- 相關(guān)推薦
企業(yè)機械產(chǎn)品方案設計
根據目前國內外設計學(xué)者進(jìn)行機械產(chǎn)品設計時(shí)的主要思維特點(diǎn)，將產(chǎn)品方案的設計方法概括為系統化、結構模塊化、基于產(chǎn)品特征知識和智能四種類(lèi)型。下面是小編整理的企業(yè)機械產(chǎn)品方案設計，歡迎來(lái)參考！
根據目前國內外設計學(xué)者進(jìn)行機械產(chǎn)品方案設計所用方法的主要特征，將方案的現代設計方法概括為下述四大類(lèi)型。
一、系統化設計方法
系統化設計方法的主要特點(diǎn)是：將設計看成由若干個(gè)設計要素組成的一個(gè)系統，每個(gè)設計要素具有獨立性，各個(gè)要素間存在著(zhù)有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實(shí)現設計系統所需完成的任務(wù)。系統化設計思想于70年代由德國學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協(xié)會(huì )在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221“技術(shù)系統和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設計方法。由于每個(gè)設計者研究問(wèn)題的角度以及考慮問(wèn)題的側重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設計時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。
1.設計元素法。用五個(gè)設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產(chǎn)品解”，認為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設計元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學(xué)者采用了類(lèi)似方法描述產(chǎn)品的原理解。
2.圖形建模法。研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結構及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現了系統結構、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語(yǔ)義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類(lèi)型、可以實(shí)現關(guān)系間的任意結合等特點(diǎn)，將設計方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現了設計過(guò)程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。
3.“構思”―“設計”法。將產(chǎn)品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個(gè)階段�！皹嬎肌彪A段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿(mǎn)足設計任務(wù)要求的原理解�！霸O計”階段的工作則是具體實(shí)現構思階段的原理解。將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿(mǎn)足設計任務(wù)要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實(shí)現，并將“結構元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯(lián)接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設計專(zhuān)家憑直覺(jué)設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。
4.矩陣設計法。在方案設計過(guò)程中采用“要求―功能”邏輯樹(shù)(“與或”樹(shù))描述要求、功能之間的相互關(guān)系，得到滿(mǎn)足要求的功能設計解集，形成不同的設計方案。再根據“要求―功能”邏輯樹(shù)建立“要求―功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿(mǎn)足要求所需功能之間的復雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對應的關(guān)系。將矩陣作為機械系統方案設計的基礎，把機械系統的設計空間分解為功能子空間，每個(gè)子空間只表示方案設計的一個(gè)模塊，在抽象階段的高層，每個(gè)設計模塊用運動(dòng)轉換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個(gè)設計模塊被表示為參數矩陣和一個(gè)運動(dòng)方程。
5.鍵合圖法。借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實(shí)現功能結構的自動(dòng)生成和功能結構與鍵合圖之間的自動(dòng)轉換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設計方案的方法。
二、結構模塊化設計方法
從規劃產(chǎn)品的角度提出：定義設計任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結構為基礎，引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設計任務(wù)，即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否存在對應的產(chǎn)品解，這樣，能夠在產(chǎn)品規劃階段就消除設計任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預測生產(chǎn)能力、費用，以及開(kāi)發(fā)設計過(guò)程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時(shí)也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設計任務(wù)的功能化產(chǎn)品結構分為四層，(1)產(chǎn)品→(2)功能組成→(3)主要功能組件→(4)功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄，對功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。認為專(zhuān)用機械中多數功能可以采用已有的產(chǎn)品解，而具有新型解的專(zhuān)用功能只是少數，因此，在專(zhuān)用機械設計中采用功能化的產(chǎn)品結構，對于評價(jià)專(zhuān)用機械的設計、制造風(fēng)險十分有利。
三、基于產(chǎn)品特征知識的設計方法
基于產(chǎn)品特征知識設計方法的主要特點(diǎn)是：用計算機能夠識別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設計領(lǐng)域專(zhuān)家的知識和經(jīng)驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機制實(shí)現計算機輔助產(chǎn)品的方案設計。機械系統的方案設計主要是依據產(chǎn)品所具有的特征，以及設計領(lǐng)域專(zhuān)家的知識和經(jīng)驗進(jìn)行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實(shí)現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動(dòng)獲取、表達、集成、協(xié)調、管理和使用。
四、智能化設計方法
智能化設計方法的主要特點(diǎn)是：根據設計方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實(shí)技術(shù)，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設計、表達產(chǎn)品的構思、描述產(chǎn)品的結構。在利用數學(xué)系統理論的同時(shí)，考慮了系統工程理論、產(chǎn)品設計技術(shù)和系統開(kāi)發(fā)方法學(xué)VDI2221，研制出適合于產(chǎn)品設計初期使用的多媒體開(kāi)發(fā)系統軟件MUSE。
我國利用虛擬現實(shí)技術(shù)進(jìn)行設計還處于剛剛起步階段。利用面向對象的技術(shù)，重點(diǎn)研究了按時(shí)序合成的機構組合方案設計專(zhuān)家系統，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對專(zhuān)家系統設計出的方案進(jìn)行觀(guān)察，如運動(dòng)中機構間的銜接狀況是否產(chǎn)生沖突等。
五、各類(lèi)設計方法評述及發(fā)展趨勢
綜上所述，系統化設計方法將設計任務(wù)由抽象到具體(由設計的任務(wù)要求到實(shí)現該任務(wù)的方案或結構)進(jìn)行層次劃分，擬定出每一層欲實(shí)現的目標和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯(lián)系在一起，使整個(gè)設計過(guò)程系統化，使設計有規律可詢(xún)，有方法可依，易于設計過(guò)程的計算機輔助實(shí)現。
結構模塊化設計方法視具有某種功能的實(shí)現為一個(gè)結構模塊，通過(guò)結構模塊的組合，實(shí)現產(chǎn)品的方案設計。對于特定種類(lèi)的機械產(chǎn)品，由于其組成部分的功能較為明確且相對穩定，結構模塊的劃分比較容易，因此，采用結構模塊化方法進(jìn)行方案設計較為合適。因此，若將結構模塊化設計方法用于一般意義的產(chǎn)品方案設計，結構模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設計人員具有相當豐富的設計經(jīng)驗和廣博的多學(xué)科領(lǐng)域知識。
機械產(chǎn)品的方案設計通常無(wú)法采用純數學(xué)演算的方法進(jìn)行，也難以用數學(xué)模型進(jìn)行完整的描述，而需根據產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設計專(zhuān)家的知識和經(jīng)驗進(jìn)行推理和決策。因此，欲實(shí)現計算機輔助產(chǎn)品的方案設計，必須解決計算機存儲和運用產(chǎn)品設計知識和專(zhuān)家設計決策等有關(guān)方面的問(wèn)題，由此形成基于產(chǎn)品特征知識的設計方法。
目前，智能化設計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現實(shí)技術(shù)進(jìn)行設計，直觀(guān)性較好，開(kāi)發(fā)初期用戶(hù)可以在一定程度上直接參與到設計中，但系統性較差，且零部件的結構、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經(jīng)驗的設計者參與。
在機械產(chǎn)品方案設計中，視能夠實(shí)現特定功能的通用零件、部件或常用機構為結構模塊，并將其應用到系統化設計有關(guān)層次的具體設計中，即將結構模塊化方法融于系統化設計方法中，不僅可以保證設計的規范化，而且可以簡(jiǎn)化設計過(guò)程，提高設計效率和質(zhì)量，降低設計成本。網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設計與制造，以及從用戶(hù)對產(chǎn)品的功能需求→設計→加工→裝配→成品這一并行工程的實(shí)現成為可能。但是，達到這些目標的重要前提條件之一，就是實(shí)現產(chǎn)品方案設計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設計軟件愈來(lái)愈多地應用于產(chǎn)品的方案設計中，虛擬現實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設計中初露鋒芒。
機械產(chǎn)品的方案設計正朝著(zhù)計算機輔助實(shí)現、智能化設計和滿(mǎn)足異地協(xié)同設計制造需求的方向邁進(jìn)，由于產(chǎn)品方案設計計算機實(shí)現方法的研究起步較晚，目前還沒(méi)有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。作者認為，綜合運用文中四種類(lèi)型設計方法是達到這一目標有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領(lǐng)域較多，不僅與機械設計的領(lǐng)域知識有關(guān)，而且還涉及到系統工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識，但仍然是產(chǎn)品方案設計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見(jiàn)成效，我國設計學(xué)者也已意識到CAD技術(shù)與國際交流合作的重要性，及其應當采取的措施。
【企業(yè)機械產(chǎn)品方案設計】相關(guān)文章：
企業(yè)校園招聘方案設計08-01
企業(yè)稅務(wù)籌劃方案設計03-24
企業(yè)員工培訓方案設計07-31
企業(yè)年金方案設計的詳細方法07-03
企業(yè)基本工資的方案設計07-14
機械產(chǎn)品合同07-11
機械產(chǎn)品采購的合同07-01
機械產(chǎn)品合同集合09-17
機械產(chǎn)品購銷(xiāo)合同07-05