1、.,1,現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法總結(jié),指導(dǎo)老師：李剛炎 小組成員： 工學(xué)2班（鈕嘉穎 張巖）工學(xué)3班（ 王冠 ） 工學(xué)4班（江麗 袁騰飛） 工程2班（談小龍）,.,2,概述,現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而在設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展起來的一門新興的多元交叉學(xué)科。以滿足市場(chǎng)產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時(shí)間、成本、價(jià)格綜合效益最優(yōu)為目的,以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為主體,以知識(shí)為依托,以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段,研究、改進(jìn)、創(chuàng)造產(chǎn)品和工藝等活動(dòng)過程所用到的技術(shù)和知識(shí)群體的總稱。,.,3,內(nèi)容,并行設(shè)計(jì) 虛擬設(shè)計(jì) 綠色設(shè)計(jì) 可靠性設(shè)計(jì) 智能優(yōu)化設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 模塊化設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì) 人機(jī)

2、學(xué)設(shè)計(jì) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì) 疲勞設(shè)計(jì) 反求設(shè)計(jì) 無障礙設(shè)計(jì) 共用性設(shè)計(jì),.,4,一、并行設(shè)計(jì),并行設(shè)計(jì)是一種對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括設(shè)計(jì)制造過程和相關(guān)的支持過程)進(jìn)行并行和集成設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式。強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品開發(fā)人員一開始就考慮產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到消亡的整個(gè)生命周期里的所有相關(guān)因素的影響，把一切可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤、矛盾和沖突盡可能及早地發(fā)現(xiàn)和解決，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。 并行設(shè)計(jì)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法的范疇，目前已形成的并行設(shè)計(jì)方法基本上可以分為兩大類:,.,5,基于人員協(xié)同和集成的并行化。 基于信息、知識(shí)協(xié)同和集成的并行化。,.,6,實(shí)例,并行工程應(yīng)用于整車項(xiàng)目開發(fā)案例研究,圖1 并

3、行工程所需的體系結(jié)構(gòu),圖2 圍繞并行開發(fā)組成大循環(huán)體 的相關(guān)部門,.,7,一般地，汽車整車產(chǎn)品開發(fā)共有4個(gè)大的階段，即策劃階段、設(shè)計(jì)階段、樣品試制階段和小批試制階段。 以模、夾具的開發(fā)為例，運(yùn)用并行工程，其與車身工程設(shè)計(jì)幾乎同時(shí)進(jìn)行，從整個(gè)計(jì)劃第4個(gè)月開始介入，在整個(gè)開發(fā)周期的第22個(gè)月完成。而運(yùn)用串行工程，其在車身工程設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行，從整個(gè)計(jì)劃第15個(gè)月才介入，在整個(gè)開發(fā)周期的第34個(gè)月才完成。運(yùn)用并行工程開發(fā)時(shí)間上節(jié)約近36%，整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期可以縮短40%50%。,.,8,設(shè)計(jì)部門不斷預(yù)發(fā)布、評(píng)審、輸出，相關(guān)部門評(píng)審、驗(yàn)證意見和建議不斷反饋，然后設(shè)計(jì)不斷更改，通過預(yù)發(fā)布和設(shè)計(jì)評(píng)審、修改若

4、干個(gè)循環(huán)，這樣可以把不必要的失誤和不足消滅在設(shè)計(jì)階段，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在各系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸出評(píng)審的時(shí)候，相關(guān)部門的意見至關(guān)重要。在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段解決設(shè)計(jì)問題，所冒的風(fēng)險(xiǎn)和損失最小。,圖4 在車型各系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，相關(guān)部門提前滲入,.,9,二、虛擬設(shè)計(jì),在達(dá)到產(chǎn)品并行的目的以后，為了使產(chǎn)品一次設(shè)計(jì)成功，減少反復(fù)，往往會(huì)采用仿真技術(shù)，而對(duì)機(jī)電產(chǎn)品模型的建立和仿真又屬于是虛擬設(shè)計(jì)的范疇。虛擬設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品加工制造之前，建立產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)模型，并能對(duì)其進(jìn)行修改和評(píng)審，以滿足不同客戶的要求。它不僅繼承了傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)也具備了仿真技術(shù)可視化的特點(diǎn)，更能支持協(xié)同工作和并行設(shè)計(jì)，從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期

5、并通過各先進(jìn)技術(shù)的利用和補(bǔ)充，使產(chǎn)品保持技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。 機(jī)電產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)要以計(jì)算機(jī)技術(shù)(尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù))為基礎(chǔ)。對(duì)機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)的建立應(yīng)該包括三個(gè)層次的內(nèi)容:一是產(chǎn)品模型的建立以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)化;二是對(duì)產(chǎn)品(包括各部件)的評(píng)價(jià)和驗(yàn)證，比如產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)、可制造性的評(píng)價(jià);三是產(chǎn)品模型以及相關(guān)信息的傳輸。要實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)品信息的共享，一般采用了STEP(產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn))的格式。 在這些基礎(chǔ)上可以建立機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了CAD/CAM系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、專家系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)、通訊等系統(tǒng)。,.,10,汽車車輛虛擬設(shè)計(jì)與制造技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 汽車研發(fā)典型流程中，首先利用

6、虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)和結(jié)構(gòu)分析CAE軟件確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)文檔發(fā)放并實(shí)施加工過程。 （1）車身設(shè)計(jì)階段使用One-Step仿真軟件進(jìn)行快速?zèng)_壓成形性校核，可大大減少設(shè)計(jì)返回帶來巨大損失。 （2）模具設(shè)計(jì)階段采用Increment仿真軟件進(jìn)行沖壓仿真分析，可大大減少模具調(diào)試時(shí)間。,.,11,實(shí)際工作中，經(jīng)常出現(xiàn)某些車輛沖壓件成形困難不不返回設(shè)計(jì)部門更改設(shè)計(jì)現(xiàn)象，不不犧牲總體性能來解決局部設(shè)計(jì)問題。解決該問題最好辦法是對(duì)車輛件設(shè)計(jì)后立刻進(jìn)行成形性校核，發(fā)現(xiàn)問題及早解決。由此產(chǎn)生了一步逆成形（One-Step Forming）軟件，如瑞士AutoForm. Eng.公司Aut

7、oForm/One-Step、加拿大FTI公司Fast3D、法國(guó)SIMTECH公司SIMEX 以及我們自主開發(fā)KMAS/One-Step軟件等。 汽車制造中瓶頸問題之一是車輛模具設(shè)計(jì)與制造，特別是拉延模設(shè)計(jì)。為解決這一問題，近十年來國(guó)內(nèi)外汽車模具行業(yè)廣泛采用了虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，即采用增量分析軟件進(jìn)行沖壓過程仿真。這類軟件如法國(guó)ESIPAM-STAMP、美國(guó)LS-DYNA、瑞士AutoForm. Eng. 公司AutoForm /Increment和我們自行開發(fā)KMAS/Increment軟件等。,.,12,三、綠色設(shè)計(jì),綠色設(shè)計(jì)是指以環(huán)境資源保護(hù)為核心概念的設(shè)計(jì)過程，其基本思想就是在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)

8、境因素和預(yù)防污染的措施納人產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為最小。 產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:,.,13,產(chǎn)品材料的選擇和管理。 產(chǎn)品可拆卸性和可回收性設(shè)計(jì)。 綠色產(chǎn)品成本分析和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。 產(chǎn)品的綠色包裝設(shè)計(jì)。,.,14,產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本流程為：市場(chǎng)調(diào)研-草圖構(gòu)思-方案設(shè)計(jì)。具體到綠色設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，其過程可分為四個(gè)階段： 1、 市場(chǎng)調(diào)研 在市場(chǎng)調(diào)研階段，將產(chǎn)品的綠色因素作為調(diào)研時(shí)的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。在此階段，對(duì)產(chǎn)品在人、資源與環(huán)境等方面存在的綠色缺陷做出調(diào)查研究，并進(jìn)行分析，形成理性的調(diào)研報(bào)告。 2、概念設(shè)計(jì) 在具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中，

9、將通過市場(chǎng)研究所得來的綠色機(jī)遇，通過草圖設(shè)計(jì)-方案篩選-方案設(shè)計(jì)流程，把功能、造型、色彩、人機(jī)等諸因素融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中去。,.,15,3、方案確定 對(duì)概念設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，得到最終確立方案。對(duì)方案的評(píng)估有兩個(gè)方面，一是在設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、消費(fèi)、報(bào)廢和回收過程中，廢棄物的量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，盡可能的減少該過程中廢棄物的量，二是看產(chǎn)品的在使用過程中，是否能夠很好的讓消費(fèi)者感受到產(chǎn)品的綠色因素，可著重于考察產(chǎn)品的人機(jī)、形態(tài)和色彩。 4、詳細(xì)設(shè)計(jì) 在產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，繼續(xù)深化產(chǎn)品的綠色因素，進(jìn)行詳細(xì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。細(xì)致分析產(chǎn)品的生命周期，從其加工的原材料，制造、銷售、使用到回收利用的每一個(gè)階段，該產(chǎn)品

10、所有與人、資源、環(huán)境相關(guān)的因素都要經(jīng)過細(xì)致的分析與設(shè)計(jì)。 綠色設(shè)計(jì)融入工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它會(huì)使工業(yè)設(shè)計(jì)理論更為充實(shí)，使工業(yè)設(shè)計(jì)更加符合人類社會(huì)發(fā)展的要求。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中提出綠色設(shè)計(jì)絕非偶然，它是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展的要求，是符合新世紀(jì)綠色消費(fèi)浪潮的。,.,16,四、可靠性設(shè)計(jì),機(jī)電產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)可定義為:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O(shè)計(jì)是以概率論為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度去觀察偶然事件，并從偶然事件中找出其某些必然發(fā)生的規(guī)律，而這些規(guī)律一般反映了在隨機(jī)變量與隨機(jī)變量發(fā)生的可能性(概率)之間的關(guān)系。 用來描述這種關(guān)系的模型很多，如正態(tài)分布模型、指數(shù)分布

11、模和威爾分布模型?？煽啃猿Ｓ玫臄?shù)值標(biāo)準(zhǔn)有:可靠度(Reliability)、失效率(FailureRate)平均壽命(MeanUfe)。通常機(jī)電產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:,.,17,明確機(jī)電產(chǎn)品中機(jī)械部件和電氣部件的設(shè)計(jì)制造要求。 系統(tǒng)可靠性建模。 可靠性可預(yù)測(cè)。 可靠性的分配。,.,18,汽車可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 (1)從系統(tǒng)方面考慮 確定整車的可靠性數(shù)據(jù)指標(biāo) 確定汽車的工作環(huán)境 確定整車的系統(tǒng)的構(gòu)成及配置 實(shí)施可靠性預(yù)測(cè)和分配 決定易操作性基本要求（人機(jī)可靠性） 決定維修性基本要求 決定安全性基本要求 可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審 修改設(shè)計(jì)方案 確定整車或零部件的運(yùn)輸、包裝以及保管要求 各

12、項(xiàng)指標(biāo)的綜合平衡,.,19,(2)從零部件方面考慮 確定總成或零件的可靠性要求。 制定出零件可靠性一覽表。 制定出高可靠性零件一覽表。 指出可靠性不佳的零件。 確定零件壽命。 確定零件的失效率。 重要的零件采用概率設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵零件的可靠性試驗(yàn)計(jì)劃。 采用標(biāo)準(zhǔn)件和質(zhì)量穩(wěn)定、設(shè)計(jì)成熟、制造水平高的零部件。 貯備設(shè)計(jì):考慮采用冗余 (貯備)設(shè)計(jì)法和備件的使用。 (3)從外購(gòu)件方面考慮 收集外購(gòu)件使用中的反饋信息，掌握外購(gòu)件供應(yīng)廠的設(shè)計(jì)和制造能力。 對(duì)外購(gòu)件提出性能要求、可靠性要求以及相應(yīng)的定量指標(biāo)。 審查提供產(chǎn)品的工廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)(或質(zhì)量保證書)資料，其中包括可靠性數(shù)據(jù)、質(zhì)量指標(biāo)等等。,.,20,

13、接收提供產(chǎn)品的工廠編制的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、使用說明書。 對(duì)確定認(rèn)購(gòu)的產(chǎn)品作入庫(kù)檢驗(yàn)。 定期進(jìn)行確認(rèn)試驗(yàn)。 (4)從人機(jī)工程方面考慮 便于駕駛員操作 具有良好的操縱性能和適宜的操作范圍。 視野、燈光、反照鏡等設(shè)計(jì) 都要有利于提高駕駛員的辨清能力。 舒適性設(shè)計(jì) 不易使駕駛員產(chǎn)生疲勞。 易于操作辨認(rèn)，防止產(chǎn)生誤操作 采用易于操作，使用方便、失誤動(dòng)作較少的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)防誤操作的裝置。 信息顯示設(shè)計(jì) 各種儀表 (里程表、轉(zhuǎn)速表、油量指示表等)、指示燈、巡航系統(tǒng)等等。 車內(nèi)環(huán)境 空調(diào)、燈光、制動(dòng)、噪音、振動(dòng)、音響等等。 色彩效果以及心理影響因素的考慮。,.,21,(5)從汽車產(chǎn)品制造方面考慮 選用先進(jìn)的加工設(shè)備以及

14、工具、量具、卡具。 正確的工藝設(shè)計(jì)以及工藝流程。 材料的可靠性試驗(yàn)或質(zhì)量驗(yàn)收試驗(yàn)。 外協(xié)產(chǎn)品的接收試驗(yàn)。 制造人員的培訓(xùn)和教育。 制造過程的管理。 制定正確的操作規(guī)程。 制定正確的維修或安裝調(diào)試規(guī)程。 具備適用的維修或安裝調(diào)試設(shè)備和工具。 做好售后服務(wù)。 在生產(chǎn)線上作在線檢查。 定期進(jìn)行質(zhì)量分析。,.,22,五、智能優(yōu)化設(shè)計(jì),隨著與機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)不斷的發(fā)展，以及機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛使用，我們面臨的將是越來越復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)。解決復(fù)雜系統(tǒng)的出路在于使用智能優(yōu)化的設(shè)計(jì)手段。智能優(yōu)化設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的局限，它更強(qiáng)調(diào)人工智能在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的作用。,.,23,實(shí)現(xiàn)的手段 (1)模糊設(shè)計(jì)。模糊設(shè)計(jì)

15、是以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，它首先通過對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的各項(xiàng)性能指標(biāo)建立滿足某些模糊集合的隸屬度函數(shù)，并按其重要性乘以不同的加權(quán)引子，然后按一定的算法得到綜合模糊集合的隸屬函數(shù)，再通過優(yōu)化策略，把模糊問題向非模糊化轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)尋優(yōu)的過程?，F(xiàn)在機(jī)電產(chǎn)品中涉及到模糊理論的場(chǎng)合很多，如模糊冰箱、模糊洗衣機(jī)、模糊微波爐，它們正悄然地改變著人們的生活方式。 (2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿人類大腦結(jié)構(gòu)、功能的信息處理智能系統(tǒng)，一般由多輸人單輸出非線性單元組成神經(jīng)元，各神經(jīng)元按一定的模式連接，并構(gòu)成各種連接模型。它通過反復(fù)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)以及自身的適應(yīng)能力來完成對(duì)復(fù)雜信息的處理，使輸出達(dá)到最優(yōu)。 為實(shí)現(xiàn)機(jī)電

16、產(chǎn)品智能化的功能，還有一個(gè)途徑就是利用專家系統(tǒng)的框架。通過提取人類成熟的操作經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以知識(shí)庫(kù)為核心，配以特征知識(shí)處理，并采用不同的匹配法則和推理機(jī)制，構(gòu)成完整的最優(yōu)決策系統(tǒng)。,.,24,軸類零件粗糙度設(shè)計(jì)模糊策略,.,25,軸類零件粗糙度設(shè)計(jì)模糊策略,粗糙度設(shè)計(jì)矩陣ROUGHD ROUGHD=F1FjFnTnm(3) 其中:Fj為第j個(gè)設(shè)計(jì)因素的置信矢量;n為設(shè)計(jì)因素?cái)?shù)量;m為設(shè)計(jì)因素的最大狀態(tài)數(shù)量,不足補(bǔ)零。 基于最小距離的擇近原則是模糊技術(shù)中的主要模糊識(shí)別方式。 Distance(A,B)=1nnj=1(Aj-Bj)2 若令用戶輸入的粗糙度為:RoughD:RoughD=F1FjFn

17、，則粗糙度模糊設(shè)計(jì)工作就是要將RoughD歸于知識(shí)庫(kù)ROUGHD 中距離最小的一個(gè)ROUGHD,從而獲得粗糙度參數(shù)大小。,.,26,六、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是在一定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械零、部件，輸入要達(dá)到的技術(shù)參數(shù)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械圖紙，簡(jiǎn)化了大量人工計(jì)算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的過程,首先進(jìn)行功能設(shè)計(jì),選擇合適的科學(xué)原理或構(gòu)造原理,然后進(jìn)行產(chǎn)品總圖的初步設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型和外型的初步設(shè)計(jì);從總圖派生出零件,對(duì)零件的造型、尺寸、色彩等進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)零件進(jìn)行有限元分析,使其結(jié)構(gòu)及尺寸與應(yīng)力狀態(tài)相適應(yīng);

18、對(duì)零件進(jìn)行加工模擬,對(duì)其性能做出評(píng)價(jià)、分析和優(yōu)化,最終完成零件的工作圖;在計(jì)算機(jī)上制定零件制造工藝,在相應(yīng)的設(shè)備上制造出零件。,.,27,現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能包括: (1)設(shè)計(jì)組件重用(Reuse of design components) (2)簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning) (3)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)組件的自動(dòng)產(chǎn)生(Automatic generation of standard components of the design) (4)設(shè)計(jì)是否滿足要求和實(shí)際規(guī)則的檢驗(yàn)(Validation/verificatio

19、n of designs against specifications and design rules) (5)無需建立物理原型的設(shè)計(jì)模擬(Simulation of designs without building a physical prototype) (6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動(dòng)設(shè)計(jì) (7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細(xì)表(Bill of Materials) (8)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出 (9)到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機(jī)器的直接輸出,.,28,七、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法是在計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確確定、設(shè)計(jì)理論和方法帶有經(jīng)驗(yàn)性和類比性時(shí)，根據(jù)施工中反饋的信息

20、和監(jiān)控資料完善設(shè)計(jì)，是一種客觀求實(shí)、準(zhǔn)確安全的設(shè)計(jì)方法。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)通過建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和信息反饋有利于控制施工安全，并不斷地將現(xiàn)場(chǎng)情況及變化反饋到設(shè)計(jì)單位，以便調(diào)整完善設(shè)計(jì)。 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)主要是依據(jù)靜態(tài)條件下強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)要求和材料選擇來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，機(jī)械領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)則以系統(tǒng)論，控制論為依據(jù)，在一定的位移，速度，力和力矩的干擾下對(duì)影響整機(jī)性能非常重要的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)（包括響應(yīng)速度、跟蹤精度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等）進(jìn)行設(shè)計(jì)。,.,29,機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的理論與方法主要包括以下四個(gè)方面： 動(dòng)力學(xué)建模 動(dòng)態(tài)特性 計(jì)算實(shí)物試驗(yàn) 模型試驗(yàn)與試驗(yàn)建模 機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改,.,30,基坑支護(hù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例,.,31,八

21、、模塊化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)主要是以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分解現(xiàn)有的產(chǎn)品，在分解中考慮到各個(gè)要素的可行性，從而在早期就預(yù)測(cè)到設(shè)計(jì)中可能會(huì)出現(xiàn)的矛盾，提高設(shè)計(jì)的可行性和可靠性，降低產(chǎn)品的成本。,.,32,模塊化設(shè)計(jì)在齒輪減速器中的應(yīng)用,.,33,.,34,對(duì)一定界限內(nèi)的不同產(chǎn)品的性能、規(guī)格進(jìn)行分析得出的一系列的功能模塊，這些模塊成為基礎(chǔ)，通過對(duì)它的選擇，重新組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)需求。根據(jù)各部件的位置及功能不同，設(shè)計(jì)為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的模塊，模塊之間又可以組成一個(gè)大單元，如機(jī)械液力變矩器、變速器和中央傳動(dòng)一體化單元等，使整機(jī)的裝配和維護(hù)更為方便。,.,35,九、計(jì)算仿真設(shè)計(jì),根據(jù)工程機(jī)械不同

22、的作業(yè)功能，在計(jì)算機(jī)上模擬各種作業(yè)過程，以分析和確定各種狀態(tài)下的作業(yè)參數(shù)，研究工程機(jī)械各系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)合理性，借助數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等方法預(yù)估工程機(jī)械的作業(yè)效果，從而可大大減少設(shè)計(jì)上的失誤，避免或減少走彎路。,.,36,空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)實(shí)例 運(yùn)用了計(jì)算機(jī)控制程序用Visual Basic 語言編寫, 其中用到重要的通信控件MSComm。該控件使各自控設(shè)備與計(jì)算機(jī)得以溝通, 實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)空調(diào)房間內(nèi)溫度、濕度、CO2 濃度的監(jiān)測(cè)及對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥、電加濕器、新風(fēng)口的自動(dòng)控制。,.,37,空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控原理 主窗體, 即“空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真”窗體。 “控制”子窗體。 “系統(tǒng)圖”子窗體。 “歷

23、史記錄”子窗體。 “曲線圖”子窗體。 “幫助”子窗體。 “關(guān)于我的應(yīng)用程序”對(duì)話框。 標(biāo)準(zhǔn)模塊。,.,38,十、人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì),應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等. 所

24、謂人性化產(chǎn)品，就是包含人機(jī)工程的的產(chǎn)品，只要是“人”所使用的產(chǎn)品，都應(yīng)在人機(jī)工程上加以考慮，產(chǎn)品的造型與人機(jī)工程無疑是結(jié)合在一起的。,.,39,學(xué)生電腦椅人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)說明 1人的身體姿勢(shì)與腰椎形狀的關(guān)系: (1)人的背后仰和放松時(shí)，椎間盤內(nèi)壓力最小。 (2) 靠背傾斜角越大，肌肉負(fù)荷越小。 (3) 5cm厚的短靠腰（靠住腰部，也叫地靠腰），與最簡(jiǎn)單的面的靠背相比，可降低椎間盤壓力，減輕肌肉負(fù)荷。 (4)靠背最佳傾斜角（與程度面夾角）為120，坐面最佳角度（與程度面夾角）為14，靠背應(yīng)力5cm厚的地靠背支撐著身體上部分的重量，從而減小了椎間盤內(nèi)壓力。,.,40,2根據(jù)人的身體姿勢(shì)與腰椎形狀的關(guān)

25、系確定學(xué)生座椅的具體人機(jī)設(shè)計(jì)要素： (1)高度可調(diào)。辦公椅的高度調(diào)節(jié)范圍為38-53cm。 (2)可防止座椅滑動(dòng)和翻倒。椅腳應(yīng)設(shè)計(jì)5個(gè)，等分在直徑為40-45cm的圓周上。 (3)給人留有足夠的活動(dòng)空間。需要時(shí)常站起來的座椅應(yīng)采用小腳輪。 (4)應(yīng)保證腿的活動(dòng)空間，以減輕腿的疲勞。 (5)坐面應(yīng)為4045cm寬，3842cm長(zhǎng)，坐面中部稍微下凹，前緣呈弧球面，坐面后傾46。 (6)坐面的材料應(yīng)透氣而且不出溜(例如毛料)，以增加坐面的舒服感。 (7)在座椅右側(cè)扶手旁邊設(shè)置一個(gè)可以上翻后旋轉(zhuǎn)的鍵盤和鼠標(biāo)的操作臺(tái)，使座椅與顯示器熒幕之間的間隔有更大的自由度同時(shí)利于騰出電腦桌空間。此附帶加上裝置可配合

26、電腦桌擁擠時(shí)使用，觀看視頻或圖片（畫手繪就利便了）,.,41,十一、摩擦學(xué)設(shè)計(jì),摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、潤(rùn)滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣摩擦學(xué)系統(tǒng)過程研究學(xué)科。 世界上使用的能源大約有1/31/2消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無用的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報(bào)廢和更換的，如果能控制和減少磨損，則既減少設(shè)備維修次數(shù)和費(fèi)用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。,.,42,摩擦學(xué)研究的對(duì)象很廣泛，在機(jī)械工程中主要包括： 動(dòng)、靜摩擦副，如滑動(dòng)軸承、齒輪傳動(dòng)、螺紋聯(lián)接、電氣觸頭和磁帶-錄音頭等；零件表面受工作介質(zhì)摩擦或

27、碰撞、沖擊，如犁鏵和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等；機(jī)械制造工藝的摩擦學(xué)問題，如金屬成形加工、切削加工和超精加工等；彈性體摩擦副，如汽車輪胎與路面的摩擦(見地面車輛力學(xué))、彈性密封的動(dòng)力滲漏等；特殊工況條件下的摩擦學(xué)問題，如宇宙探索中遇到的高真空、低溫和離子輻射等，深海作業(yè)的高壓、腐蝕、潤(rùn)滑劑稀釋和防漏密封等。此外，還有生物中的摩擦學(xué)問題，如研究海豚皮膚結(jié)構(gòu)以改進(jìn)艦只設(shè)計(jì)，研究人體關(guān)節(jié)潤(rùn)滑機(jī)理以診治風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，研究人造心臟瓣膜的耐磨壽命以謀求最佳的人工心臟設(shè)計(jì)方案等。地質(zhì)學(xué)方面的摩擦學(xué)問題有地殼移動(dòng)、火山爆發(fā)和地震，以及山、海、斷層形成等。在音樂和體育以及人們?nèi)粘Ｉ钪幸泊嬖诖罅康哪Σ翆W(xué)問題。,.,43,十二

28、、疲勞設(shè)計(jì),疲勞 材料、零件和構(gòu)件在循環(huán)加載下，在某點(diǎn)或某些點(diǎn)產(chǎn)生局部的永久性損傷，并在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋、或使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展直到完全斷裂的現(xiàn)象。,.,44,發(fā)展趨勢(shì) 飛機(jī)、船舶、汽車、動(dòng)力機(jī)械、工程機(jī)械 、冶金、石油等機(jī)械以及鐵路橋梁等的主要零件和構(gòu)件，大多在循環(huán)變化的載荷下工作，疲勞是其主要的失效形式。 疲勞有限壽命設(shè)計(jì)中進(jìn)行壽命估算，必須了解材料的疲勞性能，以此作為理論計(jì)算的依據(jù) 。由于疲勞壽命的長(zhǎng)短取決于所承受的循環(huán)載荷大小，為此還必須編制出供理論分析和全尺寸疲勞試驗(yàn)用的載荷譜，再根據(jù)與各種疲勞相適應(yīng)的損傷模型估算出疲勞壽命。 發(fā)展趨勢(shì)是：宏觀與微觀結(jié)合，探討從位錯(cuò)、滑移、微裂紋、短裂紋、長(zhǎng)裂紋到斷裂的疲勞全過程 ，尋求壽命估算各階段統(tǒng)一的物理-力學(xué)模型 。研究不同環(huán)境下的疲勞及其壽命估算方法。概率統(tǒng)計(jì)方法在疲勞中的應(yīng)用，如隨機(jī)載荷下的可靠性分析方法，以及耐久性設(shè)計(jì)