技術(shù)方向分析,尋求在當(dāng)前及以后的市場(chǎng)上起主導(dǎo)地位的產(chǎn)品和技術(shù)方向,使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程建立相互協(xié)調(diào)的聯(lián)系,并且開發(fā)吸收有效的設(shè)計(jì)技術(shù)到整個(gè)產(chǎn)品的各環(huán)節(jié)中去,從而增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭力。
2.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)(SteadyDesign)穩(wěn)健設(shè)計(jì)是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品(或工藝)無論在制造和使用中,當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化或在規(guī)定壽命內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生老化和變質(zhì)時(shí),都能保持產(chǎn)品性能穩(wěn)定的一種工程設(shè)計(jì)方法。它的作用是提高所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量和減少質(zhì)量損失。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭,設(shè)計(jì)和制造高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品越來越受到關(guān)注,穩(wěn)健設(shè)計(jì)已逐漸成為提高和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的一種有效的工程方法。
2.4模糊設(shè)計(jì)(FuzzyDesign)模糊設(shè)計(jì)是將模糊數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中的一種設(shè)計(jì)方法。隨著科技的深入發(fā)展,需要設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)越來越大也越來越復(fù)雜,設(shè)計(jì)中涉及的變量越來越多且變量間的關(guān)系也越來越復(fù)雜,這些變量中存在大量的模糊現(xiàn)象,許多情況下并不能精確描述所設(shè)計(jì)產(chǎn)品。人們?cè)谠O(shè)計(jì)中除了識(shí)別“非此即彼”的精確現(xiàn)象,還要能識(shí)別“亦此亦彼”的模糊現(xiàn)象。如希望設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品“使用壽命較長”“承載能力較強(qiáng)”就屬于模糊現(xiàn)象。這就要求我們采用模糊數(shù)學(xué)的方法來解決這些問題。模糊數(shù)學(xué)的研究領(lǐng)域非常廣泛,包括模糊變換、模糊綜合評(píng)判、模糊模式識(shí)別、模糊決策、模糊拓?fù)洹⒛：龑＜蚁到y(tǒng)等綜合理論。隨著人們對(duì)模糊現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化,對(duì)模糊現(xiàn)象定量處理方法的逐漸掌握,模糊技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展與完善,并廣泛用于工程設(shè)計(jì)中去。
2.5虛擬設(shè)計(jì)(VirtualDesign)虛擬設(shè)計(jì)屬于新興的多學(xué)科交叉技術(shù),它是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ),以機(jī)械產(chǎn)品為對(duì)象的設(shè)計(jì)手段,對(duì)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià)特別有益。借助這樣的設(shè)計(jì)手段,設(shè)計(jì)人員可通過多種傳感器與多維的信息環(huán)境進(jìn)行自然的交互,實(shí)現(xiàn)從定性和定量綜合集成環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí),從而幫助深化概念與萌發(fā)新意。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)充分利用了模擬仿真技術(shù),它比現(xiàn)行的CAD系統(tǒng)具有更強(qiáng)的人機(jī)交互能力,設(shè)計(jì)人員可通過視覺、聽覺、觸覺及語音、手勢(shì)等與設(shè)計(jì)的對(duì)象在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行直觀地交互。
2.6綠色設(shè)計(jì)GreenDesign)綠色設(shè)計(jì)以提高產(chǎn)品的“綠色程度”為目標(biāo),在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí),保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命和質(zhì)量等。綠色設(shè)計(jì)通常也稱為生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)等。在傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員主要按照產(chǎn)品性能、質(zhì)量和成本要求等指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過程中對(duì)產(chǎn)品的維護(hù)性、拆卸性、回收性、淘汰廢棄產(chǎn)品的處理及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響等考慮較少。這樣制造出來的產(chǎn)品,在其使用壽命結(jié)束后,由于缺乏必要的拆卸和回收性能,回收利用率低,其中的有害物質(zhì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染,影響生活質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境,造成資源的大量浪費(fèi)。
3現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)與常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)系
現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)的延伸與發(fā)展,是相關(guān)科學(xué)技術(shù)綜合應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域的產(chǎn)物,它使常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析的定量化常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件或整機(jī)只能進(jìn)行定性或類比的估算�，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)引入了有限元及邊界元方法,可實(shí)現(xiàn)對(duì)任何產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的定量化分析。產(chǎn)品工況分析的動(dòng)態(tài)化常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的工作狀況僅限于靜態(tài)的計(jì)算和動(dòng)態(tài)的估算。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法可以同時(shí)利用理論和測(cè)試數(shù)據(jù)建造與實(shí)際工況相符的數(shù)學(xué)模型,通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算,預(yù)測(cè)出產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能和改進(jìn)效果。產(chǎn)品質(zhì)量分析的可靠性化常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)中采用的安全系數(shù)法僅僅依靠經(jīng)驗(yàn),不能定量給出產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性預(yù)測(cè)。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的可靠性設(shè)計(jì)法,把零部件或整機(jī)的各種具有離散性的性能參數(shù)均視為隨機(jī)變量,基于概率論建造模型并進(jìn)行分析計(jì)算,從而定量的做出產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性預(yù)測(cè)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果的最優(yōu)化常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)通過經(jīng)驗(yàn)公式、近似系數(shù)或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核,比較依賴設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的優(yōu)化設(shè)計(jì)法是根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和性能要求構(gòu)造數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和數(shù)值計(jì)算方法,通過計(jì)算機(jī)求得最優(yōu)化結(jié)果。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的高效化和自動(dòng)化常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)在設(shè)計(jì)過程中重復(fù)性高,而設(shè)計(jì)方案卻不一定最優(yōu)。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中均是“教會(huì)計(jì)算機(jī),讓計(jì)算機(jī)去完成。”從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程的高效化和自動(dòng)化,并且為實(shí)現(xiàn)制造的自動(dòng)化做好了準(zhǔn)備。
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