第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)一、概述傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法是以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，依據(jù)力學(xué)和數(shù)學(xué)建立的理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式，運(yùn)用數(shù)表、圖形和手冊(cè)等技術(shù)資料，進(jìn)行方案擬定、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)說明書。由于計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算速度快、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確、存儲(chǔ)量大和邏輯判斷等功能特點(diǎn)，因此，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中的重要工具。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign,CAD)是指在設(shè)計(jì)活動(dòng)中，利用計(jì)算機(jī)作為工具，幫助工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的一切有關(guān)技術(shù)的總稱。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為一門科學(xué)開始于20世紀(jì)60年代的初期。自20世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，特別是微型計(jì)算機(jī)和工作站的發(fā)展和普及，極大地推動(dòng)了CAD技術(shù)的發(fā)展，使CAD技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用化階段。目前CAD技術(shù)正朝著人工智能和知識(shí)工程方向發(fā)展，即所謂智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。下一頁返回第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)二、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)主機(jī)、輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、掃描儀、光筆等)、輸出設(shè)備(打印機(jī)、繪圖儀等)、圖形顯示器、外存儲(chǔ)器及其他通信接口等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)是整個(gè)CAD系統(tǒng)的靈魂和核心部分，由軟件平臺(tái)、支撐軟件和應(yīng)用軟件三個(gè)層次所構(gòu)成。系統(tǒng)軟件平臺(tái)主要用于對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)備進(jìn)行管理和設(shè)置，如系統(tǒng)硬件資源的管理、對(duì)輸入輸出的控制等。常用的操作系統(tǒng)有:DOS,Windows95/98/2000/XP,WindowsNT,Unix等。支撐軟件主要指各種CAD工具軟件和系統(tǒng)，根據(jù)作用不同可以分為以下幾類:下一頁上一頁返回第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(1)用于工程設(shè)計(jì)中數(shù)值計(jì)算和分析的支撐軟件，如數(shù)學(xué)方法庫、機(jī)械設(shè)計(jì)常規(guī)公式庫，優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析(SAP-5,ADINA,NASTRAN等)、可靠性設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法軟件。

(2)用于工程數(shù)據(jù)管理中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支撐軟件，如(Oracle,FoxPro,Access等。上一頁返回第二節(jié)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)一、概述機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)是近期發(fā)展起來并得到推廣應(yīng)用的一門現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法。它以提高產(chǎn)品可靠性為目的、以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、工程力學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、人一機(jī)工程學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等多方面的知識(shí)來研究機(jī)械工程的最佳設(shè)計(jì)問題。可靠性設(shè)計(jì)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法，是設(shè)計(jì)科學(xué)化、現(xiàn)代化的重要內(nèi)容之一。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)主要涉及以下幾個(gè)方面內(nèi)容:(1)研究產(chǎn)品的故障機(jī)理和故障模型。(2)確定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)及其等級(jí)。(3)合理分配產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)值。(4)以規(guī)定的可靠性指標(biāo)值作為依據(jù)對(duì)零件進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。下一頁返回第二節(jié)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)二、可靠性設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)可靠性設(shè)計(jì)理論的基本任務(wù)是在可靠性物理學(xué)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合可靠性試驗(yàn)及可靠性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，提出可供實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)用的物理數(shù)學(xué)模型和方法，以便在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能規(guī)定其可靠性指標(biāo)，或估計(jì)、預(yù)測(cè)機(jī)器及其主要零部件在規(guī)定的工作條件下的工作能力狀態(tài)或壽命，保證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有所需要的可靠度。機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)以應(yīng)力一強(qiáng)度分布干涉理論與可靠度計(jì)算為基礎(chǔ)，因此具有下面的特點(diǎn):下一頁上一頁返回第二節(jié)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)(1)由于載荷、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)尺寸、工況等都具有變動(dòng)性和統(tǒng)計(jì)本質(zhì)，所以常用分布函數(shù)來進(jìn)行描述，而把應(yīng)力和強(qiáng)度作為隨機(jī)變量來進(jìn)行處理，應(yīng)用概率數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行分析計(jì)算。

(2)可以定量地給出產(chǎn)品的失效概率和可靠度，突出強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品可靠度的主導(dǎo)決定作用。

(3)必須考慮環(huán)境因素(如高溫、低溫、沖擊、振動(dòng)、潮濕、腐蝕、沙塵、磨損)等對(duì)可靠度的影響。有關(guān)研究表明，應(yīng)力分布的尾部比強(qiáng)度分布的尾部對(duì)可靠度的影響要大得多。因此，對(duì)環(huán)境的質(zhì)量控制要比對(duì)強(qiáng)度的質(zhì)量控制帶來大得多的效果。

(4)必須考慮維修性，從設(shè)計(jì)之初，就應(yīng)將產(chǎn)品的固有可靠性和使用可靠性綜合起來從整體考慮，為了達(dá)到設(shè)備或系統(tǒng)所規(guī)定的有效度，分析是通過提高維修可靠度，還是提高設(shè)計(jì)可靠度更為合理。下一頁上一頁返回第二節(jié)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)三、機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)許用可靠度值的確定是一項(xiàng)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)的重要因素，選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)所計(jì)算零件的重要性，計(jì)算載荷的類別，并考慮決定載荷和應(yīng)力等計(jì)算的精確程度。主要考慮遵循下面的原則:(1)首先應(yīng)明確機(jī)械產(chǎn)品的工作時(shí)間，不同的工作時(shí)間具有不同的可靠度。

(2)明確主要有哪些零部件決定了產(chǎn)品的可靠度，而另外的一些零部件即使出現(xiàn)故障，也不會(huì)造成很嚴(yán)重影響產(chǎn)品功能的后果。因此要根據(jù)零件的重要性與否來確定其可靠度值的大小。

下一頁上一頁返回第二節(jié)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)(3)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)往往還要根據(jù)市場(chǎng)來確定，有時(shí)也需要根據(jù)用戶的要求來確定可靠度指標(biāo)。

(4)可靠度指標(biāo)還要受到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的制約。提高產(chǎn)品的可靠性一方面會(huì)使制造費(fèi)用增加，但另一方面同時(shí)減少了維修費(fèi)用和停用損失。從綜合的角度來講，產(chǎn)品存在著一個(gè)最佳可靠度，即產(chǎn)品的制造和使用的總費(fèi)用為最少的可靠度，應(yīng)把追求最佳可靠度作為機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的極限目標(biāo)。下一頁上一頁返回第二節(jié)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)四、機(jī)械系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)是由若干個(gè)具有不同功能的單元(元件、零部件、設(shè)備、子系統(tǒng))為了完成規(guī)定功能而相互結(jié)合起來所構(gòu)成的綜合體。所以系統(tǒng)的可靠性不僅與組成系統(tǒng)各單元的可靠性有關(guān)，而且也與各單元間的組合方式和是否相互匹配有關(guān)。系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的目的，就是要使系統(tǒng)在滿足規(guī)定的可靠性指標(biāo)，完成預(yù)定功能的前提下，使該系統(tǒng)的技術(shù)性能、重量指標(biāo)、制造成本及其使用壽命等取得協(xié)調(diào)并達(dá)到最優(yōu)化的結(jié)果;或者在性能、重量、成本、壽命和其他要求的約束下，設(shè)計(jì)出高可靠性系統(tǒng)。上一頁返回第三節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)一、概述一般的工程設(shè)計(jì)都有多種可行的設(shè)計(jì)方案，如圖17-2所示，若采用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法，要經(jīng)過多次繁復(fù)的“設(shè)計(jì)一分析一再設(shè)計(jì)”過程，才能得到幾個(gè)可行方案。設(shè)計(jì)者要從有限的幾個(gè)可行方案中，依靠自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)它們進(jìn)行判斷和評(píng)價(jià)，或者采用實(shí)驗(yàn)對(duì)比和與同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案類比的反復(fù)分析，才能從中獲得一個(gè)相對(duì)比較滿意的可行性方案，但要想尋求到最佳方案就會(huì)比較困難。而優(yōu)化設(shè)計(jì)則為工程設(shè)計(jì)提供了一種重要的解決此類問題的科學(xué)設(shè)計(jì)方法，使得在解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題時(shí)，能從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計(jì)方案下一頁返回第三節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)二、優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型為了對(duì)工程問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先必須將工程設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化成為數(shù)學(xué)模型，即用數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述工程設(shè)計(jì)問題;然后，按照數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)方法計(jì)算程序，采用計(jì)算機(jī)求解，得出最佳設(shè)計(jì)方案。進(jìn)行工程優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要確定一組設(shè)計(jì)參數(shù)，明確對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)要求，在追求設(shè)計(jì)目標(biāo)最佳的情況下，得出最佳設(shè)計(jì)方案。一組設(shè)計(jì)參數(shù)稱為設(shè)計(jì)變量，用列向量X或行向量的轉(zhuǎn)置來表示。下一頁上一頁返回第三節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求就是對(duì)設(shè)計(jì)變量的限制條件，它是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，稱為約束函數(shù)或約束條件，可以表示為追求設(shè)計(jì)的目標(biāo)，也是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，稱為目標(biāo)函數(shù)，一般情況下，目標(biāo)函數(shù)值最小時(shí)設(shè)計(jì)方案最佳，可以表示為下一頁上一頁返回第三節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)

因此，工程優(yōu)化設(shè)計(jì)可以描述為:確定一組設(shè)計(jì)變量，在滿足全部約束條件的前提下，使目標(biāo)函數(shù)值最小，可以寫成下一頁上一頁返回第三節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)

因此優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型包括設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件三個(gè)要素。

(1)設(shè)計(jì)變量一個(gè)工程問題的設(shè)計(jì)方案，可以用一組基本參數(shù)來表示?；緟?shù)可分為兩類:一類是幾何參數(shù)，例如機(jī)械零部件的直徑、長(zhǎng)度、寬度、高度和角度等;另一類是物理參數(shù)，例如載荷，應(yīng)力、扭矩、慣性矩、質(zhì)量、剛度、效率、功率、頻率等。那些根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象預(yù)先選定的基本參數(shù)，稱為設(shè)計(jì)常量;而另外一些需要在設(shè)計(jì)過程中優(yōu)選的基本參數(shù)，稱為設(shè)計(jì)變量。下一頁上一頁返回第三節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)(2)目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)是用來評(píng)價(jià)方案好壞的函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)的最佳值，就是它的極小值，即

(3)約束條件約束條件可以分為兩類:

一類為邊界約束，又稱為區(qū)域約束，它限制設(shè)計(jì)變量的變化范圍。例如傳遞動(dòng)力的齒輪模數(shù)必須大于等于2mm

二是性能約束，它是由某種設(shè)計(jì)性能或設(shè)計(jì)要求推導(dǎo)出的限制條件。下一頁上一頁返回第三節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)三、優(yōu)化問題的迭代解法優(yōu)化設(shè)計(jì)迭代算法的基本思想是:從選擇的某一點(diǎn)X(K)出發(fā)，分析目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)在該點(diǎn)的信息(函數(shù)值、一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)等)，確定搜集的方向S(K)和步長(zhǎng)因子aK，按照下面的迭代格式進(jìn)行迭代計(jì)算，求出一個(gè)新點(diǎn)X(K+1)滿足，上一頁返回第四節(jié)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)一、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)是一門綜合各學(xué)科理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的邊緣科學(xué)，與下面的學(xué)科有著緊密的聯(lián)系:彈性力學(xué)和有限元理論、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、工程信號(hào)分析與處理、機(jī)械動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)、系統(tǒng)辨識(shí)和控制理論等。根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的有關(guān)知識(shí)，如圖17一3所示，外界對(duì)于系統(tǒng)的輸入，其中包括初始干擾、外加動(dòng)態(tài)載荷等統(tǒng)稱為激勵(lì);系統(tǒng)在輸入條件下產(chǎn)生的輸出稱為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，簡(jiǎn)稱響應(yīng)。由此，機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)問題可分以下三類:下一頁返回第四節(jié)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)(1)振動(dòng)設(shè)計(jì)在已知輸入情況下，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的振動(dòng)特性，使得它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)滿足一定要求，這是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的正問題。

(2)系統(tǒng)辨識(shí)通過已知的輸入和輸出來確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，這是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的第一類逆問題。

(3)環(huán)境預(yù)測(cè)(載荷識(shí)別)已知系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和輸出的情況下來反識(shí)別輸入，這是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的第二類逆問題。下一頁上一頁返回第四節(jié)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)二、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一般步驟

1.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型機(jī)械學(xué)研究有在原型和模型上進(jìn)行的兩個(gè)途徑。在原型上研究能充分反映實(shí)際情況，但由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制及原型產(chǎn)品成本制造的昂貴等多種因素的影響，所以往往要根據(jù)相似原理建立模型來代替產(chǎn)品原型進(jìn)行有關(guān)的各種動(dòng)態(tài)分析。而模型又可以分為理論模型(抽象模型)和實(shí)物模型兩種。對(duì)于理論模型，一般是采用機(jī)械振動(dòng)理論或有限元分析方法獲得。而對(duì)于實(shí)物模型多用于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試分析，采取的技術(shù)手段主要是機(jī)械結(jié)構(gòu)模態(tài)分析技術(shù)，通過實(shí)測(cè)獲得系統(tǒng)有關(guān)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。然而對(duì)于系統(tǒng)代替特性的分析，更多的是采取兩者相結(jié)合的方法:在理論上可以采用有限元的方法，而實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)與有限元法結(jié)合在一起，試驗(yàn)手段和理論分析相結(jié)合相互驗(yàn)證和修改，為系統(tǒng)的正確建模提供了行之有效的方法。下一頁上一頁返回第四節(jié)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)2.動(dòng)態(tài)載荷識(shí)別確定系統(tǒng)的輸入載荷稱為載荷識(shí)別。目前，確定結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)載荷時(shí)間歷程的方法有兩種，即直接測(cè)量法和間接識(shí)別法。前者直接測(cè)定載荷本身或與載荷有關(guān)的參數(shù)來得到載荷大小。例如，高壓容器由于壓力脈動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)載荷，可通過直接測(cè)量容器內(nèi)的壓強(qiáng)脈動(dòng)來確定;高壓冷卻塔的風(fēng)力脈動(dòng)載荷，可通過測(cè)量風(fēng)速的脈動(dòng)來確定。下一頁上一頁返回第四節(jié)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)3.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的分析和確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性常用傳遞函數(shù)來描述，傳遞函數(shù)可由實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析或解析模態(tài)方式進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是基于機(jī)械阻抗技術(shù)，常施加的激勵(lì)形式有:正弦掃描、瞬態(tài)或隨機(jī)激勵(lì)等。然后通過測(cè)量在激勵(lì)作用下的系統(tǒng)響應(yīng)，由相關(guān)的分析設(shè)備由激勵(lì)和響應(yīng)來確定出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，再由分析技術(shù)識(shí)別出系統(tǒng)的各階主模態(tài)參數(shù)(模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)阻尼、模態(tài)振型等)。解析模態(tài)分析是在結(jié)構(gòu)離散化模型基礎(chǔ)上應(yīng)用有限元法，通過特征方程的特征量與特征向量，具有動(dòng)力分析子程序的大型結(jié)構(gòu)分析程序均具有此方面的功能。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析應(yīng)以實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析及解析模態(tài)技術(shù)兩種手段相結(jié)合，可以做到實(shí)驗(yàn)手段和理論分析相結(jié)合，從而可以得到更符合實(shí)際情況的結(jié)果。下一頁上一頁返回第四節(jié)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)4.動(dòng)態(tài)響應(yīng)記錄與分析各種隨時(shí)間變化的物理量(加速度、速度、位移等)的時(shí)間歷程統(tǒng)稱為動(dòng)態(tài)響應(yīng)。對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析與處理，可以得到在時(shí)域的一系列統(tǒng)計(jì)量，如均值、方差、概率密度函數(shù)、概率分布函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)等，通過傅里葉變換在頻域進(jìn)行分析，可以得到有關(guān)響應(yīng)信號(hào)的頻率成分及分布情況并確定出優(yōu)勢(shì)頻率。

5.載荷譜機(jī)械系統(tǒng)的零部件，工作中大多數(shù)承受隨機(jī)載荷。當(dāng)載荷的時(shí)間歷程為平穩(wěn)隨機(jī)過程時(shí)，可以應(yīng)用隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)理論編制出載荷圖譜來表明載荷變化的規(guī)律，根據(jù)具體情況常采用如下的統(tǒng)計(jì)特征量:均值、方差;概率密度函數(shù)、概率分布函數(shù)、聯(lián)合概率密度函數(shù)及其分布函數(shù);自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù);功率譜密度函數(shù)、互譜密度函數(shù)等。將表示隨機(jī)載荷的這些統(tǒng)計(jì)特征量的數(shù)據(jù)、曲線、圖表統(tǒng)稱為載荷譜。下一頁上一頁返回第四節(jié)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)6.系統(tǒng)仿真及其結(jié)構(gòu)修改的優(yōu)化在確定了系統(tǒng)模型和動(dòng)態(tài)特性以后，就可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)所設(shè)計(jì)和分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真輸出。現(xiàn)在，很多高級(jí)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析軟件都在已知結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性及載荷之后能仿真出結(jié)構(gòu)對(duì)載荷的響應(yīng)，從而對(duì)結(jié)構(gòu)的某些參數(shù)進(jìn)行修改與優(yōu)化，并能將已知的載荷功率譜施加于計(jì)算機(jī)中結(jié)構(gòu)模型的某個(gè)節(jié)點(diǎn)上，仿真出結(jié)構(gòu)其他節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)功率譜，從而判斷結(jié)構(gòu)的修改是否已符合要求。在機(jī)械機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過程中，避開共振或減少振動(dòng)的量值是經(jīng)常要考慮的問題。例如，大型汽輪機(jī)葉片組的彎扭振動(dòng)、飛機(jī)機(jī)翼的顫振、火箭結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，都需要從總體上把握結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型、阻尼等基本特性，查清薄弱環(huán)節(jié)和傳遞路徑，以改進(jìn)設(shè)計(jì)。有了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型就可以利用上述技術(shù)方便地對(duì)機(jī)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改與優(yōu)化，直到滿足要求為止。上一頁返回第五節(jié)并行設(shè)計(jì)一、并行設(shè)計(jì)的基本概念美國(guó)國(guó)防分析研究院于1998年給出了并行工程的定義:“對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過程(包括設(shè)計(jì)過程、制造過程、和支持過程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種模式力圖使開發(fā)者一開始就考慮到產(chǎn)品生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度與用戶要求”并行設(shè)計(jì)是與傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的。并行是指“一個(gè)以上的事件在同一時(shí)刻或同一事件段內(nèi)發(fā)生”，而并行設(shè)計(jì)可以這樣去描述:作為一種設(shè)計(jì)理念，是指在原有信息集成基礎(chǔ)上，集成地，并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品。并行設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)功能和過程上的集成，在優(yōu)化和重組產(chǎn)品開發(fā)過程的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜胰后w協(xié)同工作。下一頁返回第五節(jié)并行設(shè)計(jì)二、并行設(shè)計(jì)的基本過程和特點(diǎn)1.串行設(shè)計(jì)過程傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)，在信息集成的階段，串行開發(fā)模式、組織模式通常是遞階結(jié)構(gòu)，各階段的工作是按順序方式進(jìn)行的，一個(gè)階段的工作完成后，下一階段的工作才開始。各個(gè)階段依次排列都有自己的輸入和輸出，如圖17-4所示。串聯(lián)方法的設(shè)計(jì)生命周期總時(shí)間可表示為下一頁上一頁返回第五節(jié)并行設(shè)計(jì)

引起返工的主要因素有;①設(shè)計(jì)不合理，生產(chǎn)困難，生產(chǎn)成本提高;②根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要增添新的生產(chǎn)設(shè)備;③過高的精度要求，生產(chǎn)費(fèi)用提高;④裝配干涉，導(dǎo)致無法裝配等。另外，在串行設(shè)計(jì)過程中還存在信息交換不暢的問題。雖然使用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具(如CAD,CAM,LAPP)，但由于整個(gè)串行設(shè)計(jì)理念的層次低，層口使應(yīng)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，只是使離散的各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)或者說是階段的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而并沒有改變其固有的順序開發(fā)設(shè)計(jì)模式，且各階段獨(dú)立形成的數(shù)據(jù)文件不能共享，導(dǎo)致了信息孤島的出現(xiàn)，因此需要額外的工作加以協(xié)調(diào)。下一頁上一頁返回第五節(jié)并行設(shè)計(jì)2.并行設(shè)計(jì)過程并行設(shè)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過程并行進(jìn)行的一體化、系統(tǒng)化的工作模式，如圖17-5所示。并行設(shè)計(jì)將產(chǎn)品開發(fā)周期分解成許多階段，每個(gè)階段有自己的獨(dú)立時(shí)間段，組成全過程;不同的設(shè)計(jì)時(shí)段之間有一部分重疊，代表了不同設(shè)計(jì)階段之間可以同時(shí)進(jìn)行，一般兩個(gè)相鄰階段重疊，需要時(shí)，可以有三個(gè)或更多的階段相重疊一齊頭并進(jìn);在設(shè)計(jì)工作過程中，當(dāng)上一組有輸出時(shí)，相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)階段馬上進(jìn)行相應(yīng)的完善設(shè)計(jì)工作，直至所有工作階段無輸出時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)便宣告完成。顯然，并行設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于串行工程所用的時(shí)間。并行設(shè)計(jì)的返工系數(shù)一般在0.25~0.75之間:下一頁上一頁返回第五節(jié)并行設(shè)計(jì)并行設(shè)計(jì)中對(duì)數(shù)據(jù)共享有如下的要求:(1)在未完成設(shè)計(jì)之前，每個(gè)階段生產(chǎn)的(或需要的)數(shù)據(jù)都不是完整的，因此，數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)共享的管理成為并行設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

(2)并行設(shè)計(jì)的過程中，產(chǎn)品模型的更改，無論是串行設(shè)計(jì)模式還是并行設(shè)計(jì)模式，設(shè)計(jì)的更改應(yīng)體現(xiàn)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的更改上。為了使上游設(shè)計(jì)更改所產(chǎn)生新版本的數(shù)據(jù)，不至于引起下游活動(dòng)從頭開始，需要建立一種數(shù)據(jù)更改模式。這就要求有統(tǒng)一的產(chǎn)品設(shè)計(jì)主模型，將產(chǎn)品有關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)定義成為多個(gè)對(duì)象，這些對(duì)象的組合可以構(gòu)成面向不同領(lǐng)域的對(duì)象，從而保證數(shù)據(jù)模型的一致性和安全性。

下一頁上一頁返回第五節(jié)并行設(shè)計(jì)為保證順利實(shí)施并行設(shè)計(jì)，主要的關(guān)鍵技術(shù)如下:(1)產(chǎn)品的信息建模和開發(fā)過程的集成。

(2)產(chǎn)品開發(fā)過程的重建，實(shí)現(xiàn)從目標(biāo)管理到過程管理轉(zhuǎn)變。

(3)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理支持環(huán)境下，建立產(chǎn)品開發(fā)過程建模軟件工具、過程監(jiān)控和管理工具以及協(xié)調(diào)沖突仲裁工具等。

(4)團(tuán)隊(duì)工作方式和協(xié)同的工作環(huán)境。下一頁上一頁返回第五節(jié)并行設(shè)計(jì)三、并行設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的虛擬化和集成化，—虛擬產(chǎn)品開發(fā)。(2)產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化、敏捷化—基于虛擬企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)。(3)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的個(gè)性化、敏捷化—大規(guī)模定制。上一頁返回第六節(jié)虛擬設(shè)計(jì)一、虛擬設(shè)計(jì)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與已經(jīng)高度發(fā)展的LAX系統(tǒng)的有機(jī)組合，為產(chǎn)品的創(chuàng)意，變更以及工藝優(yōu)化提供了虛擬的三維環(huán)境。設(shè)計(jì)人員可以借助于這樣的虛擬環(huán)境在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬的加工、裝配評(píng)價(jià)進(jìn)而避免設(shè)計(jì)缺陷，有效地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時(shí)降低產(chǎn)品的開發(fā)成本和制造成本。這樣的設(shè)計(jì)模式和技術(shù)便稱之為“虛擬設(shè)計(jì)”。虛擬設(shè)計(jì)是以虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬制造為基礎(chǔ)的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是人的想象力和電子學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的一項(xiàng)綜合技術(shù)，它利用多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)成的一種特殊環(huán)境，用戶可以通過各種傳感系統(tǒng)與這種環(huán)境進(jìn)行自然交互從而體驗(yàn)比現(xiàn)實(shí)世界更加豐富的感受。

下一頁返回第六節(jié)虛擬設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不同于一般的計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)，也不同于一般的模擬仿真系統(tǒng)，如動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)。它不僅能讓用戶真實(shí)看到一個(gè)環(huán)境，而且能讓用戶真切地感覺到該環(huán)境的存在，更重要的是能和這個(gè)環(huán)境進(jìn)行自然交互。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本特征可以用圖17-7的圖來表示，這個(gè)形象的示意圖是由Burden在1993年Electro國(guó)際會(huì)議上發(fā)表的題為“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用”的文章中提出來的，稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)三角形”。下一頁上一頁返回第六節(jié)虛擬設(shè)計(jì)二、虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以分為兩大類:增強(qiáng)的可視化系統(tǒng)和基于虛擬現(xiàn)實(shí)的CAD系統(tǒng)。增強(qiáng)的可視化系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)行CAD系統(tǒng)進(jìn)行建模。在對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換后輸入虛擬環(huán)境系統(tǒng)。在虛擬環(huán)境中可以利用三維交互設(shè)備(如:數(shù)據(jù)手套，三維現(xiàn)實(shí)器等)在一個(gè)“真實(shí)”的環(huán)境中對(duì)模型進(jìn)行不同角度的觀察。增強(qiáng)的可視化系統(tǒng)通常用空間球、飛行鼠標(biāo)等進(jìn)行導(dǎo)航，并采用帶有光閘眼睛的立體監(jiān)視器來增強(qiáng)產(chǎn)品模型的真實(shí)感。目前投人使用的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)大都屬于增強(qiáng)的可視化系統(tǒng)。這是因?yàn)榛谔摂M現(xiàn)實(shí)的建模系統(tǒng)還不夠完善，相比之下，現(xiàn)行的CAD建模技術(shù)比較成熟可以利用。不過隨著虛擬現(xiàn)實(shí)的建模系統(tǒng)的成熟，會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向基于虛擬現(xiàn)實(shí)的CAD系統(tǒng)。下一頁上一頁返回第六節(jié)虛擬設(shè)計(jì)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的CAD系統(tǒng)，利用這樣的設(shè)計(jì)系統(tǒng)用戶可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)。與純粹的可視化系統(tǒng)相反，這種系統(tǒng)不再使用傳統(tǒng)的二維交互手段進(jìn)行建模，而是直接進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。它可以提供各種輸入設(shè)備(數(shù)據(jù)手套、三維導(dǎo)航裝置等)與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。另外，同時(shí)可以支持其他的輸入方法，如語音識(shí)別、手勢(shì)及眼神跟蹤等。這樣的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)不需要進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)就可以掌握。一般的設(shè)計(jì)人員稍加培訓(xùn)后便可成功地利用這樣的系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。基于虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)比現(xiàn)行的CAD系統(tǒng)如(Pro/Engineer)的設(shè)計(jì)效率提高5~10倍，甚至更高。下一頁上一頁返回第六節(jié)虛擬設(shè)計(jì)

按照虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置的檔次可以分為兩大類:其一是若干PC機(jī)的廉價(jià)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其二是基于工作站的高檔產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。無論虛擬系統(tǒng)配置的高低都包括下面兩個(gè)重要部分:一是虛擬環(huán)境生成部分;二是外圍部分，包括各種人機(jī)交互工作以及數(shù)據(jù)交換及信號(hào)控制裝置。虛擬環(huán)境生成系統(tǒng)是虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心部分，它由計(jì)算機(jī)基本硬件、軟件開發(fā)工具和其他配件如聲卡、圖形卡、網(wǎng)卡等構(gòu)成。一般情況下由多臺(tái)計(jì)算機(jī)所構(gòu)成，從嚴(yán)格的角度來講，所有的外設(shè)都應(yīng)考慮在內(nèi)。虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的三大特征之一就是“交互性”，用戶的交互性就由相應(yīng)的工具來實(shí)現(xiàn)，如頭盔式顯示器、立體聲耳機(jī)、觸覺裝置、位測(cè)裝置、數(shù)據(jù)手套等。目前交換技術(shù)的研究主要集中于三個(gè)方面:觸覺、視覺和聽覺，也就是涉及輸入和輸出的問題。下一頁上一頁返回第六節(jié)虛擬設(shè)計(jì)三、虛擬設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

(1)三維立體圖像實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)三維視覺是虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重要信息反饋通道，因此要求在圖像建模和立體圖生成采用快速處理方法，以達(dá)到最佳的實(shí)時(shí)顯示三維立體圖像的效果。

(2)虛擬環(huán)境中的聲音系統(tǒng)聽覺通道是虛擬環(huán)境中最重要的接口之一，是僅次于視覺反饋的第二個(gè)信息通道。主要涉及三維虛擬聲音建模和三維虛擬聲音系統(tǒng)的重建。

(3)接觸反饋及力量反饋觸覺是對(duì)產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)是十分重要的，人們?nèi)裟苡H手操作虛擬環(huán)境中的物體，并能得到足夠豐富的感覺信息，必將大大增強(qiáng)虛擬環(huán)境的沉浸感和真實(shí)感，從而提高執(zhí)行任務(wù)的準(zhǔn)確度和工作效率?？傊?，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬設(shè)計(jì)將有助于提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。上一頁返回第七節(jié)綠色設(shè)計(jì)一、概述綠色設(shè)計(jì)是20世紀(jì)90年代初期圍繞發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，如何同時(shí)節(jié)約資源、有效利用資源和保護(hù)環(huán)境這一主題而提出的新的設(shè)計(jì)概念和方法。二、綠色設(shè)計(jì)的基本概念及其特點(diǎn)綠色設(shè)計(jì)(GD;GreenDesign)，通常也稱為生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)或環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)等。綠色設(shè)計(jì)是以綠色技術(shù)為原則所進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。所謂綠色技術(shù)是指為減輕環(huán)境污染或減少原材料、自然資源消耗的技術(shù)、工藝或產(chǎn)品的總稱。綠色設(shè)計(jì)是指在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)，這種考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性(可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等)，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品的應(yīng)有概念、使用壽命、質(zhì)量等。下一頁返回第七節(jié)綠色設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，綠色設(shè)計(jì)具有下面的鮮明的特點(diǎn):(1)擴(kuò)大了產(chǎn)品的生命周期綠色設(shè)計(jì)將產(chǎn)品的生命周期延伸到了“產(chǎn)品使用結(jié)束后的回收再利用及處理處置”，這種擴(kuò)大了的生命周期概念便于在設(shè)計(jì)過程中從總體的角度理解和掌握與產(chǎn)品有關(guān)的環(huán)境問題和原材料的循環(huán)管理、重復(fù)利用、廢棄物的管理和堆放等。

(2)綠色設(shè)計(jì)是并行閉環(huán)設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)的生命周期除傳統(tǒng)生命周期各個(gè)階段外，還包括產(chǎn)品廢棄后的拆卸回收、處理處置，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品生命周期階段的閉路循環(huán)，而且這些過程在設(shè)計(jì)時(shí)必須被并行考慮，因而，綠色設(shè)計(jì)是并行閉環(huán)設(shè)計(jì)。

下一頁上一頁返回第七節(jié)綠色設(shè)計(jì)(3)綠色設(shè)計(jì)有利于保護(hù)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡設(shè)計(jì)過程中分析和考慮產(chǎn)品的環(huán)境需求是綠色設(shè)計(jì)區(qū)別于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要特征之一。因而綠色設(shè)計(jì)可從源頭上減少廢棄物的產(chǎn)生。

(4)綠色設(shè)計(jì)可以防止地球上礦物資源的枯竭由于綠色設(shè)計(jì)使構(gòu)成產(chǎn)品的零部件材料得以充分有效地利用，在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中能耗最小，減少了對(duì)材料資源及能源的需求，保護(hù)了地球的礦物資源，使其可以合理持續(xù)應(yīng)用。

(5)綠色設(shè)計(jì)的結(jié)果是減少了廢棄物數(shù)量及其處理的棘手問題綠色設(shè)計(jì)將廢棄物的產(chǎn)生消滅在萌芽狀態(tài)，可使其數(shù)量降低到最低限度，大大緩解了垃圾處理的矛盾。下一頁上一頁返回第七節(jié)綠色設(shè)計(jì)三、綠色設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則綠色設(shè)計(jì)過程一般需要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段:需求分析、提出明確的設(shè)計(jì)要求、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)實(shí)施。從表面上看與一般的產(chǎn)品設(shè)計(jì)沒有多大區(qū)別，但在每一設(shè)計(jì)階段以及設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)策略中都包含了對(duì)環(huán)境的要求。因此，綠色設(shè)計(jì)應(yīng)是以系統(tǒng)工程和并行工程思想為指導(dǎo)，以產(chǎn)品生命周期分析為手段，集現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)方法(如模塊化設(shè)計(jì)、長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)等)為一體的系統(tǒng)化、集成化設(shè)計(jì)方法。圖17一8給出了綠色設(shè)計(jì)的這種過程模型。下一頁上一頁返回第七節(jié)綠色設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中通常依據(jù)的技術(shù)準(zhǔn)則、成本準(zhǔn)則和人機(jī)工程學(xué)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上納人環(huán)境準(zhǔn)則，并將環(huán)境準(zhǔn)則置于優(yōu)先考慮的地位，具體內(nèi)容如下:(1)與材料有關(guān)的準(zhǔn)則產(chǎn)品的綠色屬性與材料有著密切的關(guān)系，因此必須仔細(xì)慎重地選擇和使用材料。

(2)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)的準(zhǔn)則產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理對(duì)材料的使用量、維護(hù)、淘汰廢棄后的拆卸回收等有著重要的影響。

(3)與制造工藝有關(guān)的準(zhǔn)則制造工藝是否合理對(duì)加工過程中能量消耗、材料消耗、廢棄物產(chǎn)生的多少等有著直接的影響。

(4)綠色設(shè)計(jì)的管理準(zhǔn)則綠色設(shè)計(jì)的管理準(zhǔn)則主要涉及規(guī)劃綠色產(chǎn)品的發(fā)展目標(biāo)，將產(chǎn)品的環(huán)境屬性轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)，以保證產(chǎn)品在綠色階段尋求最佳的解決辦法。上一頁返回第八節(jié)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法一、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(MechanicalCreativeDesign,MCD)是指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思、設(shè)計(jì)出具有新穎性、創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)構(gòu)或機(jī)械產(chǎn)品(裝置)的一種實(shí)踐活動(dòng)。下一頁返回第八節(jié)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法二、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目標(biāo)是由所要求的機(jī)械功能出發(fā)，改進(jìn)、完善現(xiàn)有機(jī)械或創(chuàng)造發(fā)明新機(jī)械實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，并使其具有良好的工作品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門正處于發(fā)展期的新的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法，由于所采用的工具和建立的結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型不同，逐漸形成了各具特色的理論體系與方法，因此提出的設(shè)計(jì)過程也不盡相同，但其實(shí)質(zhì)是統(tǒng)一的。綜合起來，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要由綜合過程、選擇過程和分析過程所組成。下一頁上一頁返回第八節(jié)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法三、創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中的創(chuàng)新思維方法

(1)直覺思維直覺思維是一種在具有豐富經(jīng)驗(yàn)和推理判斷技巧的基礎(chǔ)上，對(duì)要解決的問題進(jìn)行快速推斷，領(lǐng)悟事物本質(zhì)或得出問題答案的思維方式。

(2)邏輯思維邏輯思維是一種嚴(yán)格遵循人們?cè)诳偨Y(jié)事物活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上概括出來的邏輯規(guī)律，進(jìn)行系統(tǒng)的思考，由此及彼的聯(lián)動(dòng)推理。邏輯思維有縱向推理、橫向推理和逆向推理等幾種方式。下一頁上一頁返回第八節(jié)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法四、創(chuàng)新方法簡(jiǎn)介

1.群智集中法這是一種發(fā)揮集體智慧的方法，又稱“頭腦風(fēng)暴法”，是1938年由美國(guó)人提出的一種方法。這種方法是先把具體的創(chuàng)新條件告知每個(gè)人，經(jīng)過一定的準(zhǔn)備后，大家可以不受任何約束地提出自己的新概念、新方法、新思路、新設(shè)想，各抒己見，在較短的時(shí)間內(nèi)可獲得大量的設(shè)想與方案，經(jīng)分析討論，去偽存真、由粗到細(xì)、進(jìn)而找出創(chuàng)新的方法與實(shí)施方案，最后由主持人負(fù)責(zé)完成。該方法要求主持人有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力、工作能力、和較大的凝聚力。

下一頁上一頁返回第八節(jié)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法2.仿生創(chuàng)新法通過對(duì)自然界生物機(jī)能的分析和類比，創(chuàng)新設(shè)計(jì)新機(jī)器。這也是一種常用的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)方法。仿人機(jī)械手、仿爬行動(dòng)物的海底機(jī)器人、仿動(dòng)物的四足機(jī)器人、多足機(jī)器人，就是仿生設(shè)計(jì)的產(chǎn)物。由于仿生法的迅速發(fā)展，目前已經(jīng)形成了仿生工程學(xué)這一新的學(xué)科。使用該方法時(shí)，要注意切莫刻意仿真，否則會(huì)走入誤區(qū)。3.反求設(shè)計(jì)